SE510946C2

SE510946C2 - Transformer / reactor and method of manufacturing such and pre-fabricated winding module

Info

Publication number: SE510946C2
Application number: SE9704378A
Authority: SE
Inventors: Thorsten Schuette; Christian Sasse; Udo Fromm
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-07-12
Also published as: WO1999028926A2; DE19882855T1; WO1999028926A3; PE20000039A1; AR017690A1; SE9704378D0; OA11386A; AP2000001843A0; CN1279812A; AU1515999A; ZA9810869B; SE9704378L

Abstract

The invention is related to a transformer/reactor for high voltage comprising at least one winding. The invention is characterized by the winding being provided by means of an insulated electric conductor (60) comprising at least a current-carrying conductor (61) and furthermore comprising a first layer (62) having semiconducting properties arranged around the current-carrying conductor, a solid insulation layer (63) arranged around said first layer, and a second layer (64) having semiconducting properties arranged around the insulation layer, and furthermore that at least a part of the winding is embedded in a casting material. The invention in addition relates to a method for manufacturing such a transformer/reactor, and to a pre-manufactured winding module.

Description

15 20 25 30 35 510 946 Det har dock visat sig vara möjligt att i stor utsträckning ersätta oljekylda krafttransformatorer med torrtransformatorer av en ny typ. Med uttrycket torrtransfor- mator resp -reaktor avses en transformator/reaktor vilken företrädesvis luftkyld. Denna nya torrtransformator är för- sedd med en lindning utförd med högspända isolerade elektris- av likartat utförande som s k PEX-kablar), vanligen benämnda högspänningskablar. Således kan man använda ka ledare med fast isolation, kablar för överföring av elkraft (t ex torrtransformatorer vid avsevärt högre effekter än vad som tidigare var möjligt. 15 20 25 30 35 510 946 However, it has been found possible to largely replace oil-cooled power transformers with dry-type transformers of a new type. The term dry transformer or reactor refers to a transformer / reactor which is preferably air-cooled. This new dry transformer is equipped with a winding made of high-voltage insulated electricity of a similar design as so-called PEX cables), commonly referred to as high-voltage cables. Thus, it is possible to use conductors with fixed insulation, cables for the transmission of electric power (eg dry transformers at considerably higher powers than was previously possible.

Vad gäller reaktorer är de ej avsedda för ener- giöverföring mellan lindningarna, utan för att skapa en induktans. I övrigt är vad som sagts ovan angående transfor- matorer i stort sett relevant även när det gäller reaktorer.In the case of reactors, they are not intended for energy transfer between the windings, but for creating an inductance. In other respects, what has been said above regarding transformers is largely relevant also with regard to reactors.

Särskilt bör noteras att även stora reaktorer är oljekylda.It should be noted in particular that even large reactors are oil-cooled.

Det är allmänt känt att i en transformator eller reaktor av torr-typ gjuta in lindningen, av konventionell typ, i en isolering av en organisk harts eller plast, vanli- gen epoxyharts. Dessa transformatorer uppvisar dock nackdelen att vara begränsade vad gäller märkspänning och till sitt effektområde. Maximal märkeffekt och spänning är vanligen av storleksordningen 25 MVA resp 36 kV. Detta beror i första hand dels på att värmeflödet genom den massiva fasta isola- tionen begränsas av dess låga värmeledningsförmåga, vilket leder till begränsningar avseende värme, och dels på elek- triska begränsningar då massiva gjutna hartser ger en sämre isolering vid hög spänning jämfört med t ex transformatorol- ja, pappersisolerade ledare och pressboardskärmar i kombina- tion. Den har även andra nackdelar, t ex är materialet bränn- bart och måste behandlas mot detta etc.It is generally known to cast the winding, of the conventional type, in a dry-type transformer or reactor in an insulation of an organic resin or plastic, usually epoxy resin. However, these transformers have the disadvantage of being limited in terms of rated voltage and in their power range. Maximum rated power and voltage are usually of the order of 25 MVA and 36 kV, respectively. This is primarily due to the fact that the heat flow through the solid solid insulation is limited by its low thermal conductivity, which leads to limitations regarding heat, and partly due to electrical limitations as solid cast resins give a poorer insulation at high voltage compared to t eg transformer oil, paper-insulated conductors and pressboard screens in combination. It also has other disadvantages, for example the material is flammable and must be treated against this etc.

Genom US patentskrift l,48l,585 är det även förut känt i sig att gjuta in lindningar i betong. Lindningen utgörs i detta fall av en s k högspänningskabel vars kärna är isolerad medelst impregnerat papper eller ett lackerat eller fernissat textilmaterial och där kabeln är blymantlad. En med kabel enligt detta patent, vilket f ö är inlämnat 1919, 10 15 20 25 30 35 510 946 den angivna typen av isolering och en ganska styv metallisk skärm klarar i praktiken dock inte av de krökningsradier och böjningskrafter som behövs i transformatorlindningar. Risken för att skador i isoleringen uppstår, med påföljande genom- slag, är stor. Termiska variationer (värmeutvidgning) och andra mekaniska krafter kan lätt ge upphov till kaviteter i isolationen, vilka blir utgångspunkt för elektriskt genom- slag, antingen omedelbart eller efter påverkan av delurladd- ningarna i gasvolymen. F ö avsågs med uttrycket högspänning vid denna tid uppskattningsvis en spänning på några tiotals kV och en märkeffekt på några MVA, och den beskrivna kabeln är alltså inte alls lämpad för de spännings- och effektnivåer som högspänning innebär i dagens läge.From U.S. Pat. No. 1,481,585 it is also previously known per se to cast windings in concrete. The winding in this case consists of a so-called high-voltage cable whose core is insulated by means of impregnated paper or a lacquered or varnished textile material and where the cable is lead-sheathed. However, with a cable according to this patent, which was filed in 1919, the specified type of insulation and a rather rigid metallic screen, in practice it does not cope with the radii of curvature and bending forces required in transformer windings. The risk of damage to the insulation occurring, with consequent impact, is great. Thermal variations (thermal expansion) and other mechanical forces can easily give rise to cavities in the insulation, which become the starting point for electrical penetration, either immediately or after the influence of the partial discharges in the gas volume. The term high voltage at this time was estimated to be a voltage of a few tens of kV and a rated power of a few MVA, and the cable described is thus not at all suitable for the voltage and power levels that high voltage means in today's situation.

Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhan- dahålla en transformator, alternativt en reaktor, som gör det möjligt att undanröja en del av de nackdelar som de beskriv- na, traditionellt konstruerade krafttransformatorer- na/reaktorerna har, samt även tillhandahålla ett förfarande vid tillverkning av en dylik transformator/reaktor. Transfor- matorn/reaktorn skall kunna användas vid höga spänningar, varmed här avses elektriska spänningar som i första hand överstiger 10 kV. Ett typiskt arbetsområde för en transforma- tor/reaktor enligt föreliggande uppfinning kan vara 36 - 800 kV, och företrädesvis 72,5 - 800 kV, Ovanstående syfte uppnås genom en transforma- eventuellt högre. tor/reaktor såsom definierats i den inledande delen till patentkravet 1 och vilken försetts med de i den kännetecknan- de delen angivna fördelaktiga särdragen, samt med förfarandet i enlighet med patentkravet 55.The object of the present invention is to provide a transformer, alternatively a reactor, which makes it possible to eliminate some of the disadvantages of the described, traditionally designed power transformers / reactors, and also to provide a method in the manufacture of such a transformer / reactor. It must be possible to use the transformer / reactor at high voltages, by which is meant electrical voltages that primarily exceed 10 kV. A typical operating range for a transformer / reactor according to the present invention may be 36 - 800 kV, and preferably 72.5 - 800 kV. The above object is achieved by a transformer - possibly higher. reactor / reactor as defined in the preamble of claim 1 and which is provided with the advantageous features set forth in the characterizing part, and with the process according to claim 55.

Vid en transformator/reaktor enligt uppfinningen är lindningarna, såsom nämnts ovan, företrädesvis av ett slag motsvarande kablar med fast extruderad isolation som i dag s.k. PEX-kablar eller kablar med EPR-isolation. En sådan innefattar en inre ledare används för kraftdistribution, t.ex. sammansatt av en eller flera kardeler, ett ledaren omgivande inre halvledande skikt, ett detta omgivande fast isolering- sskikt och ett isolerings-skiktet omgivande yttre halvledande 10 15 20 25 30 35 510 946 skikt. Dylika kablar är böjliga vilket är “n väsentlig egen- skap i sammanhanget eftersom tekniken för anoruiingen enligt uppfinningen i första hand baserar sig på ett lindningssystem där lindningen görs med ledningar som dras fram och åter en mångfald varv, dvs. utan de skarvar i härvändarna som erfor- dras då lind-ningen i kärnan utgöres av stela ledare. En PEX- kabel har normalt en böjlighet motsvarande en krökningsradie på ca 20 cm för en kabel med 30 mm diameter och en krökn- ingsradie på ca 65 cm för en kabel med 80 mm diameter. Med uttrycket böjlig avses i denna ansökan således att lindningen är böjlig ned till en krökningsradie i storleksordningen 8 - 25 gånger kabeldiametern.In a transformer / reactor according to the invention, the windings, as mentioned above, are preferably of a type corresponding to cables with solid extruded insulation which today so-called PEX cables or cables with EPR insulation. One such includes an internal conductor used for power distribution, e.g. composed of one or more strands, an inner semiconductor layer surrounding the conductor, a solid insulating layer surrounding it, and an outer semiconducting outer layer insulating layer. Such cables are flexible, which is an essential feature in the context because the technology for the arrangement according to the invention is primarily based on a winding system where the winding is done with wires that are pulled back and forth a plurality of turns, ie. without the joints in the hardeners that are required as the winding in the core consists of rigid conductors. A PEX cable normally has a flexibility corresponding to a radius of curvature of approx. 20 cm for a cable with a diameter of 30 mm and a radius of curvature of approx. 65 cm for a cable with an diameter of 80 mm. The term flexible in this application means that the winding is flexible down to a radius of curvature in the order of 8 - 25 times the cable diameter.

Lindningen bör vara utförd så att den kan bibehålla sina egenskaper även när den böjs och när den under drift ut- sättes för termiska påkänningar. Att skikten bibehåller sin vidhäftning vid varandra är av stor betydelse i detta samman- hang. Avgörande är här skiktens materialegenskaper, framför allt deras elasticitet och deras relativa värmeutvidgnings- koefficienter. För exempelvis en PEX-kabel är det isolerande skiktet av tvärbunden lågdensitetspolyeten och de halvledande skikten av polyeten med inblandade sot- och metallpartiklar Volymförändringar till följd av temperaturförändringar upptas helt som radieförändringar i kabeln och tack vare den jäm- förelsevis ringa skillnaden hos skiktens värmeutvidgnings- koeficienter i förhållande till den elasticitet som dessa material har, så kommer kabelns radiella expansion att kunna ske utan att skikten lossnar från varandra.The winding should be designed so that it can retain its properties even when it is bent and when it is subjected to thermal stresses during operation. The fact that the layers maintain their adhesion to each other is of great importance in this context. Crucial here are the material properties of the layers, above all their elasticity and their relative coefficients of thermal expansion. For example, for a PEX cable, the insulating layer of crosslinked low density polyethylene and the semiconducting layers of polyethylene with soot and metal particles involved. in relation to the elasticity of these materials, the radial expansion of the cable will be possible without the layers becoming detached from each other.

Ovan angivna materialkombinationer är endast att ses som exempel. Inom uppfinningens ram faller naturligtvis även andra kombinationer som uppfyller de nämnda villkoren och uppfyller villkoren att vara halvledande, dvs. med en ledningsförmåga i området l-105 ohm-cm respektive isolerande, dvs. med en ledningsförmåga mindre än 105 ohm-cm.The above material combinations are only to be seen as examples. Of course, other combinations that meet the mentioned conditions and meet the conditions to be semiconducting, ie. with a conductivity in the range 1-105 ohm-cm and insulating, ie. with a conductivity less than 105 ohm-cm.

