SE508765C2

SE508765C2 - Power transformer-inductor for high transmission voltage

Info

Publication number: SE508765C2
Application number: SE9700336A
Authority: SE
Inventors: Udo Fromm; Sven Hoernfelt; Paer Holmberg; Gunnar Kylander; Li Ming
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1997-02-03
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 1998-11-02
Also published as: SE9700336L; SE9700336D0; ZA98840B

Abstract

The power transformer-inductor comprises at least one winding (221,222) in most cases arranged around a magnetizable core (20). The windings are composed of a high voltage cable with solid insulation. The cable has a least one centrally situated electric conductor, and around the conductor there is arranged a first semiconductor layer, around the first semiconductor layer there is arranged an insulating layer around which there is arranged a second semiconductor layer. The second semiconductor layer is earthed at or in the vicinity of both ends (261,262,281,282) of each winding. Furthermore, one point between both ends is directly earthed. Preferably, n points (n\-2) per at least one turn of at least one winding are directly earthed in such a way that the electric connections between the n earthing points divide the magnetic flux into n parts to limit losses produced by earthing.

Description

508 765 2 torer eller i ringkärnetransformatorer_ Exempel på kärnkon- struktioner beskrivs bl.a. i DE 40414. Kärnan kan bestå av konventionella magnetiserbara material som den nämnda orien- terade pláten, av andra magnetiserbara material som ferriter, amorft material, metalltrådar eller -band. När det gäller reaktorer kan som bekant den magnetiserbara kärnan utgå. 508 765 2 tors or in ring-core transformers_ Examples of core constructions are described e.g. in DE 40414. The core may consist of conventional magnetizable materials such as the said oriented plate, of other magnetizable materials such as ferrites, amorphous materials, metal wires or bands. In the case of reactors, as is well known, the magnetizable core can be discontinued.

De ovan nämnda lindningarna bildas av en eller flera seriekopplade spolar uppbyggda av ett antal serie- kopplade varv. Varven i en enskild spole är normalt samman- förda till en geometrisk sammanhängande enhet, fysiskt av- gränsad från de övriga spolarna.The above-mentioned windings are formed by one or more series-connected coils built up of a number of series-connected turns. The turns in an individual coil are normally combined into a geometrically coherent unit, physically delimited from the other coils.

Isolationssystemet dels inom en spole/lindning och dels mellan spolar/lindningar och övriga metalldetaljer är normalt utformat som en fast cellulosa- eller lackbaserad isolation närmast det enskilda ledarelementet samt där utanför av fast cellulosa och flytande, eventuellt också gasformig, isolation. Lindningar med isolation och eventu- ella stagningsdelar representerar på detta sätt stora volymer som kommer att utsättas för höga elektriska fältstyrkor som uppträder i och kring de aktiva elektromagnetiska delarna hos transformatorn. För att kunna förutbestämma de dielektriska påkänningarna som uppstår och uppnå en dimensionering med minimal risk för elektriskt genomslag, krävs god kännedom om isolationsmaterialens egenskaper. Det är också viktigt att åstadkomma en sådan omgivande miljö att den inte förändrar eller nedsätter isolationsegenskaperna.The insulation system partly within a coil / winding and partly between coils / windings and other metal parts is normally designed as a solid cellulose or lacquer-based insulation closest to the individual conductor element and outside of solid cellulose and liquid, possibly also gaseous, insulation. Windings with insulation and any bracing parts in this way represent large volumes that will be exposed to high electric field strengths that occur in and around the active electromagnetic parts of the transformer. In order to be able to predetermine the dielectric stresses that occur and achieve a dimensioning with minimal risk of electrical breakdown, good knowledge of the properties of the insulation materials is required. It is also important to create such an ambient environment that it does not change or reduce the insulation properties.

Det i dag förhärskande yttre isolationssystemet för högspända konventionella krafttransformatorer/reaktorer består av cellulosamaterial som den fasta isolationen och transformatorolja som den flytande isolationen.The currently prevailing external insulation system for high-voltage conventional power transformers / reactors consists of cellulosic material as the solid insulation and transformer oil as the liquid insulation.

Transformatoroljan är baserad på så kallad mineralolja.The transformer oil is based on so-called mineral oil.

