SE415418B - Transformator eller reaktor samt sett att framstella en sadan - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 tvs12ssz-1 bara. att motståndskraften vid kortelutningspåkänninßr ökar utan också. att det inte finns någon möjlighet hos varven i rullen att glida i förhållande till varandra i ariell riktning, då rullen användes applicerad i vertikal riktning.. Vidare är mellan skikt av metallfolie och polymerfilm eller mellan skikt av polymerfilmer i bandrullen utrymen anordnade som står i förbindelse med utanför bandrullen beläget flytande dielektrikum, så. att flytande dialekt- rikum kan tränga in i bandrullen. Tàtskeinträngningen i bandrullens utrymmen medför att polymerfilmen däri blir åtkomlig för vätskan, så. att denna kan fylls. ut eventuellt förekommande mindre håligheter eller porer i polymerfil- men. Detta sker normalt under viss svällning av filmen. Utfyllnaden av hålig- heter i polymerfilmen medför en förbättring av bandrullens långtidshållfaat- het, dvs den klarar bättre elektrisk fältstyrka vid lång tids belastning.

Den föreliggande uppfinningen avser närmare bestämt en transformator eller reaktor med åtminstone en lindning, som omfattar en bandrulle uppbyggd av flera utanpå varandra lindade varv av ett band sammansatt av en metallfolie och en åtminstone på metallfoliens ena. sida. anordnad polymerfilm, varvid metallfolien utgör ledare och polymerfilmen isolering i lindningen, kenne- tecknad därav, att metallfolien i bandet är fast förbunden med varje an- gränsande polymerfilm och varje varv av bandet i bandrullen är fast förbundet med underliggande varv samt att mellan skikt av metallfolie och polymerfilm och/eller mellan skikt av polymerfilmer i 'bsndrullen är anordnade utrymmen som står i förbindelse med utanför bandrullen beläget flytande dielektrikxzm, varigenom en fullständig impregnering av bandrullen med flytande dielektri- kun: kan åstadkommas.

De utrymmena. kan med fördel åstadkommas, genom att ett flbindemedel anord- 7 nas punktvis, ufläckvis, linjevis eller på liknande sätt mellan metallfolie och polymerfilm och/eller mellan angränsande varv av bandet.

Mellan skikt av metallfolie och polymerfilm och/eller mellan skikt av poly- merfilm i bsndrullar, där inga, utrymmen av det beskrivna slaget är anordnade, är angränsande skikt företrädesvis fast förbundna med varandra över hela. sn- liggningsytan mellan respektive skikt.

Den föreliggande uppfinningen är särskilt ägnsd att koma. till användning i transformatorer ooh reaktorer med en driftapänning över 100 kV och en effekt över 50 l-IVi på. grund av de problem med kortslutningsla-after som uppstår i sådana. 10 15 20 25 50 55 7812633-1 Lindningen kan enlig uppfinningen omfatta en eller flera bandrullar av ovan angivet slag. Om lindningen iznzehåller flera bandrullar är dessa anordnade koncentriskt med varandra. Det kan därvid vara lämpligt att anordna erforder- liga kylelement mellan bandrullarna. Kylelementen kan omfatta en eller flera. kanaler genom vilka i transformatom eller reaktorn förekommande kylmedim kan culcxueras.

Uppfinningen avser också. ett sätt att framställa on transformator eller reak- tor med åtminstone en lindning av ovan angivet slag, enligt vilket bandrullen fwtälles genom att metallfolieu och polymerfilmen bindoo ihop till ett sammanhängande band med ett bindemedel och genom att bandet lindas till en bandrulle och varje varv av bandet i bandrullen fast förbindes med underligg- ande varv med ett bindemedel, varvid bindemedlet anbringas över endast en del av anliggningsytan mellan metallfolie och åtminstone en polymerfilm ooh/eller mellan angränsande varv av bandet. Företrädesvis bindes därvid metallfolien och polymerfilmen ihop till bandet i en separat process, innan bandet lindas till bandrullen. Msn kan också. lata bandet bildas i samband med linöziingen till bandrullen.