Det isolerande skiktet kan exempelvis utgöras av ett fast termoplastiskt material såsom lågdensitetspolyeten (LDPE), (HDPE), (PP), poly- butylen (PMP), tvärbundna material högdensitetspolyeten polypropylen (PB), polymetylpenten 10 15 20 25 30 35 510 946 (XLPE) eller silikongummi. såsom tvärbunden polyeten eller gummi såsom etylen- propylengummi (EPR) De inre och yttre halvledande skikten kan ha samma basmaterial men med inblandning av partiklar av ledande material såsom sot eller metallpulver.The insulating layer may, for example, be a solid thermoplastic material such as low density polyethylene (LDPE), (HDPE), (PP), polybutylene (PMP), crosslinked materials high density polyethylene polypropylene (PB), polymethylpentene 510 946 ( XLPE) or silicone rubber. such as crosslinked polyethylene or rubber such as ethylene-propylene rubber (EPR) The inner and outer semiconducting layers may have the same base material but with admixture of particles of conductive material such as soot or metal powder.

De mekaniska egenskaperna hos dessa material fram- för allt deras värmeutvidgningskoefficienter påverkas ganska ringa av om det är inblandat med sot eller metallpulver eller ej. Det isolerande skiktet och de halvledande skikten får därmed i stort sett samma värmeutvidgningskoefficienter.The mechanical properties of these materials, above all their coefficients of thermal expansion, are rather little affected by whether it is mixed with soot or metal powder or not. The insulating layer and the semiconducting layers thus have substantially the same coefficients of thermal expansion.

För de halvledande skikten kan även etylenvinyl- acetatsampolymer/nitrilgummi, butylymppolyeten, etylen- akrylat-sampolymer och etylenetylakrylat-sampolymer utgöra lämpliga polymerer. Även då olika slag av material användes som bas i respektive skikt är det önskvärt att deras värmedutvidgnings- koefficient är av samma storleksordning. För kombinationen av de ovan uppräkande materialen förhåller det sig på detta sätt.For the semiconductor layers, ethylene vinyl acetate copolymer / nitrile rubber, butyl lymph polyethylene, ethylene-acrylate copolymer and ethylene ethyl acrylate copolymer may also be suitable polymers. Even when different types of materials are used as a base in each layer, it is desirable that their coefficient of thermal expansion be of the same order of magnitude. For the combination of the materials listed above, this is the case.

De ovan uppräknade materialen har en elasticitet som är tillräcklig för att eventuella smärre avvikelser hos värmeutvidgningskoefficienterna för materialen i skikten kommer att upptas i radialriktningen av elastici-teten så att ej sprickor eller andra skador uppstår och så att skikten ej släpper från varandra.The materials listed above have an elasticity sufficient that any minor deviations of the coefficients of thermal expansion of the materials in the layers will be absorbed in the radial direction of the elasticity so that cracks or other damage do not occur and so that the layers do not come apart.

Ledningsförmågan hos de båda halvledande skikten är tillräckligt stor för att i huvudsak utjämna potentialen längs respektive skikt. Samtidigt är ledningsförmàgan så pass liten att det yttre halvledande skiktet har tillräcklig resistivitet för att innesluta det elektriska fältet i ka- beln.The conductivity of the two semiconductor layers is large enough to substantially equalize the potential along the respective layers. At the same time, the conductivity is so small that the outer semiconductor layer has sufficient resistivity to enclose the electric field in the cable.

Värdera av de båda halvledande skikten utgör så- ledes väsentligen en ekvipotentialyta och lindningen med dessa skikt kommer att i huvudsak innesluta det elektriska fältet inom sig. 510 946 lO l5 20 25 30 35 Det utesluts naturligtvis inte att ytterligare ett eller flera halvledande skikt kan vara anordnade i det isol- erande skiktet.The valuation of the two semiconductor layers thus essentially constitutes an equipotential surface and the winding with these layers will mainly enclose the electric field within itself. 510 946 10 15 25 25 25 35 Of course, it is not excluded that one or more semiconductor layers may be provided in the insulating layer.

Således kännetecknas en transformator/reaktor för hög spänning innefattande minst en lindning, av att lindning- en är utförd med en isolerad elektrisk ledare innefattande åtminstone en strömförande ledare, vidare innefattande ett första skikt med halvledande egenskaper anordnat omslutande ett fast isolationsskikt anordnat och ett andra skikt med halv- den strömförande ledaren, omslutande nämnda första skikt, ledande egenskaper anordnat omslutande isolationsskiktet, samt av att åtminstone en del av lindningen är ingjuten i ett ingjutningsmaterial, vilket är ett väsentligen oorganiskt material.Thus, a high voltage transformer / reactor comprising at least one winding is characterized in that the winding is made with an insulated electrical conductor comprising at least one live conductor, further comprising a first layer with semiconducting properties arranged enclosing a solid insulating layer arranged and a second layer with half the current-carrying conductor, enclosing said first layer, conductive properties arranged enclosing the insulating layer, and in that at least a part of the winding is cast in a casting material, which is a substantially inorganic material.

Genom att förse transformatorn/reaktorn med en lindning i enlighet med kravet l uppnås den väsentliga förde- len att ett alstrat elektriskt fält kan väsentligen inneslu- tas inuti lindningen under åtminstone ett lindningsvarv.By providing the transformer / reactor with a winding in accordance with claim 1, the essential advantage is achieved that an generated electric field can be substantially enclosed inside the winding during at least one winding revolution.

Detta medför att det elektriska fältet kommer att vara nära noll utanför lindningen och att det således ej behövs någon kontroll av det elektriska fältet utanför lindningen. Detta betyder att inga fältkoncentrationer erhålls utanför lind- ningen.This means that the electric field will be close to zero outside the winding and that thus no control of the electric field outside the winding is needed. This means that no field concentrations are obtained outside the winding.

Genom att gjuta in åtminstone en del av lindningen i ett väsentligen oorganiskt material erhålls en mängd förde- lar, särskilt jämfört med epoxyhartsen i den kända tekniken.By casting at least a part of the winding in a substantially inorganic material, a number of advantages are obtained, in particular compared with the epoxy resin in the prior art.

