NO813350L

NO813350L - TRANSFORMER OR REACTOR.

Info

Publication number: NO813350L
Application number: NO813350A
Authority: NO
Inventors: Lennart Laangberg
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1982-04-07
Also published as: EP0049444A1; SE423943B; ZA816862B; SE8006974L; JPS5799715A; DE3167640D1; EP0049444B1

Description

En båndvikling for en transformator eller reaktor kan bestå av flere vindinger av et bånd sammensatt av et lag av en metallfolie og et lag av en isolasjon omfattende polymerfilm og cellulosepapir. Båndviklingen im-pregneres etter tørking med en isoleringsvæske for at alle forekommende hulrom i båndviklingen skal fylles ut og glim-utladning unngås. Da båndviklingen kan ha en bredde på opp til et par meter og være viklet med forspenning, blir tør-king og impregnering kompliserte og tidkrevende operasjoner. Anvendelsen av papir til viklingsisolasjonen er i og for A tape winding for a transformer or reactor may consist of several turns of a tape composed of a layer of a metal foil and a layer of an insulation comprising polymer film and cellulose paper. The tape winding is impregnated after drying with an insulating liquid so that all existing cavities in the tape winding are filled and mica discharge is avoided. As the tape winding can have a width of up to a couple of meters and be wound with bias, drying and impregnation become complicated and time-consuming operations. The use of paper for the winding insulation is in and for

seg ikke ønskelig fordi det i høy grad bidrar til å gjøre tørkingen av båndviklingen tidkrevende og fordi det med-fører en økning av transformatorens dimensjoner uten en tilsvarende økning av dens ytelse. Man har imidlertid ikke kunnet unnvære papiret, da det ikke uten utnyttelse av det-tes evne til å suge opp isoleringsvæske til viklingens indre deler, dvs. å tjene som veke, har vært mulig å be-virke en tilstrekkelig impregnering av båndviklingen. is not desirable because it greatly contributes to making the drying of the tape winding time-consuming and because it entails an increase in the transformer's dimensions without a corresponding increase in its performance. However, it has not been possible to do without the paper, as it has not been possible to effect a sufficient impregnation of the tape winding without making use of its ability to absorb insulating liquid into the inner parts of the winding, i.e. to serve as a wick.

Foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å skaffe en fullstendig impregnerbar båndvikling for en transformator eller reaktor uten anvendelse av de beskrevne papirlag. Oppfinnelsen medfører også fordeler ved tilpasning i en båndvikling med bibeholdte papirlag, fordi tiden til tør-king av båndviklingen derved kan bringes ned betydelig på grunn av kraftig reduserte diffusjonsstrekninger for fuk-tighet . The present invention makes it possible to obtain a completely impregnable tape winding for a transformer or reactor without using the described paper layers. The invention also brings advantages when fitting in a tape winding with retained paper layers, because the time to dry the tape winding can thereby be brought down significantly due to greatly reduced diffusion distances for moisture.

Foreliggende oppfinnelse angår en transformator eller reaktor med i det minste en båndvikling bygget opp av flere utenpå hverandre viklede vindinger av et bånd omfattende en metallfolie og minst en polymerfilm, idet metallfolien utgjør leder og polymerfilmen isolasjon i viklingen, kjennetegnet ved at metallfolien i det minste på sin ene side er forsynt med langstrakte fordypninger, hvilke i båndviklingen strekker seg til og står i forbindelse med rommet utenfor båndviklingens endeflater, hvorved det kan skaffes en fullstendig impregnering av båndviklingen med isoleringsvæske . The present invention relates to a transformer or reactor with at least one tape winding made up of several windings of a tape wound on the outside of each other, comprising a metal foil and at least one polymer film, the metal foil being the conductor and the polymer film insulation in the winding, characterized in that the metal foil at least on one side is provided with elongated depressions, which in the tape winding extend to and are in connection with the space outside the end surfaces of the tape winding, whereby a complete impregnation of the tape winding with insulating liquid can be obtained.