Konventionella isolationssystem kräver förutom en relativt komplicerad uppbyggnad även speciella tillverknings- åtgärder för att utnyttja isolationssystemets goda isola- tionsegenskaper. Systemet skall ha låg fukthalt, den fasta fasen i isolationssystemet skall vara väl impregnerat med den omgivande vätskan, risken för kvarvarande gasfickor i den lO 508 765 3 fasta fasen måste vara minimal. Under tillverkningen genom- förs därför en speciell torkprocess på komplett kärna med lindningar innan nedsättning i låda. Efter nedsättning och förslutning av lådan töms lådan på all luft i en speciell vakuumbehandling innan påfyllning av olja. En sådan process utgör en väsentlig del av den totala tillverkningstiden samtidigt som den kräver omfattande verkstadsresurser.Conventional insulation systems require, in addition to a relatively complicated construction, also special manufacturing measures to utilize the insulation system's good insulation properties. The system must have a low moisture content, the solid phase in the insulation system must be well impregnated with the surrounding liquid, the risk of residual gas pockets in the solid phase must be minimal. During production, a special drying process is therefore carried out on a complete core with windings before reduction in a box. After lowering and closing the box, empty the box of all air in a special vacuum treatment before filling with oil. Such a process constitutes a significant part of the total production time at the same time as it requires extensive workshop resources.

Då processen kräver total urpumpning av gas till i det närmaste absolut vakuum, måste lådan eller den tank som omger transformatorn konstrueras för fullt vakuum, vilket innebär extra åtgång av material och tillverkningstid.As the process requires total pumping of gas to almost absolute vacuum, the box or tank surrounding the transformer must be designed for full vacuum, which means extra consumption of material and production time.

Vidare kräver montage i fält i sin tur förnyad vakuumbehandling, en process som måste upprepas var gång transformatorn har öppnats för någon åtgärd eller inspek- tion.Furthermore, field installation in turn requires renewed vacuum treatment, a process that must be repeated every time the transformer has been opened for any action or inspection.

Redoqörelse för uppfinningen Krafttransformatorn/reaktorn enligt föreliggande uppfinning innefattar minst en lindning, oftast anordnad(e) runt en magnetiserbar kärna med varierande geometri. För att förenkla den följande redogörelsen talas det nedan före- trädesvis om "lindningarna". Lindningarna är uppbyggda av en högspänningskabel med fast isolation. Kabeln består åtminsto- ne av en centralt belägen elektrisk ledare, ett omgivande ledaren anordnat första halvledande skikt, ett omgivande det första halvledande skiktet anordnat fast isolationsskikt och ett omgivande isolationsskiktet anordnat andra ytttre halv- ledande skikt.Disclosure of the Invention The power transformer / reactor of the present invention comprises at least one winding, usually arranged (e) around a magnetizable core of varying geometry. To simplify the following account, the "windings" are preferably referred to below. The windings are made up of a high-voltage cable with fixed insulation. The cable consists at least of a centrally located electrical conductor, a surrounding conductor arranged first semiconducting layer, a surrounding the first semiconducting layer arranged solid insulating layer and a surrounding insulating layer arranged second outer semiconducting layer.

Användning av en sådan kabel innebär att de områden av transformatorn/reaktorn som utsätts för höga elektriska pàkänningar är begränsade till kabelns fasta isolation. Övri- ga delar av transformatorn/reaktorn utsätts endast för, i högspänningssammanhang, mycket måttliga elektriska fältstyr- kor. Dessutom innebär användning av en sådan kabel att flera av de problemområden som har beskrivits under Uppfinningens bakgrund elimineras. Det behövs således ingen låda för isoler- och kylmedel. Isoleringen i övrigt blir också synner- l5 508 765 4 ligen enkel. Konstruktionstiden blir väsentligt kortare i jämförelse med den för en konventionell krafttransformator/ reaktor. Lindningarna kan byggas separat och krafttransfor- matorn/reaktorn kan monteras färdig på plats.The use of such a cable means that the areas of the transformer / reactor that are exposed to high electrical stresses are limited to the solid insulation of the cable. Other parts of the transformer / reactor are only exposed to, in high voltage contexts, very moderate electric field strengths. In addition, the use of such a cable means that several of the problem areas which have been described under the background of the Invention are eliminated. There is thus no need for a box for insulation and coolant. The insulation in general will also be extremely simple. The design time will be significantly shorter compared to that of a conventional power transformer / reactor. The windings can be built separately and the power transformer / reactor can be assembled on site.

Användningen av en sådan kabel medför emellertid nya frågeställningar som måste lösas. För att den elektriska påkänningen, som uppstår både vid normal driftspänning och vid transienta förlopp, i huvudsak skall belasta endast kabelns fasta isolation, måste det yttre halvledande skiktet vara direkt jordat i eller i närheten av kabelns båda ändar.However, the use of such a cable raises new issues that need to be resolved. In order for the electrical stress, which occurs both at normal operating voltage and at transient processes, to mainly load only the solid insulation of the cable, the outer semiconductor layer must be directly earthed at or near both ends of the cable.

Skiktet tillsammans med dessa direkta jordningar bildar en sluten krets, i vilken det vid drift induceras en ström. För att den uppkomna resistiva förlusten i skiktet skall vara försumbar måste skiktets resistivitet vara tillräckligt hög.The layer together with these direct earths forms a closed circuit, in which a current is induced during operation. In order for the resulting resistive loss in the layer to be negligible, the resistivity of the layer must be sufficiently high.

