NO823942L

NO823942L - TRANSFORMER OR REACTOR.

Info

Publication number: NO823942L
Application number: NO823942A
Authority: NO
Inventors: Anders Bjoerklund; Marja Widell
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1983-05-26
Also published as: SE8107013L; EP0080430B1; SE428847B; EP0080430A1; JPS5893207A; ZA828623B; CA1210102A; DE3270161D1

Description

Oppfinnelsen angår en transformator eller reaktor med minst én båndvikling som er oppbygget av flere utenpå hverandre viklede vindinger av et bånd som omfatter en metallfolie og minst to polymerfilmer, idet metallfolien utgjør leder og polymerfilmende isolasjon i viklingen. The invention relates to a transformer or reactor with at least one tape winding which is made up of several superimposed windings of a tape comprising a metal foil and at least two polymer films, the metal foil being the conductor and polymer film insulation in the winding.

En båndvikling for en transformator eller reaktor består vanligvis av flere vindinger av et bånd som er sammen-satt av et sjikt av eh metallfolie og et sjikt av en isolasjon som omfatter polymerfilm og cellulosepapir. Båndviklingen impregneres etter tørking med en isolervæske for at alle forekommende hulheter i båndviklingen skal utfylles og gliming undertrykkes. Da båndviklingen kan ha en bredde på opp til et par meter og være viklet med forspenning, utgjør tørking og impregnering kompliserte og tidkrevende opera-sjoner. Anvendelse av papir i vindingsisolasjonen er i og for seg ikke ønskelig på grunn av at det i høy grad bidrar til å gjøre tørkingen av båndviklingen tidkrevende, og på grunn av at det medfører en økning av transformatorens dimen-sjoner uten en tilsvarende økning av dens ytelse. Man har imidlertid i praksis ikke kunnet unnvære papiret da det ikke uten utnyttelse av dets evne til å suge inn isolervæske til viklingens indre deler, dvs. gjøre tjeneste som veke, A tape winding for a transformer or reactor usually consists of several turns of a tape which is composed of a layer of eh 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 glimmering is suppressed. As the tape winding can have a width of up to a couple of meters and be wound with bias, drying and impregnation are complicated and time-consuming operations. The use of paper in the winding insulation is in and of itself not desirable due to the fact that it greatly contributes to making the drying of the tape winding time-consuming, and due to the fact that it results in an increase in the transformer's dimensions without a corresponding increase in its performance . In practice, however, it has not been possible to do without the paper as it cannot without utilizing its ability to absorb insulating liquid into the inner parts of the winding, i.e. serve as a wick,

har vært mulig å tilveiebringe en tilstrekkelig impregnering av båndviklingen. it has been possible to provide a sufficient impregnation of the tape winding.

Den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å tilveiebringe en fullstendig impregnerbar båndvikling for en transformator eller reaktor uten anvendelse av de beskrevne papirsjikt. The present invention makes it possible to provide a completely impregnable tape winding for a transformer or reactor without using the described paper layers.

Oppfinnelsen medfører samtidig en reduksjon av faren for skader forårsaket av metallpartikler som kan komme inn i viklingen ved fremstillingen, og også av faren for skader forårsaket av plastisk deformasjon av polymermateri-alei: i viklingens isolasjon. Ved fremstilling av en båndvikling i verkstedsmiljø er det i praksis umulig å unngå The invention also results in a reduction of the risk of damage caused by metal particles that may enter the winding during manufacture, and also of the risk of damage caused by plastic deformation of polymer material: in the insulation of the winding. When manufacturing a tape winding in a workshop environment, it is practically impossible to avoid

at små metallpartikler, såsom små partikler av jern, kobber og aluminium, fra omgivelsene føres inn som forurensninger i viklingen. Sådanne partikler, som forekommer i verksteds-mil jø, har ofte skarpe kanter, og de kan derfor skade that small metal particles, such as small particles of iron, copper and aluminium, from the surroundings are introduced as contaminants into the winding. Such particles, which occur in the workshop environment, often have sharp edges and can therefore cause damage

isolasjonen og også skjære gjennom denne dersom de er tilstrekkelig store, slik at kortslutning mellom vindinger av metallfolien kan oppstå momentant eller etter en tids drift. På grunn av at også meget små partikler, f.eks. the insulation and also cut through it if they are sufficiently large, so that a short circuit between windings of the metal foil can occur instantaneously or after a period of operation. Because even very small particles, e.g.

