SE421570B

SE421570B - WITH ISOLERATED COOL BAND WINDING FOR A TRANSFORMER OR REACTOR

Info

Publication number: SE421570B
Application number: SE8003782A
Authority: SE
Inventors: L Lundstrom
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1980-05-21
Filing date: 1980-05-21
Publication date: 1982-01-04
Also published as: SE8003782L; EP0040382B1; DK220181A; NO811694L; DE3165362D1; CA1157115A; ZA813337B; JPS5717117A; EP0040382A1

Description

soosvsz-3 2 h - « dalar ett. angränsande korrugerat ark och därmed att längsgående ut- 10 15 20 25 SO 55 rymmen för oljan bildas mellan arken. Korrugerade presspanarkeär inte an- vändbara för att åstadkomma kylkanaler i bandlindningar därför att de inte har tillräcklig formstabilitet. Ribbor eller alternativa material för åstad- kommande av kylkanaler i en bandlindning måste nämligen kunna motstå. ett högt tryck. Detta beror på att det bandformiga materialet måste lindas med dragförspänning för att åstadkomma ett så. stort radiellt tryck att lind- ningen blir homogen och glappfri även om ledaren inte är helt plan vid på- lindzaingen och vidare på att stora radiellt riktade krafter uppstår vid kortslutning. soevsz-3 2 h - «dalar ett. adjacent corrugated sheet and thereby that longitudinal spaces for the oil 55 are formed between the sheets. Corrugated press panars are not usable to provide cooling channels in strip windings because they do not have sufficient dimensional stability. Ribs or alternative materials for creating cooling ducts in a strip winding must be able to withstand. a high pressure. This is because the strip-shaped material must be wound with tensile bias to achieve such. large radial pressure that the winding becomes homogeneous and free of play even if the conductor is not completely flat during winding and further that large radially directed forces arise in the event of a short circuit.

Enxligt den föreliggande uppfinningen har det visat sig möjligt att åstad- komma kylning av en bandlirxdnzing med användning av ett kylelement som har avsevärda fördelar framför den beskrivna kända ribbmattan. Det nya kylele- mentet ger sålunda bättre kylning då." det medger direktkontakt mellan isoler- vätska och lindning, d v s inget mellan dem liggande presspanskikt förekommer._ Kylelementet är dessutom billigare genom att det kan framställas med konti- nuerliga processer, i motsats till vad fallet är med en ribbmatta, där ribb- orna måste klistras på presspanarket på. manuell Vidare behöver kyl- elementet inte, såsom en ribbmatta, innehålla något klister, som kan in- verka menligt på dielektriska hållfastheten. Kylelementet har vidare, i mot- sats till korrugerade ark, tillräcklig formstabilitet.According to the present invention, it has been found possible to provide cooling of a strip joint using a cooling element which has considerable advantages over the described known rib mat. The new cooling element thus provides better cooling then. "It allows direct contact between insulating liquid and winding, ie there is no pressurized layer between them. The cooling element is also cheaper in that it can be produced by continuous processes, in contrast to what the case is with a rib mat, where the ribs must be glued to the press panark on.manual Furthermore, the cooling element, like a rib mat, does not have to contain any glue, which can adversely affect the dielectric strength. to corrugated sheets, sufficient dimensional stability.

Den föreliggande uppfinningen avser en med isolervätska kyld bandlindning för en transformator eller reaktor, som innehåller åtminstone ett lçvlele- ment anordnat nollan två på varandra följande varv eller delar av varv av bandet i lindningen eller anordnat innanför det irmersta varvet av bandet i lindningen eller anordnat utanför det yttersta varvet av bandet i lind- ningen och omfattande med varandra förbundna, långsträekta, parallella och på. avstånd från varandra i sidled anordnade distanselement, som håller de två varven respektive delarna av varven av bandet på. avstånd från varandra för bildning av kanaler mellan dem respektive som bildar kanaler innanför det innersta varvet av bandet respektive som bildar kanaler utanför det yttersta varvet av bandet för transport av ieolervätska från bandlind- ningens ena ändyta. till dess andra 'andytaq kännetecknad därav, att distans- elementen är förbundna med varandra i sidled med förbindelsestycken som är 'beläßlïﬁ på. avstånd från plan genom mot bandet vända ytor av distanselemen- ten.The present invention relates to an insulating liquid cooled strip winding for a transformer or reactor which contains at least one sheet element arranged zero two consecutive turns or parts of turns of the strip in the winding or arranged inside the innermost turn of the strip in the winding or arranged outside the outermost turn of the band in the winding and extensively interconnected, elongated, parallel and on. spaced apart laterally spaced elements, which hold the two turns and the parts of the turns of the belt, respectively. spaced apart to form channels between them and which form channels within the innermost turn of the belt and which form channels outside the outermost turn of the belt for transporting insulating liquid from one end surface of the belt winding. to its other 'andytaq characterized in that the spacer elements are connected to each other laterally with connecting pieces which are' beläßlï ﬁ on. distance from the plane through surfaces of the spacer elements facing the belt.