Härligt en fördelaktig- utföringeeform av uppfinningen bindes vid framställ- ningen av bandet metallfolien ihop med polymerfilmen till ett sammanhängande band genom partiell kaschering. Det är också. lämpligt att varje varv i band- rullen förbindes mod underliggande varv genom kaechering.

Kaschering av en metallfolie med en polymerfilm innebär att polymerfilmen 'bringas i intim kontakt med och fixeras till metallfolien under användning av en valsningsoperation utan att nägra gasspalter. bildas mellan materialen.

Kssohering kan åstadkommas på olika sätt. Ett sätt är att belägga metall- folien eller filmen med ett lim innan komponenterna utsättas för valsning- operationen. Om limmot innehåller ett lösningsmedel avdrivea detta, normalt vid förhöjd temperatur, innan materialen valsas ihop. Exempel på. lämpliga limmer är polyuretanlim, alsrylnitril-fenolharts-lim, silflsonlim, polyimid- lim, polyisobutylenlim, fenoxilim, fenolepoxilim, nitrilgmmi ooh polyvinvl- butyral. Förutom i fom av en lösning i ett lösningsmedel är det tänkbart att applicera limmet i form av en lösningsmedelfri film eller smälta av ett bärdbart eller termoplastiskt harta.

Ett annat sätt att åstadkomma kascheringen är att värma metallfolien eller polymerfilmen eller bada. före eller i samband med valsningeoperationen.

Lämpligt är t ex att använda uppvärmda valsar åtminstone åt foliesidan till.

Polymerfilmen bör därvid uppvärmas till en sådan temperatur och på sådant sätt att den får en klibbig yta utan att polymerfilmn i sin helhet smälter.

-M.-ffv-~.-......_.,-.-.....,_. v-v-Em... 4 v, .._ï__ï_l,_...._........_..l.. . .. n' .\__.-__,.,,,.,.'.,¶.,,,,,__,..V.....-,... ,, . . 10 15 20 25 fiO i 7812633-1 Ytterligare ett sätt att åstadkomma kascheringen är ett behandla polymer- filmen med ett lösningsmedel före valsningsoperationen. Lösningsmedlet ger därvid klibbighet och bindning mot folien. Eftersom lösningemedlet är kvar vid valsniugen i detta fall, avdrives lösningsmedlet i en efterföljande ope-v ration. Lösningsmedlet avgår därvid genom diffusion via. polymerfilmen.

De beskrivna. metoderna. är även användbara vid kasohering av en polymerfim med en annan polymerfilm, om fler än en polymerfilm anbringas på metall- foliens ena sida.. De är också anfindbara vid lcaschering av ett band till en bandrulle uppbyggd av varv av ifrågavarande band. -« ~.-.-..»f-v-... ... . ï-íed partiell knschering avses i denna. patentansökan och tillhörande patent- krav, att bindningen mellan de två material eller komponenter som bindes till varandra inte sker över hela enliggningsytæ mellan dem utan endast över en del av anliggxingsytan.

Metellfolien kan 'bland annat utgöras av en aluminium- eller kopperfolie.

För krafttransformatorer ligger tjockleken normalt mellan 50 och 3000/um.

Polymerfilmen, som företrädesvis utgör en prefebricerad polymerfilm, bör mot- stå, en temperatur av lägst 90°C kontinuerligt. Filmens brottöjning bör inte xmderslrrida 20 ff» av ursprungsvärdet efter värmebehandling i luft vid 120°C under 20 000 timmar. Som erempel på. lämpliga polymerfilmer kan nämns blend annat polyetylenglyxolterefcalat, polykarbonat och polyamid. Lämpugtjock- >lek hos polymerfilmen är 5-100/um, företrädesvis 10-50/11111. Polymerfilmen har företrädesvis större bredd än metellfolien så att polymerfilmen skjuter ut utanför kanterna. på metallfolien och därmed förhindrar elektriska över- slag mellan vàrv.

Som exempel på. lämplig isolervätsks. kan transformator-olja. och' silikon- olja. samt som lämplig isolergae svavelhexafluorid och gasformiga halogenerade kolväten.

Uypfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisningtill bifogade ritning, i vilken fig 1 schematiskt visar en anordning för framställning av en bandrulle för en lindning till en trans- formator enligt den föreliggande uppfinningen, fig 2 ett tvärsnitt av ett band som användes vid bandrullens framställning, dvs snittet A-A i anord- ningen enligt fir 1, fig 3 ett snitt mellan två angränsande varv i en band- mille, vinkelrätt mot rullens axel, fig 4 schematiskt en transformator' I ¿ 10 15 20 25 30 35 78126334 enligt den föreliggande uppfinningen och fig- 5 ett tvärsnitt av en lindning med inbyggt kylalement för en transformator enligt den föreliggande uppfin» ningen.

Anordnimgom enligt fig 1 innehåller tre limbsläggxingskärl 10a-o för på» förimg ev lim på. metallfolie ooh polymerfilm under olika skeden av till- verkningsn av bandmllon. Dessa. limbeläggxingekärl består alla. av ett klar 11 innehållande limmet och en roterande vals 12, som beskrivas mera utförligt nedan., Lixmnet består av ett polyuretanlim i metyletylketon-lösnzmg (t e: Liafol UK 5645 med hårdare UK 6200 från Henkel å» Cie. GmbH, Västtyskland).

Vidare innehåller anordningen tre ugnar 13a-c för avdrivning av lösningsmed- let från limmet. Dalarnas temperatur Lnställss så att metallfolie och poly= merfilm är fria. från lösningsmedel sedan de passerat respektive utan att dock lixmnet hinner hårda.. Limskiktet ha: därvid lämpligen en tjocklek av 1-1o/um. namnges song-b rig 1 manner också m. 11o° varma valspar 14a och b, genom vilka de material som skall bindas till varandra passerar.

Det är i dessa valspar som själva kascheringen äger rum. Vidare ingår i smord- ningen två. brytrullar 15.

En aluminiuxnfolie 16 med en tjocklek av BOD/um (respektive 100 fm, se följ- ande 'uezífl från förrådsrullen 17 'belägges med fläckar av ett lim från kärlet 10a.. Fläckarna åstadkommas på så. sätt att valsen 12 på. sin mamtelyta. har ut- I skjutsade partier som doppar med i limkärlet vid volsezm 12 rotation medan I _ övriga delar av valaegls mautolyta hållas ovanför limmets yta. Efter passage av ugnen 139. går aluminiumfolien vidare till valsparet 14.21.. Till valsparet lades också från förrådsnxllen 16 en polyetylenglykoltoreftalatfilm 19 med en tjocklek av 25 fam. Danne film har förbehandlats, "trea.tats", på. konven- tionellt sätt genom att en kort tid utsättas för elektrisk glimurladdning i * en vals-egg-anordning. Därigenom ökas filmens vidhäftningsförmåga. till alu- miniumfolien och dess limslcilct. Efter passagen av valsparet 142. erhålles en produkt 20 bestående av en alummiumfolio som på. ena sidan är partiellt kaschorsd med en polymerfilm. Denna beläggos på den fria aluminiumfolieytan med den tidigare 'beskrivna valsen 12 med fläckar av limet från kärlet 10b.

Efter avdrivnlng av lösnimgsmedlet i ugnen 15b föres den sammansatta produk- ten till valsparet 1411, där den mottar en ny "treatad" polyetylenglykol- tereftalatfilm 21 från. förrådsrullen 22. Efter passagen av valsparet 141: erhålles en produkt 25 bestående av en aluminiumfolie som är partiellt lcaschorad med polymerfilmen på. båda. sidor. Samtliga tre skikt av folie och filmer är bundna till varandra. med fläckar av limmet vid kontaktytonaa..

Det eemannatta. bandet 25 boläggoe på. sin ons. fllmsida med fläckar av limmot från lcärlet 10:: och lindas efter avdrivnirig av lösningsmedlot i ugnen 150 g»vg~_.vf-.-.-._..~r..,. M 10 15 20 _25.

EQ 7ö126š3~=1 6 upp på. ett cylindrislct rör 24 av isolermatarial, t ex glasfiberarmaraåa aster- plast. Röret 24 är löstagbart fastspänt vid en roterbar hållare 25. Pâllnd- ningen av bandet sker imder samtidig valsnlng med valsen 28 som šir uppvärmd till 11000 och som hållas tryckt mot det på. röret 24 till en omlindning 29 faaan päiinaais bandet så att varven blir bundna uu varandra längs hm. an- liggiingsytan. Sedan önskat antal varv av bandet lindats på avlägsnas röret 24 med bandrullen från hållæen 25, varefter limmet härdas genom att röret med bandrullen förvaras i ugn, med det exemplifierade limmet några tinnar vid 12o°c.