Som exempel kan nämnas högre värmeledningsförmåga och speci- obrännbarhet, lägre fik värmekapacitet, effektiv kylning, pris, miljövänlighet, bättre beständighet mot överhettning mm. Beträffande exempel på oorganiska ingjutningsmaterial är i princip alla massor tänkbara som kan gjutas på något sätt och som sedan stelnar, i regel innefattande själva bindemed- let som stelnar, genom fysikaliska och/eller kemiska mekanis- mer, t ex cement + vatten, och ett fyllmedel, t ex sand.Examples include higher thermal conductivity and special non-combustibility, lower heating capacity, efficient cooling, price, environmental friendliness, better resistance to overheating and more. With regard to examples of inorganic casting materials, in principle all masses are conceivable which can be cast in some way and which then solidify, usually including the binder which solidifies, by physical and / or chemical mechanisms, eg cement + water, and a fillers, eg sand.

Exempel på bindemedel är vanlig portlandcement, specialcement med exempelvis högre mekanisk hållfasthet eller snabbare 10 15 20 25 30 35 510 946 gips, den nedan nämnda etc. stelning etc, såsom aluminiumcement, koldioxiduthärdade specialbetongen, Ytterligare fördelar och kännetecken kommer att framgå av de underordnade patentkraven.Examples of binders are ordinary Portland cement, special cement with, for example, higher mechanical strength or faster gypsum, the below mentioned etc. solidification etc., such as aluminum cement, carbon dioxide cured special concrete, Additional advantages and features will appear from the subordinate claims. .

I enlighet med uppfinningen kan den högspända iso- lerade elektriska ledaren vara utformad på flera fördelaktiga sätt. Som ett fördelaktigt särdrag anges att den isolerade ledaren är en kabel, företrädesvis en högspänningskabel.In accordance with the invention, the high-voltage insulated electrical conductor can be designed in several advantageous ways. As an advantageous feature, it is stated that the insulated conductor is a cable, preferably a high voltage cable.

Enligt en föredragen utföringsform är den isolerade ledaren eller kabeln flexibel eller böjlig och nämnda skikt anligger mot varandra. Att kabeln är böjlig är viktigt för att den ska kunna användas som lindning. Isolationsskiktet utgörs med fördel av ett fast dielektrikum och företrädesvis av ett polymert material. Vidare är det första halvledande skiktet i huvudsak på samma potential som den strömförande ledaren. Det andra halvledande skiktet är företrädesvis anordnat så att det utgör en huvudsakligen ekvipotentiell yta omslutande den strömförande ledaren/ledarna och isolations- skiktet. Det är även anslutet till en förutbestämd potential, företrädesvis jordpotential. Enligt ett särskilt fördelaktigt särdrag är det andra halvledande skiktet jordat vid eller i närheten av de båda ändarna hos varje lindning samt är ytter- ligare en punkt mellan de båda ändarna direkt jordad.According to a preferred embodiment, the insulated conductor or cable is flexible or pliable and said layers abut each other. The fact that the cable is flexible is important for it to be able to be used as winding. The insulating layer advantageously consists of a solid dielectric and preferably of a polymeric material. Furthermore, the first semiconductor layer is essentially at the same potential as the live conductor. The second semiconducting layer is preferably arranged so as to form a substantially equipotential surface enclosing the live conductor (s) and the insulating layer. It is also connected to a predetermined potential, preferably earth potential. According to a particularly advantageous feature, the second semiconducting layer is grounded at or near the two ends of each winding and a further point between the two ends is directly grounded.

Enligt andra särdrag har åtminstone två angränsande skikt väsentligen lika termiska utvidgningskoefficienter, kan den strömförande ledaren innefatta ett antal kardeler, varvid endast ett fåtal av kardelerna är oisolerade från varandra.According to other features, at least two adjacent layers have substantially equal coefficients of thermal expansion, the current conductor may comprise a number of strands, only a few of the strands being uninsulated from each other.

Vidare kan vart och ett av de tre skikten, dvs de två halvledande skikten och isolationsskiktet, vara fast förbundet med det angränsande skiktet längs väsentligen hela förbindningsytan. Enligt ett särskilt viktigt särdrag är skikten anordnade att vidhäfta varandra även då den isolerade ledaren eller kabeln böjs. Slutligen kan nämnas att den företrädesvis har en diameter som ligger i intervallet 20-250 mm och en ledararea som ligger i intervallet 80-3000 mmz.Furthermore, each of the three layers, i.e. the two semiconducting layers and the insulating layer, can be firmly connected to the adjacent layer along substantially the entire connecting surface. According to a particularly important feature, the layers are arranged to adhere to each other even when the insulated conductor or cable is bent. Finally, it can be mentioned that it preferably has a diameter which is in the range 20-250 mm and a conductor area which is in the range 80-3000 mm 2.

Den isolerade ledaren eller högspänningskabeln som används vid föreliggande uppfinning kan med fördel vara av 510 946 10 15 20 25 30 35 det slag som närmare beskrivs i WO 97/45919 och WO 97/45847.The insulated conductor or high voltage cable used in the present invention may advantageously be of the type described in more detail in WO 97/45919 and WO 97/45847.

Ytterligare beskrivning av en lämplig isolerad ledare eller kabel finns i WO 97/45918, WO 97/45930 och WO 97/45931.Further description of a suitable insulated conductor or cable can be found in WO 97/45918, WO 97/45930 and WO 97/45931.

Användning av en sådan kabel innebär fördelen att de områden av transformatorn/reaktorn som utsätts för höga elektriska påkänningar är begränsade till kabelns fasta isolation. Övriga delar av transformatorn/reaktorn utsätts endast för, i högspänningssammanhang, mycket måttliga elek- triska fältstyrkor. Dessutom innebär användning av en sådan kabel att flera av de problemområden som beskrivits under uppfinningens bakgrund elimineras. Isoleringen blir synnerli- gen enkel. Konstruktionstiden blir väsentligt kortare i jäm- förelse med den för en konventionell krafttransformator/ reaktor. Lindningarna kan byggas separat och krafttransforma- torn/reaktorn kan monteras färdig på plats.The use of such a cable has the advantage 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 described under the background of the invention are eliminated. The insulation is extremely simple. The construction 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 ready on site.