Q 10 15 20 25 35 8003782-3 I ett föredraget utförande omfattar kylelementet en presspanskiva ur vilken spår är urtagama från båda sidor och kvarvarande material vid spårens sidor utgör distanselement och kvarvarande material i bottnen av spåren utgör för- bindelsestycken. Ett sådant lcylelement kan framställas på. ett enkelt sätt t ex genom att presspanskivan föres förbi ett antal på dess undersida och ett antal på. dess översida anordnade parallella sågklingor. Spillet vid såg- ningen kan sedan användas för att framställa nya presspanskivor.In a preferred embodiment, the cooling element comprises a press clamping disc from which grooves are the recesses from both sides and remaining material at the sides of the grooves constitute spacer elements and remaining material at the bottom of the grooves form connecting pieces. Such a lcyl element can be produced on. in a simple manner, for example by passing the press chuck past a number on its underside and a number on. parallel saw blades arranged on its upper side. The waste during sawing can then be used to produce new press pan boards.

Det är emellertid möjligt att använde. andra isolermaterial än press- pan i kylelementen, bl a. flera termoplaster såsom, polyetylenglykolteref- talat, polykarbonat och polyimid, eventuellt för-satta med fibrösa eller pul- verformiga fyllmedel såsom glasfiber och lcrita. Kylelement av termoplaster formas företrädesvis genom strängsprutning, men kan även tillverkas ur ski- vor på samma sätt som beskrivits för pressan med återanvändning av spillet vid sågningen. Det är också. möjligt att använda härdplaster, t ex glasfiber- armerad polyester, i lcylelementen, och i vissa fall även trä. Det är även möjligt att använda metalliska material, såsom aluminium, i lcylelementen under förutsättning att kylelementet omges med isolermaterial på båda sidor ooh att det inte bringa/s att bilda ett slutet varv i lindningen. Det kan därvid vara anordnat att ersätta ett varv (eller en del av ett varv eller flera varv) av ledarmaterialet i bandlindningen genom att lcylelementet för- bindes med ledarmaterial längs två tvärgående kanter, räknat i bandets lind- ningsriktning.However, it is possible to use. insulating materials other than the press pan in the cooling elements, including several thermoplastics such as, polyethylene glycol terephthalate, polycarbonate and polyimide, optionally provided with fibrous or powdered fillers such as glass fiber and lcrita. Thermoplastic cooling elements are preferably formed by extrusion, but can also be manufactured from discs in the same way as described for the press with reuse of the waste during sawing. It is also. It is possible to use thermosetting plastics, such as fiberglass-reinforced polyester, in the lcyl elements, and in some cases also wood. It is also possible to use metallic materials, such as aluminum, in the cooling elements, provided that the cooling element is surrounded by insulating material on both sides and that it does not cause / s to form a closed turn in the winding. It can then be arranged to replace one turn (or part of one turn or several turns) of the conductor material in the strip winding by connecting the lcyl element to conductor material along two transverse edges, calculated in the winding direction of the strip.