Vid framställning av en bandrulle av bara. en metallfolie och en polymerfilm utgår anordningarna 10c, 13c, 14b, 21, 22 och 25, dvs det av metallfolien 16 och polymerfilmen 19 framställda bandet 20 går efter limbeläggziingen i kärlet 10b och avdrivnáng av lösningsmedlet i ugnen 1311 direkt till upplindning till en bandrulle på. röret 24.

I-Ian kan också låta folien 16, samt filmen 19 och i förekommande fall filmen 21, efter limbeläggiiing och torkning var för sig, sarmanföras och bilda ett band först vid valsen 28, varvid således bandet av folie och film kascheras ihop samtidigt med varven i bandrullen.

Av tvärsnittet av bandet 25 (snittet A-A i fig 1) i fig 2 framgår att polymer- filmen 19 är fixerad till metallfolien 16 med fläckar eller punkter 60 av s" limmet samt polymerfilmen 21 fixerad till metallfolien 16 med fläckar 61.

Eftersom fläckarna har en höjd av Oß-SO/um, företrädesvis av 1-10/um, och därför tjänstgör som distanselement mellan film och folie bildas utrymen 62 respektive 65 1 bandet, nackarna so son 61 är 1 det examplifieraae fallet kvadratislca med. en yta av 25 m2. De är anordnade i rader parallellt med och vinkelrätt mot foliens längsriktning. Avståndet mellan parallella rader är i båda riktning-arna 5-10 mm. Av fig 2 framgår också att polymerfilmerna 19 och 21 har större bredd än metallfolien 16 och att polymerfilmerna skjuter ut K utanför kanterna 30 på metallfolien. Även om endast en polymerfilm 19 använ- des anordnas denna att skjuta ut utanför metallfoliens kanter på, det sätt som visas i fig 2.

Fig 3 visar två varv av bandet 25 i bandrullen 29. Mellan dessa varv är fläckar 64 av samma slag som 60 och 61 anordnade med samma mellanrum 65_ som mellanrummen _62 och 63. 10 15 20 25 55 7 ?812633~1 I stället för fläckar eller punkter kan man använda linjer av limmet för fixering av materialen till varandra. Dessa linjer kan då. med fördel appli- ceras så att de löper vizmelrätt mot metallfoliens längsrilctning eller i en annan riktning, som bildar en vinkel med foliens längerilctning. Därigenom säkerställas att öppna kanaler bildas för det flytande dielektrikwzm från bandzrullens gavlar.

I stället för att i det beskrivna utföringsexemplet binda. varven av bandet 23 till varandra med fläckar 64 (eller punkter eller linjer) kan man med fördel binda varven till varandra över hela anliggningsytan mellan dem, dvs varje varv av bandet bindes, t ex med det exemplifierade bindemedlet över hela anliggningsytaal till det underliggande varvet. Det är också. i princip möjligt att binda varven av bandet 23 till varandra med fläckar 64 (eller punkter eller linjer) såsom visas i fig 3 och att binda folie och film i bandet 23 till varandra över hela anliggxxingsytan mellan dem.

Fig 4 illustrerar ett exempel på. uppfinningens tillämpning på. en enfas två- lindning-atransformator med en trebent järnkänta. _31 omfattar mitt- ben 329 ytterben 33 och 34, övre ok 35 och nedre ok 36. Kärnan är försedd med en lågepänningslínä-fl-í-në 57 närmast mittbenet och utanför denna lindning är en högepänningslindning 38 anordnad. I det exemplifierade fallet är så- väl lindning-en 37 som lindningen 38 uppbyggd av bandrullar som lindats av ett band uppbyggt av en aluminiumfolie och en polyetylenglykoltereftala - film. Bandrullaxna har framställts med användning av det lim och de metoder som angivits i anslutning till beskrivningen av fig 1 och 2. Lindningen 37 består av 76 varv av ett band uppbyggt av en 800 /um tjock och 13QO mm bred aluminiumfolie och en _25/um tjock och 1350 mm bred polyetjrlenglykolterefta- latfilm. Lindnimgen 38 består av 900 varv av ett band uppbyggt av en 100/um tjock och 1300 mm bred almniniumfolie och en 25/um tjock och 1350 min bred yolyetylenglykoltereftalatfolie. Bandrullen som bildar lindningen 37 är lin- dad på. ett rör 24:e av glasfiberaimerad esterplast och bandrullen som bildar lindningen 38 på ett rör 24b, likaledes av glasfiberamerad eeterplast.