Metallfolien, f-eks. en folie av aluminium eller kobber, har normalt en tykkelse på 5 - 3000/*m og fortrinnsvis en tykkelse på 50 - 3000^111. ;Polymerfilmen som fortrinnsvis utgjør en sepa-rat film og således ikke har form av et på folien anbragt og til folien forankret belegg, bør motstå en temperatur på minst 90°C kontinuerlig. Som eksempel på egnede polymere i filmen kan nevnes polyethylenglykdlterefthalat, polycarbonat, polyimid, celluloseacetat og polyamid. Egnet tykkelse av filmen er 5 - 200/^.m, fortrinnsvis 10 - lOO^m. Polymerfilmen har fortrinnsvis større bredde enn metallfolien slik at polymerfilmen stikker ut utenfor kantene på metallfolien og dermed hindrer elektrisk overslag mellom folievindinger eller langs viklingskanten. Hvis det anvendes papir i båndviklingen, bør dette være så tynt som mulig og tykkelsen bør ligge innenfor området 5-25^m. ;Det kritiske i oppfinnelsen er som det frem-går av det ovenfor beskrevne, fordypningene i metallfolien og deres utformning. Det er vesentlig at det er tale om fordypninger og ikke om forhøyninger. Hver fordypning omgis således av rette partier med vesentlig større utstrekning enn fordypningene. Derved sikres at polymerfilmen hviler på til-nærmet plane flater omkring fordypningene og hindrer at polymerfilmen deformeres plastisk med den følge både at forbin-delseskanalene til rommet utenfor viklingenes endeflater sperres eller tettes til og at isolasjonsavstanden minskes. Fordypningene kan bl.a. bestå av inntrykninger eller utsparte spor. Fordypningene på metallfoliens ene side utføres ikke slik at de gir foranledning til opphøyninger på metallfoliens motsatte side. ;Fordypningene som fortrinnsvis anordnes på foliens begge sider, kan med fordel anordnes slik på hver side at de løper parallelt med hverandre langs rette linjer. Det er imidlertid en fordel å anordne fordypninger i kryssende retninger på hver side av metallfolien, såsom noen fordypninger som strekker seg parallelt med hverandre i en retning og andre fordypninger som strekker seg parallelt med hverandre i en annen retning under dannelsen av et rutemøns- en fordypning slik at et område av vindingsisoleringen derved ville bli stengt ute fra forbindelse med området utenfor båndviklingen gjennom angjeldende forbindelse, blir nevnte område nemlig tilgjengelig utenfra gjennom andre for-bindelser. ;For helt å forhindre eller motvirke at polymerf ilmen synker inn i fordypningene, bør disse ikke være for brede og flate. Av foliens tverrsnittsflate må dessuten med tanke på strømtettheten i folien bare en liten del ut-gjøres av fordypninger. Fordypningene har hensiktsmessig en dybde på 2 - 25^m og en største bredde på 2 - 50/*.m, samt fortrinnsvis en dybde på 5 - 15/tm og fortrinnsvis en største bredde på 10 - 30/ iim. Hvis fordypningene er anordnet parallelt med hverandre, bør avstanden mellom midtpunkter på til-støtende parallelle fordypninger hensiktsmessig være 1-30 mm og fortrinnsvis 5 - 20 mm. Dybden bør imidlertid ikke over-stige 25% av metallfoliens tykkelse. Fordypningenes tverrsnitt kan ha forskjellig form, f.eks. ha form av en halvsirkel med diameteren i folieflatens plan, et rektangel eller et triangel med basis i folieflatens plan. The metal foil, e.g. a foil of aluminum or copper, normally has a thickness of 5 - 3000/*m and preferably a thickness of 50 - 3000^111. The polymer film, which preferably constitutes a separate film and thus does not have the form of a coating placed on the foil and anchored to the foil, should withstand a temperature of at least 90°C continuously. Examples of suitable polymers in the film include polyethylene glycol terephthalate, polycarbonate, polyimide, cellulose acetate and polyamide. Suitable thickness of the film is 5 - 200 µm, preferably 10 - 100 µm. The polymer film is preferably wider than the metal foil so that the polymer film protrudes beyond the edges of the metal foil and thus prevents electrical flashover between foil turns or along the winding edge. If paper is used in the tape winding, this should be as thin as possible and the thickness should be within the range 5-25 µm. The critical aspect of the invention is, as can be seen from what has been described above, the depressions in the metal foil and their design. It is essential that these are depressions and not elevations. Each depression is thus surrounded by straight parts with a significantly larger extent