Bandet i bandlindningen innehåller ett skiktformat elektriskt ledsrmaterial och ett åtminstone på ledarmaterialets ena sida anordnat skiktformat isoler- material. Ledarmaterialet utgöres företrädesvis av en metallfolie, t ex en folie av aluminium eller koppar, som för krafttransfomatorer normalt har en tjocklek av mellan 5 och 5 000 /um. Isolermaterialet utgöres företrädes- vis av en film av en polymer, som kan motstå en temperatur av åtminstone 9000 kontinuerligt. Som exempel på lämpliga polymerer i filmen kan nämnas bl a polyetylenglykoltereftalat, polykarbonat och polyimid. Lämplig tjock- lek hos filmen är 5 - 200 /um, företrädesvis 10 - 100 /wm Uppfinningen skall förklaras närmare genom 'beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken figur 1, visar ett lq/l- element för en bandlindning enligt den föreliggande uppfinningen i ett snitt vinkelrätt mot axeln i den lindning kylelementet skall användas, fig 2 sche- matiskt en anordning för framställning av ett kylelement enl fig 1, fig 3 10 151 20 25 55 soosvsz-á 4 ett tvärsnitt genom en transformatorkänxa med två bandlindningar, fig 4 an- ordningen enl fig 3 i längssnitt och fig 5 i större skala en del av ett snitt vinkelrätt mot axeln i en av lindningarna enligt fig 3 och 4.The strip in the strip winding contains a layer-shaped electrical conductor material and a layer-shaped insulating material arranged at least on one side of the conductor material. The conductor material preferably consists of a metal foil, for example a foil of aluminum or copper, which for power transformers normally has a thickness of between 5 and 5,000 .mu.m. The insulating material is preferably a film of a polymer which can withstand a temperature of at least 9000 continuously. Examples of suitable polymers in the film include polyethylene glycol terephthalate, polycarbonate and polyimide. The suitable thickness of the film is 5 - 200 .mu.m, preferably 10 - 100 .mu.m. The invention will be explained in more detail by describing exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows a lq / l element for a strip winding according to the present invention in a section perpendicular to the axis of the winding cooling element to be used, Fig. 2 schematically shows a device for manufacturing a cooling element according to Fig. 1, Fig. 3 a cross-section through a transformer housing with two strip windings, Fig. 4 the device according to Fig. 3 in longitudinal section and Fig. 5 on a larger scale a part of a section perpendicular to the axis in one of the windings according to Figs. 3 and 4.

Kylelementet 10 enligt fig 1 som visas i ett snitt vinkelrätt mot längs- riktningen, har distanselement 11, som sträcker sig utefter kylelementets hela längd, samt förbindelsestycken 12 mellan dem, som likaledes sträcker sig utefter kylelementets hela längd. Distanselementens höjd h är lämpligen 1 - 10 mm och företrädesvis 2 - 6 mm. Deras bredd, b, är lämpligen 1 - 10 mm och företrädesvis 2 - 6 mm. Avståndet, d, mellan angränsande distanselement är lämpligen 1 - 10 mm och företrädesvis 2 - 6 mm. ”Förbindelsestyclæts tjock- lek, t, är lämpligen 0,05 - 5 mm och företrädesvis 0,1 - 5 mm, dock högst 90 % av distanselementens höjd, h.The cooling element 10 according to Fig. 1, which is shown in a section perpendicular to the longitudinal direction, has spacer elements 11, which extend along the entire length of the cooling element, and connecting pieces 12 between them, which likewise extend along the entire length of the cooling element. The height h of the spacer elements is suitably 1 - 10 mm and preferably 2 - 6 mm. Their width, b, is suitably 1 - 10 mm and preferably 2 - 6 mm. The distance, d, between adjacent spacer elements is suitably 1 - 10 mm and preferably 2 - 6 mm. The thickness of the connecting piece, t, is suitably 0.05 - 5 mm and preferably 0.1 - 5 mm, but not more than 90% of the height of the spacer elements, h.

Framställningen av ett lgvlelement enligt fig 1 kan med fördel ske på sätt som illustreras fig 2,' om Icylelementet består av presspan. En presspan- , _ skiva 13 förs mellan stödrullar 14 förbi ett antal på presspanskivans ovan- sida anordnade, parallella sågklingor 15 som åstadkommer spår i skivan, be- tecknade 16 i -fig 1, och förbi ett antal på. presspanskivans undersida an- ordnade parallella sågklingor 17, som åstadkommer spår i skivan, beteck- nade 18 i fig 1. Kvarvarande material vid sidorna av spåren på ovansidan och undersidan bildar distanselementen 11 och kvarvarande material i bottnen av spåren bildar förbindelsestyckena 12, varav ett visas streckat i fig 2.The production of a body element according to Fig. 1 can advantageously take place in the manner illustrated in Fig. 2, if the Icyl element consists of a press pan. A press tensioning disc 13 is passed between support rollers 14 past a number of parallel saw blades 15 arranged on the upper side of the pressing tensioning disc which provide grooves in the disc, designated 16 in Fig. 1, and past a number of. parallel saw blades 17 arranged on the underside of the press chuck, which provide grooves in the disc, designated 18 in Fig. 1. Remaining material at the sides of the grooves on the upper side and underside forms the spacers 11 and remaining material at the bottom of the grooves forms the connectors 12, one of which dashed in Fig. 2.