Förutom denna magnetiskt inducerade ström kommer en kapacitiv ström att flyta i skiktet genom den direkta jord- ningen i kabelns båda ändar. Om skiktets resistivitet väljs för hög kommer denna kapacitiva ström att bli så begränsad att potentialen hos delar av skiktet under en period av växelspänningen kan avvika så mycket från jordpotential att andra områden av krafttransformatorn/reaktorn än lindningens fasta isolation utsätts för elektrisk pàkännning. Genom att direkt jorda flera punkter av det halvledande skiktet, före- trädesvis en punkt för varje varv av lindningen, säkerställs att hela det yttre skiktet kommer att ligga på jordpotential och nämnda problem elimineras om skiktets konduktivitet är tillräckligt hög.In addition to this magnetically induced current, a capacitive current will flow in the layer through the direct ground at both ends of the cable. If the resistivity of the layer is chosen too high, this capacitive current will be so limited that the potential of parts of the layer during a period of the alternating voltage may deviate so much from ground potential that areas of the power transformer / reactor other than the fixed insulation of the winding are subjected to electrical stress. By directly grounding several points of the semiconductor layer, preferably one point for each revolution of the winding, it is ensured that the entire outer layer will be at ground potential and said problems are eliminated if the conductivity of the layer is sufficiently high.

Denna en-punktsjordning per varv av den yttre skärmen sker på så sätt att jordningspunkterna ligger pà en generatris till en lindning och att punkterna utefter lind- ningens axiella längd ansluts elektriskt direkt till en ledande jordskena som sedan kopplas till den gemensamma jord- potentialen.This one-point earthing per revolution of the outer shield takes place in such a way that the earthing points lie on a generator to a winding and that the points along the axial length of the winding are electrically connected directly to a conductive earth rail which is then connected to the common earth potential.

För att hålla förlusterna i det yttre skiktet så låga som möjligt kan det vara önskvärt med så hög resistivi- tet i skiktet att det krävs flera jordningspunkter per varv.In order to keep the losses in the outer layer as low as possible, it may be desirable to have such a high resistivity in the layer that several earthing points are required per revolution.

Detta är möjligt enligt ett speciellt jordningsförfarande lO l5 508 765 enligt uppfinnningen. Varje varv på en lindning förses med ett valfritt antal, dock lika för varje varv, jordnings- punkter hos det yttre skiktet. Pà samma sätt som en-punkts- jordningen enligt ovan måste jordningspunkterna ligga pà en generatris till lindningen och att punkterna utefter lind- ningens axiella längd ansluts elektriskt direkt till ledande jordskenor som sedan kopplas till den gemensamma jordpoten- tialen. Det förutsätts dock att valet av jordningspunkter sker pà ett sådant sätt att det inte magnetiskt induceras strömmar i förbindelserna med jordskenorna. För att säker- ställa detta måste förbindelserna mellan jordningspunkter och jordskenor gå genom kärna eller ok.This is possible according to a special earthing method 10 15 508 765 according to the invention. Each turn of a winding is provided with an optional number, but equal for each turn, of ground points of the outer layer. In the same way as the one-point earthing as above, the earthing points must be on a generator to the winding and that the points along the axial length of the winding are electrically connected directly to conductive earth rails which are then connected to the common earth potential. However, it is assumed that the selection of earthing points takes place in such a way that no currents are magnetically induced in the connections with the earth rails. To ensure this, the connections between earthing points and earth rails must pass through the core or yoke.

Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare genom efterföljande beskrivning av föredragna utföringsformer av densamma under hänvisning till medföljande ritningar.The invention will now be further elucidated by the following description of preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar en tvärsnittsvy på en högspännings- kabel; Fig. 2 visar en perspektivvy pá lindningar med en jordningspunkt per lindningsvarv; Fig. 3 visar en perspektivvy pà lindningar med tvà jordningspunkter per lindningsvarv enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 4 visar en perspektivvy pà lindningar med tre jordningspunkter per lindningsvarv enligt en andra utförings- form av föreliggande uppfinning; Fig. 5a, resp. 5b, visar en perspektivvy resp. en sidovy på en lindning på ett yttre ben hos en trefastrans- formator med tre ben med tre jordningspunkter per lindnings- varv enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 6a, resp. 6b, visar en perspektivvy resp. en sidovy på en lindning på ett mittben hos en trefastransfor- mator med tre ben med tre jordningspunkter per lindningsvarv enligt en fjärde utföringsform av föreliggande uppfinning. lO l5 508 765 6 Detalierad beskrivning av utförinqsformer av föreliggande uppfinning I figur 1 visas en tvärsnittsvy pà en högspännings- kabel 10 vilken traditionellt användes för överföring av elektrisk energi. Den visade högspänningskabeln 10 kan t.ex. vara en standard PEX-kabel 145 kV men utan mantel och skärm.Brief Description of the Drawings Fig. 1 shows a cross-sectional view of a high voltage cable; Fig. 2 shows a perspective view of windings with one ground point per winding revolution; Fig. 3 shows a perspective view of windings with two ground points per winding revolution according to a first embodiment of the present invention; Fig. 4 shows a perspective view of windings with three ground points per winding revolution according to a second embodiment of the present invention; Fig. 5a, resp. 5b, shows a perspective view resp. a side view of a winding on an outer leg of a three-phase three-phase transformer with three ground points per winding revolution according to a third embodiment of the present invention; Fig. 6a, resp. 6b, shows a perspective view resp. a side view of a winding on a center leg of a three-pin three-phase transformer with three ground points per winding revolution according to a fourth embodiment of the present invention. Detailed Description of Embodiments of the Present Invention Figure 1 shows a cross-sectional view of a high voltage cable 10 traditionally used for the transmission of electrical energy. The high voltage cable 10 shown can e.g. be a standard PEX cable 145 kV but without sheath and shield.

Högspänningskabeln 10 innefattar en elektrisk ledare, som kan innefatta en eller flera kardeler 12 med cirkulära tvärsnitt av exempelvis koppar (Cu). Dessa kardeler 12 är anordnade i mitten av högspänningskabeln 10. Runt kardelerna 12 finns anordnat ett första halvledande skikt 14. Runt det första halvledande skiktet 14 finns anordnat ett första isolations- skikt 16, t.ex. PEX-isolation. Runt det första isolations- skiktet 16 finns anordnat ett andra halvledande skikt 18.The high voltage cable 10 comprises an electrical conductor, which may comprise one or more strands 12 with circular cross-sections of, for example, copper (Cu). These strands 12 are arranged in the middle of the high-voltage cable 10. A first semiconducting layer 14 is arranged around the strands 12. A first insulating layer 16 is arranged around the first semiconducting layer 14, e.g. PEX insulation. A second semiconducting layer 18 is arranged around the first insulating layer 16.

Den i figur 1 visade högspännningskabeln 10 är tillverkad med en ledararea som ligger mellan 80 och 3000 mmz och en yttre kabeldiameter som ligger mellan 20 och 250 mm.The high voltage cable 10 shown in Figure 1 is made with a conductor area of between 80 and 3000 mmz and an outer cable diameter of between 20 and 250 mm.

I figur 2 visas en perspektivvy på lindningar med en jordningspunkt per lindningsvarv. I figur 2 anger hänvis- ningsbeteckningen 20 ett kärnben ingående i en krafttransfor- mator eller reaktor. Runt kärnbenet 20 är anordnat två lind- ningar 221och 222, vilka är utförda med den i figur 1 visade högspänningskabeln (10). I syfte att fixera lindningarna 221 och 222finns radiellt anordnade distansorgan 241,242, 24, 244, i detta fall fyra distansorgan per lindningsvarv. Såsom framgår av figur 2 är det yttre halvledande skiktet jordat vid de bàda ändarna 262, 262; 282, 282 hos varje lindning 22U 222. Distansorganen 241, vilka är markerade med svart, används för att åstadkomma en jordningspunkt per lindnings- varv. Vid lindningens 222 periferi och utefter lindningens 222 axiella längd är distansorganen 241 direkt anslutna till ett jordningselement 301, t.ex. i form av en jordningsskena 301, som är kopplad 32 till den gemensamma jordningspotentia- len. Såsom framgår av figur 2 ligger jordningspunkterna (en punkt per lindningsvarv) på en generatris till en lindning.Figure 2 shows a perspective view of windings with one ground point per winding revolution. In Figure 2, the reference numeral 20 denotes a core leg included in a power transformer or reactor. Arranged around the core leg 20 are two windings 221 and 222, which are made with the high-voltage cable (10) shown in Figure 1. In order to fix the windings 221 and 222, there are radially arranged spacers 241,242, 24, 244, in this case four spacers per winding revolution. As shown in Figure 2, the outer semiconductor layer is grounded at both ends 262, 262; 282, 282 of each winding 22U 222. The spacers 241, which are marked in black, are used to provide one ground point per winding revolution. At the periphery of the winding 222 and along the axial length of the winding 222, the spacers 241 are directly connected to a grounding element 301, e.g. in the form of a grounding rail 301, which is connected 32 to the common grounding potential. As shown in Figure 2, the ground points (one point per winding revolution) lie on a generator of a winding.