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

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 i krafttransformatorn/reaktorn än lindningens fasta isolation utsätts för elektrisk påkänning. Genom att direkt jorda flera punkter av det halvledande skiktet, före- trädesvis en punkt för varje varv av lindningen, säkerställes att hela det yttre skiktet kommer att ligga på jordpotential 10 15 20 25 30 35 510 946 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 turn of the winding, it is ensured that the entire outer layer will be at ground potential 1046 and the said problem is eliminated if the conductivity of the layer is sufficient high.

Denna en-punktsjordning per varv av den yttre skär- men kan ske på så sätt att jordningspunkterna ligger på 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 jordpotentialen.This one-point earthing per revolution of the outer shield can take 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.

Varje varv på en lindning förses med ett valfritt antal, dock hos det yttre skiktet. lika för varje varv, jordningspunkter På samma sätt som en-punktsjordningen enligt ovan kan jord- ningspunkterna ligga på en generatris till lindningen och punkterna utefter lindningens axiella längd ansluts elek- triskt direkt till ledande jordskenor som sedan kopplas till den gemensamma jordpotentialen. Det förutsätts dock att valet av jordningspunkter sker på ett sådant sätt att det inte magnetiskt induceras strömmar i förbindelserna med jordske- norna. För att säkerställa detta skall förbindelserna mellan jordningspunkter och jordskenor i en föredragen utföringsform gå genom kärna eller ok.Each turn of a winding is provided with an optional number, however, with the outer layer. equal for each revolution, earthing points In the same way as the one-point earthing as above, the earthing points can be on a generator to the winding and 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 ground points and ground rails in a preferred embodiment should pass through the core or yoke.

I extrema fall kan lindningarna komma att utsättas för så snabba transienta överspänningar att delar av det yttre halvledande skiktet antar en sådan potential att andra områden av krafttransformatorn/reaktorn än kabelns isolation utsätts för icke önskvärd elektrisk påkänning. För att för- hindra att en sådan situation skall uppstå kan ett antal olinjära element, t.ex. gnistgap, gasdioder, zenerdioder eller varistorer kopplas mellan skiktet och jord för varje varv av lindningen. Genom att koppla en kondensator mellan det yttre halvledande skiktet och jord kan man också förhind- ra att någon icke önskvärd elektrisk påkänning uppstår. En kondensator har en reducerad spänningspåkänning även vid 50 Hz. Dessa jordningsprinciper kommer nedan att omtalas som ”indirekt jordning”. 10 15 20 25 30 35 510 946 10 De individuellt jordade jordskenorna kan vara kopp- lade till jord via l) ett olinjärt element, t.ex. ett gnistgap eller en gasdiod, 2) ett linjärt element parallellt med en kondensator, 3) en kondensator eller en kombination av dessa alternativ.In extreme cases, the windings may be subjected to such rapid transient overvoltages that parts of the outer semiconductor layer assume such a potential that areas of the power transformer / reactor other than the insulation of the cable are subjected to undesirable electrical stress. In order to prevent such a situation from arising, a number of non-linear elements, e.g. spark gaps, gas diodes, zener diodes or varistors are connected between the layer and earth for each revolution of the winding. By connecting a capacitor between the outer semiconductor layer and earth, it is also possible to prevent any undesired electrical stress from occurring. A capacitor has a reduced voltage even at 50 Hz. These grounding principles will be referred to below as "indirect grounding". 10 15 20 25 30 35 510 946 10 The individually grounded ground rails can be connected to ground via l) a non-linear element, e.g. a spark gap or a gas diode, 2) a linear element parallel to a capacitor, 3) a capacitor or a combination of these alternatives.

En fördelaktig utföringsform av krafttransformatorn/ reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om nämnda oorganiska ingjutningsmaterial är ett icke ledande ingjut- ningsmaterial.An advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if said inorganic casting material is a non-conductive casting material.

En fördelaktig utföringsform av krafttransformatorn/ reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om ingjutnings- materialets relativa permittivitet, är relativt låg, aSl0.An advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if the relative permittivity of the casting material is relatively low, aS10.

En annan fördelaktig utföringsform av krafttransfor- 3, företrädesvis är matorn/reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om gjutmaterialets relativa permittivitet, s, är relativt hög, företrädesvis är s>lO.Another advantageous embodiment of the power transformer, preferably the feeder / reactor is obtained in accordance with the invention if the relative permittivity of the casting material, s, is relatively high, preferably s> 10.

Det är i anslutning till detta en fördel om det andra halvledande siktet är jordat vid eller i närheten av de båda ändarna hos varje lindning samt att ytterligare en punkt mellan de båda ändarna är direkt jordad.In connection with this, it is an advantage if the second semiconductor screen is grounded at or near the two ends of each winding and that a further point between the two ends is directly grounded.

En annan fördelaktig utföringsform av krafttransfor- matorn/ reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om nämnda gjutmaterial är ett svagt ledande ingjutningsmaterial.Another advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if said casting material is a weakly conductive casting material.

Enligt ett särskilt fördelaktigt särdrag hos före- liggande uppfinning anges att det väsentligen oorganiska ingjutningsmaterialet är elektriskt ledande, företrädesvis endast svagt elektrisk ledande. Det har med fördel en speci- fik resistivitet, p, som ligger mellan 1 och 100 000 Cm» 10 och 10 000 Cmm möjlighet till en enkel och jämn jordning. företrädesvis mellan Härigenom erbjuds en Enligt en föredragen utföringsform innefattar in- gjutningsmaterialet betong. Genom att använda betong för ingjutning av lindningen erhålls en mängd fördelar. Således är betong billigt i förhållande till de organiska hartserna i 10 15 20 25 30 35 510 946 ll känd teknik och enkelt att tillverka. Ingjutningen av lind- ningen kan vid behov enkelt utföras på anläggningsplatsen.According to a particularly advantageous feature of the present invention, it is stated that the substantially inorganic casting material is electrically conductive, preferably only weakly electrically conductive. It has the advantage of a specific resistivity, p, which is between 1 and 100,000 Cm »10 and 10,000 Cmm possibility for a simple and even grounding. preferably between Hereby a According to a preferred embodiment, the casting material comprises concrete. By using concrete for pouring the winding, a number of advantages are obtained. Thus, concrete is inexpensive relative to the organic resins of the prior art and easy to manufacture. The casting of the winding can, if necessary, be easily carried out on the construction site.