than the depressions. This ensures that the polymer film rests on approximately flat surfaces around the recesses and prevents the polymer film from being plastically deformed, with the result that both the connection channels to the space outside the end surfaces of the windings are blocked or sealed and that the insulation distance is reduced. The recesses can i.a. consist of indentations or cut-out grooves. The depressions on one side of the metal foil are not made in such a way that they give rise to elevations on the opposite side of the metal foil. The depressions, which are preferably arranged on both sides of the foil, can advantageously be arranged on each side so that they run parallel to each other along straight lines. However, it is advantageous to arrange recesses in intersecting directions on each side of the metal foil, such as some recesses extending parallel to each other in one direction and other recesses extending parallel to each other in another direction during the formation of a checker-one recess so that an area of the winding insulation would thereby be closed off from connection with the area outside the tape winding through the connection in question, said area becomes accessible from the outside through other connections. ;To completely prevent or counteract the polymer film sinking into the recesses, these should not be too wide and flat. Moreover, in view of the current density in the foil, only a small part of the foil's cross-sectional area must be made up of recesses. The recesses suitably have a depth of 2 - 25 µm and a greatest width of 2 - 50 µm, and preferably a depth of 5 - 15 µm and preferably a greatest width of 10 - 30 µm. If the recesses are arranged parallel to each other, the distance between the centers of adjacent parallel recesses should suitably be 1-30 mm and preferably 5-20 mm. However, the depth should not exceed 25% of the thickness of the metal foil. The cross-section of the depressions can have different shapes, e.g. have the shape of a semicircle with the diameter in the plane of the foil surface, a rectangle or a triangle with the base in the plane of the foil surface.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved be-skrivelse av et utførelseseksempel under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 og 2 viser metallfolier med to alternative utførelser av fordypninger ifølge oppfinnelsen sett ovenfra, fig. 3 er et tverrsnitt av en transformatorkjerne med to båndviklinger, fig. 4 viser anordningen ifølge fig. 3 i en annen målestokk i lengdesnitt og fig. 5 og 6 i større målestokk en del av et snitt vinkelrett på aksen i eri^av viklingene ifølge fig. 3 og 4 med to alternative utfør-elser av isoleringen mellom vindingene av metallfolien. Fig. 1 viser en aluminiumfolie 10 med parallelt forløpende fordypninger 11. Retningen av disse danner en skrå vinkel med foliens kanter 12 og 13. Fig. 2 viser en annen aluminiumfolie med fordypninger 15 som strekker seg parallelt med hverandre i en retning, og andre fordypninger 16 som strekker seg parallelt med hverandre i en annen retning. Begge danner en skrå vinkel med foliens kanter 17 og 18. Foliene 10 og 14 er forsynt med likedannede fordypninger på den ikke viste underside som på den viste overside. The invention shall be described in more detail by describing an embodiment with reference to the drawing, where fig. 1 and 2 show metal foils with two alternative designs of recesses according to the invention seen from above, fig. 3 is a cross-section of a transformer core with two tape windings, fig. 4 shows the device according to fig. 3 in another scale in longitudinal section and fig. 5 and 6 on a larger scale, a part of a section perpendicular to the axis in eri^ of the windings according to fig. 3 and 4 with two alternative versions of the insulation between the windings of the metal foil. Fig. 1 shows an aluminum foil 10 with parallel running depressions 11. The direction of these forms an oblique angle with the foil's edges 12 and 13. Fig. 2 shows another aluminum foil with depressions 15 that extend parallel to each other in one direction, and other depressions 16 which extend parallel to each other in a different direction. Both form an oblique angle with the foil's edges 17 and 18. The foils 10 and 14 are provided with similarly shaped depressions on the underside, not shown, as on the upper side, shown.