I figur 3 visas en perspektivvy på lindningar med två jordningspunkter per lindningsvarv enligt en första l0 508 765 7 utföringsform av föreliggande uppfinning. Likadana delar i figurerna 2 och 3 har försetts med likadana hänvisnings- beteckningar för att underlätta beskrivningen av figurerna.Figure 3 shows a perspective view of windings with two ground points per winding revolution according to a first embodiment of the present invention. The same parts in Figures 2 and 3 have been provided with the same reference numerals to facilitate the description of the figures.

Runt kärnbenet 20 är även i detta fall anordnat tvá lind- ningar 222 och 222, vilka är utförda med den i figur 1 visade högspänningskabeln 10. Även i detta fall finns radiellt anordnade distansorgan 242, 242, 242, 242 i syfte att fixera lindningarna 222 och 222. Vid de båda ändarna 262, 262; 28U 282 hos varje lindning 222, 222 är det andra halvledande skiktet (jämför figur 1) jordat såsom i fallet enligt figur 2. Distansorganen 242, 242, vilka är markerade med svart, används för att åstadkomma tvâ jordningspunkter per lind- ningsvarv. Vid lindningens 222 periferi och utefter lind- ningens 222 axiella längd är distansorganen 242 direkt anslutna till ett första jordningselement 302och distans- organen 242 är direkt anslutna till ett andra jordnings- element 302. Jordningselementen 302 och 302 kan utgöras av jordningsskenor 302, 302 som är kopplade till den gemensamma jordningspotentialen 32. De båda jordningselementen 302, 302 är förbundna medelst en elektrisk anslutning 342 (ledning).Arranged around the core leg 20 in this case are also two windings 222 and 222, which are formed with the high-voltage cable 10 shown in Figure 1. Also in this case there are radially arranged spacers 242, 242, 242, 242 in order to fix the windings 222. and 222. At both ends 262, 262; 28U 282 of each winding 222, 222, the second semiconductor layer (compare Figure 1) is grounded as in the case of Figure 2. The spacers 242, 242, which are marked in black, are used to provide two grounding points per winding turn. At the periphery of the winding 222 and along the axial length of the winding 222, the spacers 242 are directly connected to a first grounding element 302 and the spacers 242 are directly connected to a second grounding element 302. The grounding elements 302 and 302 may be grounded rails 302, 302 which are connected to the common ground potential 32. The two ground elements 302, 302 are connected by means of an electrical connection 342 (wire).

Den elektriska anslutningen 342 är dragen i en i kärnbenet 20 anordnad slits 362. Slitsen 362 är anordnad så att den delar kärnbenets 20 tvärsnittarea, A2 (och därmed det magnetiska flödet ®) i tvâ delareor A2, A2. Slitsen 362 delar alltså kärnbenet 20 i två delar 202, 202. Detta medför att det inte magnetiskt induceras strömmar i förbindelse med jordnings- skenorna. Genom att jorda pà det ovan visade sättet håller man förlusterna i det andra halvledande skiktet så låga som möjligt.The electrical connection 342 is drawn in a slot 362 arranged in the core leg 20. The slot 362 is arranged so that it divides the cross-sectional area A2 (and thus the magnetic flux ®) of the core leg 20 into two sub-areas A2, A2. The slot 362 thus divides the core bone 20 into two parts 202, 202. This means that currents are not magnetically induced in connection with the ground rails. By earthing in the manner shown above, the losses in the second semiconductor layer are kept as low as possible.