Vidare uppvisar betong utmärkt mekanisk hàllfasthet och styvhet. En transformator/reaktor med lindning ingjuten i betong kan stå emot höga kortslutningskrafter, är jordbäv- ningssäker, uppvisar goda akustiska egenskaper, kan göras självbärande. Vidare kan en transformator/reaktor enligt föreliggande uppfinning förses med kanaler för kylning, t ex vattenkylning, redan vid gjutningen.Furthermore, concrete exhibits excellent mechanical strength and rigidity. A transformer / reactor with winding cast in concrete can withstand high short-circuit forces, is earthquake-proof, has good acoustic properties, can be made self-supporting. Furthermore, a transformer / reactor according to the present invention can be provided with channels for cooling, eg water cooling, already during the casting.

Som ytterligare fördelar kan nämnas att en trans- formator/reaktor enligt uppfinningen har högre värmelednings- förmåga och högre specifik värmekapacitet, vilket är särskilt viktigt för att kunna stå emot överbelastningar.As further advantages it can be mentioned that a transformer / reactor according to the invention has a higher thermal conductivity and a higher specific heat capacity, which is particularly important in order to be able to withstand overloads.

Som en icke obetydlig fördel skall även nämnas att den utöver ledarens isolations- och halvledande skikt inte innehåller några oxiderbara ämnen eller beståndsdelar, varför den praktiskt taget ej kan brinna eller explodera.As a not insignificant advantage, it should also be mentioned that in addition to the insulating and semiconducting layers of the conductor, it does not contain any oxidizable substances or constituents, so that it can practically not burn or explode.

Exempel på betong som är elektriskt ledande finns beskrivna i M. Judge: ”Our flexible friend", 10 maj 1997, sid 44-48, samt i ”Canadians create conductive Science, Vol. 276, 23 maj 1997, sid 1201. att anpassa betongens elektriska ledningsförmåga kan lind- New Scientist, concrete”, Genom ningen jordas direkt genom betongen, utan att kortslutning genom betongen àstadkommes. Den betong som beskrivs i först- nämnda artikel är en betong som härdas med hjälp av superkri- tisk koldioxid och som är särskilt lämplig p g a förbättrad mekanisk hållfasthet och fullständig härdning. Den har även fördelen att kunna utföras med lägre specifik vikt än vanlig betong.Examples of electrically conductive concrete are described in M. Judge: "Our flexible friend", 10 May 1997, pages 44-48, and in "Canadians create conductive Science, Vol. 276, 23 May 1997, page 1201. to adapt The electrical conductivity of the concrete can be lind- New Scientist, concrete ", Through the concrete is grounded directly through the concrete, without shorting through the concrete. The concrete described in the first-mentioned article is a concrete which is hardened with the help of supercritical carbon dioxide and which is particularly suitable due to improved mechanical strength and complete hardening, it also has the advantage of being able to be made with a lower specific gravity than ordinary concrete.

Enligt ett fördelaktigt särdrag innehåller ingjut- ningsmaterialet åtminstone ett fyllmedel, vilket kan vara antingen organiskt eller oorganiskt. Om fyllmedlet är orga- niskt bör det dock förekomma endast i liten mängd. För hög- presterande betong kan det t ex röra sig om små mängder hjälpmedel i form av organiska emulgatorer eller akrylatemul- sioner som i M. Tamai och K. Yamaguchi: ”Properties of High Polymer Cement Mortar”, Science & Technology in Japan, 10 15 20 25 30 35 510 946 12 vol.63, 1997, s 7 - ll, eller i Y. Ohama, K. Demura och T.According to an advantageous feature, the casting material contains at least one filler, which can be either organic or inorganic. If the filler is organic, however, it should only be present in small quantities. For high-performance concrete, for example, there may be small amounts of aids in the form of organic emulsifiers or acrylate emulsions as in M. Tamai and K. Yamaguchi: “Properties of High Polymer Cement Mortar”, Science & Technology in Japan, 10 15 20 25 30 35 510 946 12 vol.63, 1997, p 7 - ll, or in Y. Ohama, K. Demura and T.

Uchiyama: ”Weatherability of polymer-modified mortars after ten-year outdoor exposure in Koriyama and Sapporo”,s 63 i samma publikation.Uchiyama: “Weatherability of polymer-modified mortars after ten-year outdoor exposure in Koriyama and Sapporo”, p. 63 in the same publication.

Fyllmedlet kan med fördel innefatta ett elektriskt ledande material med vars hjälp ingjutningsmaterialet blir elektriskt ledande.The filler may advantageously comprise an electrically conductive material with the aid of which the casting material becomes electrically conductive.

En fördelaktig utföringsform av krafttransformatorn/ reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om det elek- triskt ledande ingjutningsmaterialets relativa permittivitet, 2310.An advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention on the relative permittivity of the electrically conductive casting material, 2310.

En ytterligare fördelaktig utföringsform av kraft- 2, är relativt låg, företrädesvis är transformatorn/reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om det elektriskt ledande ingjutningsmaterialets relativa permittivitet, 6, är relativt hög, företrädesvis är s>lO.A further advantageous embodiment of power 2, is relatively low, preferably the transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if the relative permittivity of the electrically conductive casting material, 6, is relatively high, preferably s> 10.

Enligt en annan föredragen utföringsform känneteck- nas transformatorn/reaktorn av att nämnda ingjutningsmaterial där n22, varvid elektrisk ledning åstadkom- är försett med n st, elektriskt ledande organ, vilka vartdera är direkt jordat, mes mellan de respektive andra halvledande skikten i lind- ningen och nämnda elektriskt ledande organ.According to another preferred embodiment, the transformer / reactor is characterized in that said casting material in which n22, whereby electrical conduction is provided, is provided with n st, electrically conductive means, each of which is directly grounded, between the respective other semiconducting layers in the winding. and said electrically conductive means.

En ytterligare fördelaktig utföringsform av kraft- transformatorn/reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om vid minst ett varv hos minst en lindning n punkter (n22) är direkt jordade.A further advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if at at least one revolution of at least one winding n points (n22) are directly earthed.