Fig 3 och 4 visar ett ben 19 a samt övre och undre ok 19 b och- 19 c av en järn- kärrxa. till en lcrafttransformator. Kärnbenet 19a omslutes av en :Inre lindning 21 i form av en lågspänningslindning och av en yttre lindning 22 i form av en högspänningslindnizlg. Båda lindningarna är bandlindningar. De är anord- nade koaxiellt med ett mellanliggande cylindriskt utrymme i vilket ribbor 25 av presspan, bakelit eller glasfiberarmerad polyester är anordnade paral- lellt med lindningarnas axel. Innerlindningen är lindad på. en mallcylinder 24. I innerlindningen är två. kylelement 25 och 26 och i ytterlindningen två. kylelement 27 och 28 enligt den föreliggande uppfinningen anordnade.Figures 3 and 4 show a leg 19a and the upper and lower yokes 19b and 19c of an iron cart ax. to an lcraft 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 band windings. They are arranged coaxially with an intermediate cylindrical space in which ribs 25 of pressed pan, bakelite or fiberglass-reinforced polyester are arranged parallel to the axis of the windings. The inner winding is wound on. a template cylinder 24. In the inner winding are two. cooling elements 25 and 26 and in the outer winding two. cooling elements 27 and 28 according to the present invention are provided.

Dessa kylelement är alla av samma slag varför endast ett av dem, det som är beteclmat 25, visas i större skala i fig 5 tillsammans med närmast om- givande delar av lindningen 21.These cooling elements are all of the same type, which is why only one of them, the one which is covered 25, is shown on a larger scale in Fig. 5 together with the immediately surrounding parts of the winding 21.

Lindningen 21, är (fig 5) uppbyggd av flera varv av ett band bestående av en folie 30 av metall och av en isolerfilm 51. Mellan två på varandra följande varv av bandet, är ett kylelement 10 av i fig 1 och fig 2 visat slag anord- 10 15 20 25 30 55 8005782-3 nat med distanselementen 11 liksom förbindelsestyckena 12 löpande parallellt med lindningens axel och utefter lindning-ens hela längd. Distanselementen har i det exemplifierade fallet en höjd h av 4 mm och en bredd b av 3 mm och avståndet d mellan dem är 4 mm. Tjockleken t på. förbindelsestyckena. är 0,2 mm. Såsom framgår av figwen håller distanselementen de närmast dem belägia varven av bandet i lindningen på. avstånd från varandra så. att kanaler 32 ooh 33 bildas. Isolervätska t ex transformatorolja, ledes i dessa kanaler genom lindningen 21 (liksom genom lindningen 22). Isolervätskan ledes från en ring- fomad tillförselanordxiing 34 för vätska vid lindningens ena. ändyta 35 till dess andra anayta 36 (fig 4). På grund av att förbinaelsestyckem 12 är be- ' lägria på. avstånd från plan genom de ytor av distanselementen 11 som är vända mot bandet och anligger mot bandet i lindning-en, är isolervätskan i kanalerna 32 och 33 i direktkontakt med bandet i lindningen, d v s utan att något press- panmaterial befinner sig mellan band och isolervätska. Detta ger en synner- ligen effektiv kylning av lindningen. Transporten av isolervätska kan ombesör- jas av en pump anordnad i en cirkxzlationskz-ets i vilken dessutom ingår till- förselanordningen 34, lqylkanalerna 32 och 33 i lindningarna och utrymmet 37 utanför lindningarna i transformatorns låda.The winding 21, is (Fig. 5) made up of several turns of a strip consisting of a foil 30 of metal and of an insulating film 51. Between two successive turns of the strip, a cooling element 10 is of the type shown in Fig. 1 and Fig. 2. device with the spacer elements 11 as well as the connecting pieces 12 running parallel to the axis of the winding and along the entire length of the winding. In the exemplary case, the spacer elements have a height h of 4 mm and a width b of 3 mm and the distance d between them is 4 mm. The thickness t on. the connecting pieces. is 0.2 mm. As can be seen from the fig, the spacer elements hold the turns closest to them of the belt in the winding. distance from each other so. that channels 32 ooh 33 are formed. Insulating liquid, for example transformer oil, is passed in these channels through the winding 21 (as well as through the winding 22). The insulating liquid is led from an annular supply device 34 for liquid at one of the windings. end surface 35 to its second surface 36 (Fig. 4). Because the connecting pieces 12 are besieged on. distance from the plane through the surfaces of the spacer elements 11 which face the strip and abut against the strip in the winding, the insulating liquid in the channels 32 and 33 is in direct contact with the strip in the winding, i.e. without any press pan material being between strip and insulating liquid . This provides extremely efficient cooling of the winding. The transport of insulating liquid can be provided by a pump arranged in a circulation circuit in which in addition the supply device 34, the cooling channels 32 and 33 in the windings and the space 37 outside the windings in the transformer box are included.