I figur 4 visas en perspektivvy på lindningar med tre jordningspunkter per lindningsvarv enligt en andra utföringsform av föreliggande uppfinning. Likadana delar i figurerna 2-4 har försetts med likadana hänvisningsbeteck- ningar för att underlätta beskrivningen av figurerna. Runt kärnbenet 20 är även i detta fall anordnat två lindningar 222 och 222, vilka är utförda med den i figur 1 visade högspän- ningskabeln 10. Även i detta fall finns radiellt anordnade lO 508 765 8 distansorgan 242, 242, ,242, ,242, 242, 246 i syfte att fixera lindningarna 222 och 222. I det i figur 4 visade fallet finns det 6 st distansorgan per lindningsvarv. Vid de bäda ändarna 262, 262; 282, 282 hos varje lindning 222, 222 är det yttre halvledande skiktet (jämför figur 1) jordat såsom i fallen enligt figurerna 2 och 3. Distansorganen 242, 242, 242, vilka är markerade med svart, används för att åstadkomma tre jord- ningspunkter per lindningsvarv. Dessa distansorgan 242, 24, 245 är således anslutna till det andra halvledande skiktet hos högspänningskabeln 10. Vid lindningens 222 periferi och utefter lindningens 222 axiella längd är distansoranen 242 direkt anslutna till ett första jordningselement 30u distansorganen 242 är direkt anslutna till ett andra jord- ningselement 302 och distansorganen 242är direkt anslutna till ett tredje jordningselement 302. Jordningselementen 30N 302, 302 kan utgöras av jordningsskenor 302, 302, 302 som är kopplade till den gemensamma jordningspotentialen 32. De tre jordningselementen 302, 302, 302 är förbundna medelst 2 elektriska anslutningar 342, 342 (ledningar). Den elektriska anslutningen 342 är dragen i en i kärnbenet 20 anordnad första slits 362 och är ansluten till jordningselementen 302 och 302. Den elektriska anslutningen 342 är dragen i en i kärnbenet 20 anordnad andra slits 362 och är ansluten till jordningselementen 302och 302. Slitsarna 362, 362 är anordnade så att de delar kärnbenets 20 tvärsnittsarea, A, (och därmed det magnetiska flödet ®) i tre delareor A2, A2, A2. Slitsarna 362, 362 delar alltså kärnbenet 20 i tre delar 202, 202, 20, Detta medför att det inte magnetiskt induceras strömmar i förbindelse med jordningsskenorna. Genom att jorda på det ovan visade sättet håller man förlusterna i det andra halv- ledande skiktet så låga som möjligt.Figure 4 shows a perspective view of windings with three ground points per winding revolution according to a second embodiment of the present invention. The same parts in Figures 2-4 have been provided with the same reference numerals to facilitate the description of the figures. Arranged around the core leg 20 in this case are also two windings 222 and 222, which are made with the high-voltage cable 10 shown in Figure 1. Also in this case there are radially arranged spacers 242, 242,, 242,, 242 , 242, 246 in order to fix the windings 222 and 222. In the case shown in figure 4, there are 6 spacers per winding revolution. At both ends 262, 262; 282, 282 of each winding 222, 222, the outer semiconductor layer (compare Figure 1) is grounded as in the cases of Figures 2 and 3. The spacers 242, 242, 242, which are marked in black, are used to provide three grounding points. per winding revolution. These spacers 242, 24, 245 are thus connected to the second semiconductor layer of the high voltage cable 10. At the periphery of the winding 222 and along the axial length of the winding 222 the spacer 242 is directly connected to a first ground element 30u the spacers 242 are directly connected to a second ground element 302 and the spacers 242 are directly connected to a third grounding element 302. The grounding elements 30N 302, 302 may be grounded rails 302, 302, 302 which are connected to the common grounding potential 32. The three grounding elements 302, 302, 302 are connected by means of 2 electrical connections 342 , 342 (wires). The electrical connection 342 is drawn in a first slot 362 arranged in the core leg 20 and is connected to the ground elements 302 and 302. The electrical connection 342 is drawn in a second slot 362 arranged in the core leg 20 and is connected to the ground elements 302 and 302. The slots 362, 362 are arranged so that they divide the cross-sectional area, A 1, (and thus the magnetic flux ®) of the core bone 20 into three sub-areas A2, A2, A2. The slots 362, 362 thus divide the core bone 20 into three parts 202, 202, 20. This means that currents are not magnetically induced in connection with the ground rails. By earthing in the manner shown above, the losses in the second semiconductor layer are kept as low as possible.