av en størrelsesorden tilsvarende isolasjonens tykkelse som kan være betydelig under 100 ym, kan forårsake skader av ovennevnte type, er det i praksis meget vanskelig, også ved anvendelse av omkostningskrevende renseanlegg,helt å forhindre at viklingen skades av metallpartikler. En plastisk deformasjon av polymermateriale i viklingen kan føre til reduserte isolasjonsavstander og økede vanskeligheter med å oppnå fullstendig impregnering av viklingen. of an order of magnitude corresponding to the thickness of the insulation, which can be significantly below 100 ym, can cause damage of the above-mentioned type, it is in practice very difficult, even when using costly cleaning systems, to completely prevent the winding from being damaged by metal particles. A plastic deformation of polymer material in the winding can lead to reduced insulation distances and increased difficulties in achieving complete impregnation of the winding.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en transformator eller reaktor av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at polymerfilmene inneholder i disse innstøpte, homogent fordelte korn av et uorganisk fyllmiddel, og at begge overflater av filmene er forsynt med uregelmessige forhøyninger, slik at det mellom mot hverandre vendende overflater av metallfolie og polymerfilm og mot hverandre vendende overflater av polymerfilmer foreligger rom som står i forbindelse med rommet utenfor båndviklingens endeflater. According to the invention, a transformer or reactor of the type indicated at the outset is provided which, according to the invention, is characterized by the fact that the polymer films contain embedded, homogeneously distributed grains of an inorganic filler, and that both surfaces of the films are provided with irregular elevations, so that between facing surfaces of metal foil and polymer film and facing surfaces of polymer films there are spaces which are connected to the space outside the end surfaces of the tape winding.

Metallfolien, f.eks. en folie av aluminium eller kobber, har normalt en tykkelse på 5 - 3000 ym og fortrinnsvis en tykkelse på 50 - 1000 ym. The metal foil, e.g. a foil of aluminum or copper, normally has a thickness of 5 - 3000 ym and preferably a thickness of 50 - 1000 ym.

Polymerfilmen bør tåle en temperatur på minst 90°C kontinuerlig. Som eksempler på passende polymerer i filmen kan nevnes polyethylenglykoltereftalat, polybutylen-glykoltereftalat, polykarbonat, polyimid, celluloseacetat og pblyamid. En passende tykkelse av filmen er 5 - 200 ym, fortrinnsvis 10 - 100 ym. Polymerfilmen har fortrinnsvis større bredde enn metallfolien, slik at polymerfilmen rager ut utenfor metallfoliens kanter og dermed hindrer elektriske overslag mellom folievindinger eller langs viklingskanten. Spesielt foretrekkes en film av polyetylenglykoltereftalat The polymer film should withstand a temperature of at least 90°C continuously. Examples of suitable polymers in the film include polyethylene glycol terephthalate, polybutylene glycol terephthalate, polycarbonate, polyimide, cellulose acetate and plyamide. A suitable thickness of the film is 5 - 200 µm, preferably 10 - 100 µm. The polymer film preferably has a greater width than the metal foil, so that the polymer film protrudes beyond the edges of the metal foil and thus prevents electrical flashovers between foil turns or along the winding edge. A film of polyethylene glycol terephthalate is particularly preferred

på grunn av at en sådan film samtidig oppfyller nødvendige krav til termiske, mekaniske og elektriske egenskaper og til bestandighet mot transformatorolje og andre i transfor- due to the fact that such a film simultaneously meets the necessary requirements for thermal, mechanical and electrical properties and for resistance to transformer oil and others in transformers

matorer benyttede isolervæsker. mators used insulating fluids.