Fordypningene 15 og 16 har som vist på fig.The recesses 15 and 16 have, as shown in fig.

5 og 6, hvor endel av foliens 14 tverrsnitt er vist, form av en halvsirkel. Foliene 10 og 14 har en tykkelse på 300/^m. Fordypningene 11, 15 og 16 har en dybde på 10 /un, en bredde på 20^m og innbyrdes parallelle fordypninger er anordnet i en avstand fra hverandre av 10 mm. En egnet måte for frem-bringelse av fordypninger er ved valsing med valser, hvis overflate har forhøyninger tilsvarende de fordypninger som skal frembringes i metallfoliene. 5 and 6, where part of the cross-section of the foil 14 is shown, in the shape of a semicircle. The foils 10 and 14 have a thickness of 300 µm. The recesses 11, 15 and 16 have a depth of 10 µm, a width of 20 µm and mutually parallel recesses are arranged at a distance from each other of 10 mm. A suitable method for producing indentations is by rolling with rollers, the surface of which has elevations corresponding to the indentations to be produced in the metal foils.

Fig. 3 og 4 viser et ben 19a samt øvre og undre åk 19b og 10c av en jernkjerne for en krafttransfor-mator. Kjernebenet 19a omsluttes av en indre vikling 21 i form av en lavspentvikling og av en ytre vikling 22 i form av en høyspentvikling. Begge viklinger er båndviklinger viklet med forspenning. De er anordnet koaksialt med et mellomliggende sylindrisk rom, hvori ribber 2 3 av presspan, bakelitt eller glassfiberarmert polyester er anordnet parallelt med viklingenes akse i Den indre vikling er viklet på Fig. 3 and 4 show a leg 19a as well as upper and lower yokes 19b and 10c of an iron core for a power transformer. The core leg 19a is enclosed by an inner winding 21 in the form of a low-voltage winding and by an outer winding 22 in the form of a high-voltage winding. Both windings are ribbon windings wound with bias. They are arranged coaxially with an intermediate cylindrical space, in which ribs 2 3 of press pan, bakelite or glass fiber reinforced polyester are arranged parallel to the axis of the windings in The inner winding is wound on

en sjablonsylinder 24.a template cylinder 24.

Viklingene 21 og 22 er ifølge fig. 5 bygget opp av flere vindinger av et bånd av en metallfolie 14 og av en polymerfilm 25. Bare en vinding av filmen og deler av tilstøtende vindinger av metallfoliene er vist på figuren. Som tidligere nevnt er metallfolien 14 av den på fig. 2 beskrevne art. Polymerf ilmen har en tykkelse på 50 Jbc m. The windings 21 and 22 are according to fig. 5 built up of several turns of a band of a metal foil 14 and of a polymer film 25. Only one turn of the film and parts of adjacent turns of the metal foils are shown in the figure. As previously mentioned, the metal foil 14 of the one in fig. 2 described species. The polymer film has a thickness of 50 Jbc m.

I den på fig. 6 viste alternative utførelse er laget 26 og 27 av cellulosepapir med en tykkelse på lO^m anordnet på hver side av polymerf ilmen 25. Disse lag inngår altså i båndet ved deres vikling til båndviklingen. In the one in fig. 6, the alternative embodiment shown is the layers 26 and 27 of cellulose paper with a thickness of 10 µm arranged on each side of the polymer film 25. These layers are therefore included in the tape by their winding to the tape winding.

Da fordypningene 15 og 16 (i likhet med for-dypningen 11) strekker seg ut til metallfoliens kanter, står de i forbindelse med rommet 28 utenfor viklingenes 21 og 22 endeflater 29 og 30. As the recesses 15 and 16 (like the recess 11) extend to the edges of the metal foil, they are connected to the space 28 outside the end surfaces 29 and 30 of the windings 21 and 22.

Ved fremstilling av den beskrevne transformator vakuumtørkes viklingene ved økt temperatur og under-kastes deretter vakuumtrykkimpregnering med en eller annen egnet isoleringsvæske, såsom transformatorolje eller en egnet isolergass såsom SFg. When manufacturing the transformer described, the windings are vacuum dried at an increased temperature and then subjected to vacuum pressure impregnation with one or another suitable insulating liquid, such as transformer oil or a suitable insulating gas such as SFg.

I stedet for en polymerfilm 25 kan anvendes to eller flere inntil hverandre anordnede polymerfilmer. Instead of a polymer film 25, two or more polymer films arranged next to each other can be used.

Claims

1. Transformer or reactor with at least one tape winding (21, 22) made up of several windings of a tape wound on top of each other, comprising a metal foil (10, 14) and at least one polymer film (25), the metal foil constituting the conductor and the polymer film insulation in the winding, characterized in that the metal foil is provided on at least one side with elongated recesses (11, 15, 16) which in the tape winding extend to and are connected to the space (28) outside the end surfaces (29, 30) of the tape winding, whereby a complete impregnation of the tape winding with insulating liquid or insulating gas can be produced.

2. Transformer or reactor according to claim 1, characterized in that recesses (11, 15 respectively

16) are arranged to extend parallel to each other from one end surface of the tape winding to its other end surface.

3. Transformer or reactor according to claim 1 or 2, characterized in that recesses (15, 16) with intersecting directions are arranged on the same side of the metal foil.

4. Transformer or reactor according to one of the claims 1-3, characterized in that the recesses (11, 15, 16) have a depth of 2 - 25/wm and a greatest width of 2 - 50 jam.

5. Transformer or reactor according to one of claims 2-4, characterized in that the distance between the center of adjacent parallel recesses (11, 15, 16) is 1 - 30 mm.

6. Transformer or reactor according to one of claims 1-5, characterized in that the tape in the tape winding includes at least one paper layer (26, 27).