Kören 24.2, och 24b, som motsvarar röret 24 i anordningen enligt fig 1, har en sådan längd att lindning-arna '57 och 38 får tillräckligt ieolationsavstånd till nedre oket 36 då röret stöder med sina nedre ändar mot detta. Röret 24a utgör också. isolering mot kärnbenet 32 ooh röret 241» isolering mellan lind- ningarna 37 och 38.

Järnkäma med lindning-ar är placerad i en låda 39 med lock 40. Anslutnings- ledare 42 och 43 för lågspänningslindningen 37_ och 44 och 43 för högepän- v-r .v-.favfimya-ï- _ an... . ..,¿,l. v _. .

Claims (12)

10 15 20. 7812533-1 ningslindndngen 58 är anslutna till motsvarande genomföringar 46 och 47 res- pektive 48 och 49 på lådans lock. Traneformatorlådan 59 är fylld med en iso- lervätska 41 bestående av transformatorolja. Fig 5 visar ett snitt genom en lågspäzmzlngslindning eller en högspënnings- lindning av annat utförande än det i fig 4 visade. Iågspäzmingslindnilngen enligt fig 5 består av två bandrullar 50 och 51 tillverkade med användning av de material och de metoder som angivits i anslutning till beskrivningen av fig 1 och 2. vardera bandrullen innehåller 25 varv av ett band uppbyggt av en 2000 um tjock och 1000 mm bred aluminiumfolie och en 25/1m tjock och 1050 mm bred polyetylenglykoltereftalatfolie. Mellan nillaina är ett kylele- ment anordnat. Det omfattar ett yttre och ett inre styvt plåtsvep 52 respek- tive 55 och en mellan dem veckad styv plåt 54 så. att genomgående kanaler 55 bildas för det använda flytande isolermedlet 41 i transformatorn. .àhnninium- folie-n i den inre bandrullen 50 är svetsad till det inre plåtsvepet 55 vid _ 56 och alwminiumfolien i den yttre bandrullen 51 är swretsad till det yttre plåtsvepet 52 vid 57. Plåtsvepen med lrylelement har en aziellt gående spalt 58 där en ribba 59 av isolermaterial är anordnad för att kylelementet inte skall bilda ett slutet varv och därigenom bli strömledande. Svepen 52 och. 55 kan -ges en större längd än bandrullen om man önskar utnyttja dem som stöd mot nedre oket. Om svepen göres av metalliskt material anordnas därvid isolerande distanselement mellan svep och nedre ok. PATENTKRAV

1. Transformator eller reaktor med' åtminstone en lindning (57, 58) som om- fattar en bandrulle (29, 50) uppbyggd av flera utanpå. varandra lindade varv av ett band (20, 25) sanxmansatt av en metallfolie (16) och en åtminstone på. metallfoliens ena sida anordnad polymerfilm (19, 21), varvid metallfolien utgör ledare och polymerfilmen isolering i lindningen, k ä. n n e t e c k - n a d därav, att metallfolien i bandet (16) är fast förbunden med varje angränsande polymerfilm (19, 21) och varje varv av bandet i bandrullen (29) är fast förbundet med underliggande varv samt att mellan skikt av metall- folie och polymerfilm och/eller mellan skikt av polymerfilmer i bandrullen anordnade utrymznen som står i förbindelse med utanför bandrullen beläget flytande dielektrilnam, varigenom en fullständig impregærmg av bandrullen med flytande dielektrikm kan åstadkommas. d J 7812633-1

2. Transformator enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att meoallfoiion (16) är feet förbunden med åtminstone en ange-mande Polymer- fllm (19, 21) med ett pmxtvis, fläokvis, lmjevis ene: på liknande sätt anordnat bindemedel.,

3., Transformator enligt patentkrav 1 eller 2, k ä. n n e t e c k n a d dàïav, att varje varv av bandet i bandrnllon (29) är fast förbundet med ett underliggande varv med ett pxmktvis, fläckvis, linjevis eller på. lilmande sätt anordnat bindemedel.