Fyllmiddelet kan blant annet utgjøres av korn av silisiumdioksyd,^aluminiumoksyd, kaolin, dolomitt og kalk. The filler can, among other things, consist of grains of silicon dioxide, aluminum oxide, kaolin, dolomite and lime.

Ved at kornene er av et uorganisk materiale, har de tilstrekkelig hardhet til å redusere faren for av metallpartikler forårsakede skader i viklingen og til å redusere faren for at en plastisk deformasjon av polymeren fører til at den forutbestemte avstand mellom vindingene av metallfolien i viklingen ikke opprettholdes. Innholdet av fyllmiddel ut-gjør 0,5 - 5 %, fortrinnsvis 0,5 - 2,5 %, av det totale volum av polymer og fyllmiddel. I det minste en del av kornene har en størrelse på over 1 ym, og fortrinnsvis en størrelse på 2 - 15 ym. Fortrinnsvis minst 25 % av kornenes volum utgjøres av korn med en størrelse på over 1 ym, og As the grains are of an inorganic material, they have sufficient hardness to reduce the risk of damage to the winding caused by metal particles and to reduce the risk of plastic deformation of the polymer causing the predetermined distance between turns of the metal foil in the winding to not be maintained . The content of filler makes up 0.5 - 5%, preferably 0.5 - 2.5%, of the total volume of polymer and filler. At least some of the grains have a size greater than 1 um, and preferably a size of 2-15 um. Preferably at least 25% of the grain's volume consists of grains with a size of over 1 ym, and

•fortrinnsvis av korn med en størrelse på 2 - 15 ym, og fortrinnsvis minst 5 % av kornenes volum utgjøres av korn med •preferably of grains with a size of 2 - 15 ym, and preferably at least 5% of the grains' volume is made up of grains with

en størrelse på minst 5 ym. En del av kornene kan ha en størrelse på opp til rundt 25 ym. De uregelmessige for-høyninger kan ha forskjellig høyde. Hoveddelen av materialet a size of at least 5 ym. Some of the grains can have a size of up to around 25 ym. The irregular elevations can be of different heights. The main part of the material

i forhøyningene inngår fortrinnsvis i forhøyninger som harin the elevations are preferably included in elevations that have

en høyde på 0,5 - 5 ym regnet fra det laveste nivå av filmens overflate. a height of 0.5 - 5 ym counted from the lowest level of the film's surface.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det føl-gende i forbindelse med et utførelseseksempel under henvis-ning til tegningen, der fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en transformatorkjerne med 2 båndviklinger, fig. 2 viser anordningen ifølge fig. 1 i lengdesnitt i en annen målestokk, og fig. 3 viser i større målestokk en del av et snitt vinkelrett på aksen i en av viklingene ifølge fig. 1 og 2. The invention will be described in more detail in the following in connection with an embodiment with reference to the drawing, where fig. 1 shows a cross-section through a transformer core with 2 tape windings, fig. 2 shows the device according to fig. 1 in longitudinal section on a different scale, and fig. 3 shows on a larger scale part of a section perpendicular to the axis in one of the windings according to fig. 1 and 2.

Fig. 1 og 2 viser et ben 10a samt øvre og nedreFig. 1 and 2 show a leg 10a as well as upper and lower

åk 10b og 10c av en jernkjerne i en krafttransformator. Kjernebenet 10a er omsluttet av en indre vikling 11 i form yokes 10b and 10c of an iron core in a power transformer. The core leg 10a is enclosed by an inner winding 11 in shape

av en lavspenningsvikling og av en ytre vikling 12 i formof a low-voltage winding and of an outer winding 12 in form

av en høyspenningsvikling. Begge viklinger er båndviklinger som er viklet med forspenning. Viklingene er anordnet koaksialt med et mellomliggende, sylindrisk rom i hvilket ribber 13 av presspan, bakelitt eller glassfiberarmert polyester er anordnet parallelt med viklingenes akse. of a high voltage winding. Both windings are tape windings that are wound with bias. The windings are arranged coaxially with an intermediate, cylindrical space in which ribs 13 of press pan, bakelite or glass fiber reinforced polyester are arranged parallel to the axis of the windings.