Det är i anslutning till detta en fördel om de n direkt jordade punkterna är jordade på ett sådant sätt att de elektriska anslutningarna mellan de n jordningspunkterna delar det magnetiska flödet i n st. delar för begränsande av de av jordning alstrade förlusterna.In connection with this, it is an advantage if the n directly grounded points are grounded in such a way that the electrical connections between the n grounding points divide the magnetic flux into n pcs. parts for limiting the losses generated by earthing.

En ytterligare fördel i anslutning till detta är om, där lindningarna omsluter en tvärsnittsarea A och omkretsen hos varje lindningsvarv har längden l, varvid elektriska anslutningarna mellan de n jordningspunkterna delar nämnda AL H.,An tvärsnittsarea A i n delareor A1, så att 10 15 20 25 30 510 946 13 n A= :Ai i 1 och delar nämnda längd l i n segment ll, l2, __., ln så att de elektriska anslutningarna mellan de n jordningspunkterna är utförda på ett sådant sätt att ändarna för varje segment li är elektriskt anslutna så att endast delarean Ai är omgi- ven av en slinga bestàende av den elektriska anslutningen och segmentet li och villkoret ejﬁ- HL? är uppfyllt, varvid èi är det magnetiska flödet genom delare- an A, Det är i anslutning till detta en fördel om, varvid den magnetiska flödestätheten B är konstant över hela kärnans tvärsnitt, de elektriska anslutningarna mellan de n jord- ningspunkterna är utförda på ett sådant sätt att villkoret A; li TT är uppfyllt.A further advantage in connection with this is if, where the windings enclose a cross-sectional area A and the circumference of each winding turn has the length 1, the electrical connections between the n ground points dividing the AL H., An cross-sectional area A into sub-areas A1, so that N A =: Ai i 1 and divides said length lin segments l1, l2, __., Ln so that the electrical connections between the n ground points are made in such a way that the ends of each segment l1 are electrically connected so that only the sub-area Ai is surrounded by a loop consisting of the electrical connection and the segment li and the condition not ﬁ- HL? is fulfilled, wherein èi is the magnetic flux through the divider A. In connection with this, it is an advantage if, where the magnetic flux density B is constant over the entire cross-section of the core, the electrical connections between the n ground points are made on a such that condition A; li TT is met.

En ytterligare fördel i anslutning till detta är om det andra halvledande skiktet är indirekt jordat vid minst en punkt mellan de båda ändarna hos varje lindning.An additional advantage in connection with this is if the second semiconducting layer is indirectly grounded at at least one point between the two ends of each winding.

En fördelaktig utföringsform av krafttransformatorn/ reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om den indirek- ta jordningen utföres medelst en mellan det andra halvledande skiktet och jord ansluten kondensator.An advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if the indirect earthing is performed by means of a capacitor connected between the second semiconducting layer and earth.

En ytterligare fördelaktig utföringsform av kraft- transformatorn/reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om den indirekta jordningen utföres medelst en mellan det 10 15 20 25 30 35 510 946 14 andra halvledande skiktet och jord anslutet element med icke- linjär spänning-strömkarakteristik.A further advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if the indirect grounding is carried out by means of an element with the non-linear voltage-current characteristic connected between the second semiconductor layer and ground.

En ytterligare fördelaktig utföringsform av kraft- transformatorn/reaktorn erhålles i enlighet med uppfinningen om den indirekta jordningen utföres medelst en mellan det andra halvledande skiktet och jord ansluten krets inne- fattande ett element med icke-linjär spänning-strömkarak- teristik parallellkopplat med en kondensator.A further advantageous embodiment of the power transformer / reactor is obtained in accordance with the invention if the indirect earthing is performed by means of a circuit connected between the second semiconductor layer and earth comprising an element with non-linear voltage-current characteristics connected in parallel with a capacitor.

Som en ytterligare fördel kan den indirekta jord- ningen utföras medelst en kombination av ovan nämnda alterna- tiv.As an additional advantage, the indirect earthing can be performed by means of a combination of the above-mentioned alternatives.

En ytterligare fördel i anslutning till detta är om elementet med icke-linjär spänning-strömkarakteristik kan utgöras av ett gnistgap, en gasfylld diod, en zenerdiod eller en varistor.A further advantage in connection with this is whether the element with non-linear voltage-current characteristic can consist of a spark gap, a gas-filled diode, a zener diode or a varistor.

Beträffande fyllmedlet kan det, fördel innefatta ett elektriskt som nämnts ovan, med ledande material med vars hjälp ingjutningsmaterialet blir elektriskt ledande. Före- dragna exempel på det tillsatta elektriskt ledande materialet är kolfiber, grafit, metallpartiklar, finkornig koks eller liknande.With regard to the filler, it may advantageously comprise an electrical as mentioned above, with conductive material by means of which the casting material becomes electrically conductive. Preferred examples of the added electrically conductive material are carbon fiber, graphite, metal particles, fine-grained coke or the like.

Enligt ett annat särdrag kännetecknas fyllmedlet av att det innefattar ett medel med relativt hög relativ permit- Detta har Ett tivitet (kapacitivitet), 8, företrädesvis är s>lO. fördelen att en kapacitiv impulsjordning kan erhållas. föredraget exempel på ett lämpligt material är titandioxid.According to another feature, the filler is characterized in that it comprises an agent with a relatively high relative permeability. This has an activity (capacity), 8, preferably is> 10. the advantage that a capacitive impulse grounding can be obtained. preferred example of a suitable material is titanium dioxide.

Alternativt kan den relativa permittiviteten vara relativt hög, företrädesvis 2510. Exempel på fyllmedel kan då vara gasalstrande additiv såsom aluminiumpulver eller pimpsten, fördelen blir även att densiteten hos betongen och därmed transformatorn/reaktorns vikt reduceras.Alternatively, the relative permittivity can be relatively high, preferably 2510. Examples of fillers can then be gas-generating additives such as aluminum powder or pumice, the advantage is also that the density of the concrete and thus the weight of the transformer / reactor is reduced.

Vidare kan fyllmedlet med fördel innefatta ett material med hög värmeledningsförmåga, exempelvis aluminium- oxid. Detta förbättrar kylförmågan.Furthermore, the filler may advantageously comprise a material with a high thermal conductivity, for example alumina. This improves the cooling capacity.