4. Tmmforrnator eller reaktor enligt något av patentlcraven 1-5, k ä. n n a - t e c k n a. d därav, att lindningen (37, 38) omfattar ytterliære en bandrulle (51) av i patentkrav 1 angivet slag, vilken ä: anordnad utanför och koncent» tiskt med den i patentlorav 1 angivna bandrullen (50) med ett mellanliggande lcylolomont (52, 53, 54).

5. Transformator eller raalztor enligt patentkrrav 4, k ä. n n e t e c 1: n a. d därav, att lqlelementet (52, 53, 54) omfattar en eller flora kanaler (55) genom vilka. i transfomatorn eller reaktorn anordnad isolervätska (41) eller isolerges kan strömma..

6. Transformator eller reaktor enligt något av patentlcraven 1-5, k ä. n n e - t e o k n a a därav, av: polymerfilmen (19, 21) i bandet' (20, 25) ha: större bredd än metallfolien (16) så att polymerfilmen skjuter ut utanför kanterna. (ao) på. metanfelien.

7. Sätt att framställa en transformator eller en reaktor enligt patentmv 1 med åtminstone en lindning (57, äs), som omfattar en banal-ene (29, so, 51) upybyggd av flera utanpå. varandra. lindade varv av ett band (20, 25) samlan- satt av en metallfolie (16) och en åtminstone på metallfoliens ena sida. anordnad polymerfilm (19, 21), varvid metallfolien utgör ledare och polymer- filmen isolering i lindningen, k ä. n n e t e c k n a. t därav, ett band- rullen (29) framställes genom att metallfolien (16) och polymerfilmen (19, 21) bindes ihop till ett sammanhängande band (20, 25) med ett bindemedel och genom ett bandet lindas till en bandzulle och varje varv av bandet i band- rullen bindee till mderliggande varv med ett bindemedel, varvid bíndemedlet anbringas över endast en del av anliggxingsytan mellan metallfolie och åt» míxmtone en polymerfilm och/eller mellan anliggzxingflytan mellan angränsande varv av bandet, varigenom utrymmen uppstår i bandrullen, vilka är åtkomliga för ett flytande dielektrikum, i vilket bandrxlllen anordnas. . . 781263321 10

8. Sätt enligt patentkrav 7, k ä. n n e t e c k n a t därav, att 'oinóte- maalat mellan aatallfalia (16) aan palymarfina (19, 21) aaaraaaa puakfvia, fläclcvis, linjevís eller på liknande sätt.

9. Sätt enligt patentlcrav 7 eller 8, k ä n n e t e ç: k n a. t därav, att bindemedlet mellan angränsande varv av bandet anordnas pxnktvis, fläckvis eller på liknande sätt. I

10. Sätt enligt något av patentlcraven 7-9, k ä n n e t e c k n a t därav, att aacanfalaan (16) aan palyaarfiman (19, 21) binda-a map till att aaaaaa- hängande band (20, 23) i en separat process, innan det så framställda samman- häagaaaa baaaat unaaa nu baaamllaa (29).

11. Sätt enligt något av patentkraven 7, 8 eller 10, I: ä n n e t e c k - n a. t därav, att netallfolien (16) och polymerfilmen (19, 21) 'bindes ihop till ett saamnazxhängande band (20, 25) genom partiell kasohering.

12. Sätt enligt patentnaven 7, 9 eller 10, k 'al n n e t e c k n a. t därav, att varje varv av baaaa: (2o, 25) i handa-allan (29) rörbmaaa fast maa maa:- ligganàe varv genom att på bandrullen applicerat band under lindningen av banârullen pamtiellt kascheras ihop meâ på. bandrullen tidigare applicerat band.