Innerviklingen er viklet på en malsyliner 14.The inner winding is wound on a template 14.

Viklingene 11 og 12 er i overensstemmelse med fig. 3 oppbygget av flere vindinger av et bånd av eii alu-miniumfolie 15 og av to filmer 16 og 17 av polyetylenglykoltereftalat som inneholder Q>,9 volumprosent silisiumdioksyd i form av i filmen homogent fordelte korn av hvilke de største har en størrelse på 10 ym. Polymerfilmene har ujevnheter på overflaten i form av forhøyninger 18 med en høyde på 0,5 - 5 ym av hoveddelen av materialet som danner forhøyningene. Aluminiumfoliens tykkelse er 300 ym og tykkelsen av hver av polymerfilmene er 25 ym. The windings 11 and 12 are in accordance with fig. 3 made up of several windings of a strip of aluminum foil 15 and of two films 16 and 17 of polyethylene glycol terephthalate containing Q>.9 volume percent silicon dioxide in the form of homogeneously distributed grains in the film, the largest of which have a size of 10 um. The polymer films have irregularities on the surface in the form of elevations 18 with a height of 0.5 - 5 µm of the main part of the material forming the elevations. The thickness of the aluminum foil is 300 ym and the thickness of each of the polymer films is 25 ym.

Rommene 19 mellom mot hverandre vendende overflater av metallfolie og polymerfilm og mellom mot hverandre vendende overflater av polymerfilmene står i forbindelse med rommet 21 utenfor viklingenes 11 og 12 endeflater 22, 23 henholdsvis 24, 25. The spaces 19 between opposite surfaces of metal foil and polymer film and between opposite surfaces of the polymer films are connected to the space 21 outside the end surfaces 22, 23 and 24, 25 of the windings 11 and 12, respectively.

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

I stedet for to polymerfilmer kan det benyttes tre eller flere inntil hverandre anordnede polymerfilmer. Instead of two polymer films, three or more polymer films arranged next to each other can be used.

Claims

1. Transformer or reactor with at least one tape winding (11, 12) which is made up of several superimposed turns of a tape comprising a metal foil (15) and at least two polymer films (16, 17), the metal foil constituting the conductor and the polymer films insulation in the winding, characterized in that the polymer films (16, 17) contain embedded, homogeneously distributed grains of an inorganic filler, and that both surfaces of the films are provided with irregular elevations (18), so that between facing surfaces of metal foil (15) and polymer film (16 and 17) and opposite surfaces of polymer films (16, 17) there are spaces (19) which are connected to the space (21) outside the end surfaces (22, 23, 24, 25).

2. Transformer or reactor according to claim 1, characterized in that the polymer film consists of a film of polyethylene glycol terephthalate.

3. Transformer or reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the filler at least mainly consists of silicon dioxide.

4. Transformer or reactor according to one of claims 1-3, characterized in that the content of filler constitutes 0.5 - 5% of the total volume of polymer and filler.

5. Transformer or reactor according to one of claims 1-4, characterized in that at least 25% of the grain's volume has a size of over 1 ym.

6. Transformer or reactor according to one of claims 1-6, characterized in that at least 25% of the grain's volume has a size of 2 - 15 ym.

7. Transformer or reactor according to one of the claims 1-6, characterized in that the main part of the material in the elevations is included in elevations that have a height of 0.5 - 5 um calculated from the lowest level of the film's surface.