I figur Sa, rep. 5b, visas en perspektivvy resp. en sidovy pà en lindning på ett yttre ben hos en trefastrans- formator med tre ben med tre jordningspunkter per lindnings- ' varv enligt en tredje utföringsform av föreliggande upp- finning. Likadana delar i figurerna 2-5 har försetts med likadana hänvisningsbeteckningar för att underlätta beskriv- lO 508 765 9 ningen av figurerna. Runt det yttre benet 20 hos transfor- matorn är anordnat en lindning 221, vilken är utförd med den i figur l visade högspänningskabeln 10. Även i detta fall finns radiellt anordnade distansorgan 241, 241, 241, 241, 24, 246i syfte at fixera lindningen 221. Vid de båda ändarna hos lindningen 221 är det andra halvledande skiktet (jämför figur 1) jordat (visas ej i figurerna 5a, resp. 5b,). Distansorga- nen 241, 241, 245, vilka är markerade med svart, anavänds för att åstadkomma tre jordningspiunkter per lindningsvarv. Vid lindningens 221 periferi och utefter lidningens 221 axiella längd är distansorganen 241 direkt anslutna till ett första jordningselement 301, distansorganen 241 är direkt anslutna till ett andra jorndningselement (ej visat) och distans- organen 241 är direkt anslutna till ett tredje jordnings- element 301. Jordningselementen 301-301 kan utgöras av jord- ningsskenor som är kopplade till den gemensamma jordnings- potentialen (ej visad). De tre jordningselementen 301-301 är forbunda medelst 2 elektriska anslutningar 341, 341 (ledning- ar*. De två elektriska anslutningarna 341, 341 är dragna i två i ett ok 38 anordnade slitsar 361, 361 och förbinder de tre jordningselementen 301-301 med varanndra. De två slitsar- na 361, 361 är anordnade så att de delar okets 38 tvärsnitts- area, A, (och därmed det magnetiska flödet Q) i tre delareor A1, A1, A1. De elektriska anslutningarna 341, 341träs genom de två slitsarna 361, 361 och över okets 38 framsida och bak- sida. Genom att jorda på det ovan visade sättet håller man förlusterna i det andra halvledande skiktet så låga som möjligt.In Figure Sa, rep. 5b, a perspective view resp. a side view of a winding on an outer leg of a three-phase three-phase transformer with three ground points per winding revolution according to a third embodiment of the present invention. Similar parts in Figures 2-5 have been provided with the same reference numerals to facilitate the description of the figures. Arranged around the outer leg 20 of the transformer is a winding 221, which is formed with the high-voltage cable 10 shown in Figure 1. Also in this case there are radially arranged spacers 241, 241, 241, 241, 24, 246 for the purpose of fixing the winding. 221. At the two ends of the winding 221, the second semiconductor layer (compare Figure 1) is grounded (not shown in Figures 5a and 5b, respectively). The spacers 241, 241, 245, which are marked in black, are used to provide three ground points per winding revolution. At the periphery of the winding 221 and along the axial length of the conduit 221, the spacers 241 are directly connected to a first grounding element 301, the spacers 241 are directly connected to a second grounding element (not shown) and the spacers 241 are directly connected to a third grounding element 301. The earthing elements 301-301 can consist of earthing rails which are connected to the common earthing potential (not shown). The three grounding elements 301-301 are connected by means of 2 electrical connections 341, 341 (wires *. The two electrical connections 341, 341 are drawn in two slots 361, 361 arranged in a yoke 38 and connect the three grounding elements 301-301 to The two slots 361, 361 are arranged so as to divide the cross-sectional area A, (and thus the magnetic flux Q) of the yoke 38 into three sub-areas A1, A1, A1. The electrical connections 341, 341 are threaded through the two the slots 361, 361 and over the front and back of the yoke 38. By grounding in the manner shown above, the losses in the second semiconductor layer are kept as low as possible.

I figur 6a, resp. 6b, visas en perspektivvy resp. en sidovy på en lindning pà ett mittben hos en trefastrans- formator med tre ben med tre jordningspunkter per lindnings- varv enligt en fjärde utföringsform av föreliggande uppfin- ning. Likadana delar i figurerna 2-6 har försetts med lika- dana hänvisningsbeteckningar för att underlätta beskrivningen av figurerna. Runt mittbenet 20 hos tranformatorn är anordnat en lindning 221, vilken är utförd med den i figur l visade högspänningskabeln 10. Även i detta fall finns radiellt 508 765 anordnade distansorgan 241-246, varvid tre av dessa 241, 24y 245används för att åstadkomma tre jordningspunkter per lind- ningsvarv. På likadant sätt som beskrivits i samband med figurerna 5a, och 5b, är distansorganen 241, 241, 245 direkt anslutna till jordningsemelent 301-302, av vilka endast två stycken visas. De tre jordningselementen 301-301 är förbundna medelst tvà elektriska anslutningar 341, 342 (ledningar). De tvâ elektriska anslutningarna 341, 342 är dragna i tvà i ett ok 38 anordnade slitsar 361, 362. De två slitsarna 361, 362är anordnade så att de delar okets 38 tvärsnittsarea, A, (och därmed det magnetiska flödet Q) i tre delareor A1, A2, A1. De tvâ elektriska anslutningarna 341, 342 träs genom slitsarna 361, 362 på båda sidor av oket 38 relativt mittbenet 20.In Figure 6a, resp. 6b, a perspective view resp. a side view of a winding on a center leg of a three-phase three-phase transformer with three ground points per winding revolution according to a fourth embodiment of the present invention. Similar parts in Figures 2-6 have been provided with the same reference numerals to facilitate the description of the figures. Arranged around the middle leg 20 of the transformer is a winding 221, which is made with the high-voltage cable 10 shown in Figure 1. Also in this case there are radially 508 765 arranged spacers 241-246, three of these 241, 24y 245 being used to provide three earthing points. per winding turn. In the same manner as described in connection with Figures 5a, and 5b, the spacers 241, 241, 245 are directly connected to earthing elements 301-302, of which only two are shown. The three grounding elements 301-301 are connected by means of two electrical connections 341, 342 (wires). The two electrical connections 341, 342 are drawn in two slots 361, 362 arranged in a yoke 38. The two slots 361, 362 are arranged so that they divide the cross-sectional area A, (and thus the magnetic flux Q) of the yoke 38 into three divider areas A1. , A2, A1. The two electrical connections 341, 342 are threaded through the slots 361, 362 on both sides of the yoke 38 relative to the center leg 20.