Distanselementen 11 med förbindelsestyckena 12 kan även anordnas att löpa på. annat sätt, t ex sln-uvlinjefor-migt mellan bandvarven från den ena ändytan 35 till den andra 36. 'Vidare kan förbindelsestyckena 12 anordnas utefter endast en del av distanselementens längd, t ex bestå. av korta stycken anordnade med mellanliggande luckor utan material med resultat att förbindelse uppstår mellan kanaler 32 och 33. Distanselementen 12 kan vidare vara försedda med tvärgående skåror så. att förbindelse uppstår mellan tvâ angränsande kanaler 32 eller mellan två angränsande kanaler 35. Vidare behöver lcylelementet inte utgöra en enda enhet som sträcker sig från lindningens ena ände till dess andra, utan den bestå, av flera delar med kortare utsträckning i lindning- ens axelriktning, anordnade efter varandra i lindningens axelriktning. Kyl- elementet behöver heller inte utgöra en enhet i bandets lindningsriktning utan kan bestå av flera delar anordnade efter varandra i nämnda riktning.The spacer elements 11 with the connecting pieces 12 can also be arranged to run on. in another way, for example in a non-linear manner between the belt turns from one end surface 35 to the other 36. Furthermore, the connecting pieces 12 can be arranged along only a part of the length of the spacer elements, e.g. of short pieces arranged with intermediate gaps without material with the result that connection occurs between channels 32 and 33. The spacer elements 12 can furthermore be provided with transverse grooves so. connection between two adjacent channels 32 or between two adjacent channels 35. Furthermore, the cylinder element does not have to form a single unit extending from one end of the winding to its other, but it consists of several parts with a shorter extent in the axis direction of the winding, arranged one after the other in the axis direction of the winding. The cooling element also does not have to form a unit in the winding direction of the belt, but can consist of several parts arranged one after the other in said direction.

I stället för eller förutom att vara anordnat mellan varv av bandet i en lind- ning kan ett Icylelement enligt uppfinningen vara anordnat innanför det innersta varvet av bandet i lindningen, t ex mellan mallcylindern 24 och lindningen 21 (fig 5 och 4) och/eller utanför det yttersta varvet av bandet 1 iinanmgen, t ex mellan lindningen 21 och ribborna 23.Instead of or in addition to being arranged between turns of the belt in a winding, an Icyl element according to the invention can be arranged inside the innermost turn of the belt in the winding, for example between the template cylinder 24 and the winding 21 (Figs. 5 and 4) and / or outside the outermost turn of the belt 1, for example between the winding 21 and the ribs 23.

Claims

8003782-3 PATEEWKÉRAV

A ground insulating liquid core (21, 22) for a transformer or reactor, containing at least one cooling element (10, 25, 26, 27, 28) arranged between two successive turns or parts of turns of the belt (30, 31) in the winding or arranged izmanför the innermost. the turn of the belt in the winding or arranged outside the outermost turn of the belt in the winding and comprising interconnected, elongate, parallel and spaced apart laterally spaced spacer elements (11) holding the two. the yards and the parts respectively. of the turns of the band on. spaced apart to form channels (52, 33) between them and as bilateral channels within the innermost turn of the strip and forming channels outside the outermost turn of the strip for transporting insulating liquid from one end surface of the strip winding to its other end surface , characterized in that the spacer elements (11) are connected to each other laterally with connecting pieces 2) which are located on. distance from the plane through facing the belt,,, facing surfaces of the spacer elements.

2. A strip winding according to claim 1, characterized in that the cover element (10) comprises a press panel (13) from which grooves (16, 18) are recessed from both. sides and remaining material at the sides of the grooves constitute spacer elements (11) and remaining material at the bottom of the grooves constitute connecting pieces (12).