Genom att jorda på det ovan visade sättet håller man förlus- terna i det andra halvledande skiktet så làga som möjligt.By earthing in the manner shown above, the losses in the second semiconductor layer are kept as low as possible.

Den ovan använda principen kan användas för flera jordningspunkter per lindningsvarv. Det magnetiska flödet, ®, är beläget i kärnan med en tvärsnittsarea A. Denna tvär- snittsarea A kan uppdelas i ett antal n delareor A1, Aw..., An så att Omkretsen för ett lindningsvarv med längden 1 kan uppdelas i ett antal n segment 11, l2,..., ln så att F' Il I-\ Inga extra förluster på grund av jordning införes om de elektriska anslutningarna är utförda pà ett sådant sätt att ändarna för varje segment l1 är elektriskt anslutna sä att endast delarean A1 är omgiven av en slinga bestående av den elektriska anslutningen 661 och segmentet 11 och villkoret lO 508 765 är uppfyllt, varvid Q är det magnetiska flödet i kärnan och Qi är det magnetiska flödet genom delarean Ai.The principle used above can be used for several earthing points per winding revolution. The magnetic flux, ®, is located in the core with a cross-sectional area A. This cross-sectional area A can be divided into a number of n sub-areas A1, Aw ..., An so that the circumference of a winding revolution of length 1 can be divided into a number n segments 11, 12, ..., ln so that F is surrounded by a loop consisting of the electrical connection 661 and the segment 11 and the condition 10 508 765 is fulfilled, where Q is the magnetic flux in the core and Qi is the magnetic flux through the sub-area Ai.

Om den magnetiska flödestätheten B är konstant över hela kärnans tvärsnitt, då leder ® = B.A till förhållandet I de ovan visade figurerna innefattar krafttrans- formatorn/reaktorn en järnkärna bestående av kärnben och ok.If the magnetic flux density B is constant over the entire cross - section of the core, then ® = B.A leads to the ratio In the figures shown above, the power transformer / reactor comprises an iron core consisting of core legs and yoke.

Det skall dock påpekas att krafttransformatorn/reaktorn även kan vara utformad utan järnkärna (luftlindad).It should be noted, however, that the power transformer / reactor can also be designed without an iron core (air-wound).

Uppfinningen är inte begränsad till de visade ut- föringsformerna, utan flera variationer är möjliga inom ramen för de bifogade patentkraven. _:.:_.___The invention is not limited to the embodiments shown, but several variations are possible within the scope of the appended claims. _:.: _.___

Claims

10 15 20 25 30 35 508 765 l2 PATENT CLAIMS

Power transformer / reactor comprising at least one winding, characterized in that the winding / windings are made with a high voltage cable (10), comprising an electrical conductor, a surrounding conductor arranged first semiconducting layer (14), a surrounding the first semiconducting layer ( 14) an insulating layer (16) and a surrounding insulating layer (16) arranged second semiconducting layer (18), the second semiconducting layer (18) being grounded at or near the two ends (26U 262; 281, 282) of each winding (221, 222) and that an additional point between the two ends (261, 262; 28U 282) is directly grounded.

Power transformer / reactor according to Claim 1, characterized in that at at least one revolution of at least one winding, n points (n> 2) are directly earthed in such a way that the electrical connections (341, 342, ..., 34n2 ) between the n ground points the magnetic flux divides into parts to limit the losses generated by ground.

The power transformer / reactor according to claim 2, characterized in that the high voltage cable (10) is made with a conductor area of between 80 and 3000 mm: and an outer cable diameter of between 20 and 250 mm.

The power transformer / reactor according to claim 3, wherein the windings enclose a cross-sectional area A and the circumference of each winding revolution has the length 1, the electrical connections (341, 342, __., 3411) between the n ground points dividing said cross-sectional area A into sub-areas. A1, A2, .... An so that A = EA i = 1 an. And divides said length lin segments ll, l2, .... ln, so that nl = E li i = l is characterized by the electrical connections (341, 342, ..., 34n¿) between the n ground points are made in such a way that the ends of each segment ll are electrically connected so that only the sub-area Ai is surrounded by a loop consisting of the electrical connection (34, Q and the segment li and the condition __.__ li é l is satisfied, where ®i is the magnetic flux through the subarea A,

The power transformer / reactor according to claim 4, wherein the magnetic flux density B is constant over the entire cross section of the core, characterized in that the electrical connections (341, 342,., 34n4) between the n ground points are made in such a way that the condition is met.

A power transformer / reactor according to any one of claims 1-5, characterized in that the power transformer / reactor comprises a magnetizable core.

7. Power: a transformer / reactor according to any one of claims 1-5, characterized in that the power transformer / reactor is designed without a magnetizable core.