Enligt ett annat fördelaktigt kännetecken kan fyll- medlet innefatta ett material med hög specifik värmekapaci- tet, exempelvis täljsten. Härigenom kan transforma- 10 15 20 25 30 35 510 946 15 torn/reaktorn enligt uppfinningen klara av allvarliga, kort- variga, överbelastningar utan att ta skada.According to another advantageous feature, the filler may comprise a material with a high specific heat capacity, for example soapstone. In this way, the transformer / reactor according to the invention can withstand severe, short-term, overloads without being damaged.

Enligt ett annat fördelaktigt särdrag innefattar ingjutningsmaterialet förstärkningselement, dvs strukturer vars funktion motsvarar armeringsjärnens funktion i vanlig armerad betong, vilken främst är att ta upp dragspänningar.According to another advantageous feature, the casting material comprises reinforcing elements, ie structures whose function corresponds to the function of the reinforcing bars in ordinary reinforced concrete, which is mainly to absorb tensile stresses.

Dessa förstärkningselementen kan vara elektriskt ledande, t ex i form av en konstruktion i rostfritt stål eller annan metall, företrädesvis ej magnetiserbar. De kan då med fördel samtidigt användas för anslutning till jordpotential. De kan även utformas som ihåliga konstruktioner, företrädesvis rör, varvid de samtidigt kan bilda kylkanaler. De får dock inte bilda slutna varv runt en ev kärna/det magnetiska flödet.These reinforcing elements may be electrically conductive, for example in the form of a stainless steel or other metal construction, preferably non-magnetizable. They can then advantageously be used at the same time for connection to earth potential. They can also be designed as hollow constructions, preferably pipes, whereby they can simultaneously form cooling channels. However, they must not form closed turns around a possible core / magnetic flux.

Enligt ett annat fördelaktigt särdrag kan förstärkningsele- menten kännetecknas av att de är elektriskt isolerande, t ex utförda i glasfiber eller glasfiberarmerad plast. De kan då utformas som ihåliga konstruktioner, företrädesvis rör, varvid de samtidigt kan bilda kylkanaler.According to another advantageous feature, the reinforcing elements can be characterized in that they are electrically insulating, for example made of fiberglass or fiberglass-reinforced plastic. They can then be designed as hollow constructions, preferably pipes, whereby they can simultaneously form cooling channels.

Vidare skall nämnas att hela transforma- torn/reaktorn kan vara ingjuten i ingjutningsmaterialet. Om hela transformatorn/reaktorn gjuts in eller endast en del eller hela lindningen gjuts in måste avgöras från fall till fall, t ex beroende på det utrymme som finns tillgängligt.It should also be mentioned that the entire transformer / reactor can be cast in the casting material. Whether the entire transformer / reactor is cast in or only part or all of the winding is cast in must be decided on a case-by-case basis, eg depending on the space available.

Som ett alternativ kan en del av lindningen eller transformatorn/reaktorn vara ingjuten i ett oorganiskt mate- rial och en del av lindningen eller transformatorn/reaktorn vara luftkyld eller ingjuten i ett annat material, t ex det kända materialet epoxyharts.As an alternative, a part of the winding or the transformer / reactor may be cast in an inorganic material and a part of the winding or the transformer / reactor may be air-cooled or cast in another material, for example the known material epoxy resin.

Uppfinningen kan tillämpas såväl på en transforma- tor/reaktor innefattande en kärna av ett material med högre permeabilitet än luft som en transformator/reaktor utan en dylik kärna.The invention can be applied both to a transformer / reactor comprising a core of a material with a higher permeability than air and to a transformer / reactor without such a core.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning, känne- tecknas av att lindningen utförs med en isolerad elektrisk ledare innefattande åtminstone en strömförande ledare, vidare innefattande ett första skikt med halvledande egenskaper anordnat omslutande den strömförande ledaren, ett fast isola- 510 946 10 15 20 25 30 35 16 tionsskikt anordnat omslutande nämnda första skikt, och ett andra skikt med halvledande egenskaper anordnat omslutande isolationsskiktet, samt av att åtminstone en del av lindning- en ingjuts i ett ingjutningsmaterial, vilket är ett väsentli- gen oorganiskt material. I övrigt uppvisar förfarandet sär- drag i analogi med kraven avseende transformatorn/reaktorn.The method according to the present invention, characterized in that the winding is performed with an insulated electrical conductor comprising at least one live conductor, further comprising a first layer with semiconducting properties arranged enclosing the live conductor, a solid insulating 510 946 10 15 20 25 30 35 16 said enclosing said first layer, and a second layer having semiconducting properties arranged enclosing the insulating layer, and in that at least a part of the winding is cast in a casting material, which is a substantially inorganic material. Otherwise, the process has features in analogy with the requirements regarding the transformer / reactor.

Slutligen avser föreliggande uppfinning en förtill- verkad lindningsmodul innefattande lindning och avsedd för en transformator/reaktor för hög spänning, i vilken lindningsmo- dul åtminstone en del av lindningen är ingjuten i ett oorga- niskt ingjutningsmaterial, i enlighet med något av kraven avseende transformatorn/reaktorn.Finally, the present invention relates to a prefabricated winding module comprising winding and intended for a high voltage transformer / reactor, in which winding module at least a part of the winding is cast in an inorganic casting material, in accordance with any one of the requirements regarding the transformer / the reactor.

Sammanfattningsvis skall noteras att en transforma- tor/reaktor enligt föreliggande uppfinning har fördelen att vara särskilt lämplig att användas när installationen är nära bostadsområden, kontor, platser med explosionsrisk, jordbäv- ningsdrabbade områden mm, då den, som nämnts, är tystgående, jordbävningssäker. explosionssäker, vandaliseringssäker, För att öka förståelsen av uppfinningen, kommer den nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till bifogade ritningar, illustrerande ett icke begränsande utföringsexem- pel, på vilka: fig. 1 visar en schematisk vy av en konventionell transformator med tre lindningar, fig. 2 visar en schematisk vy av en transformator enligt ett utföringsexempel av föreliggande uppfinning, fig. 3 visar en schematisk vy av en transformator enligt ett annat utföringsexempel av föreliggande uppfinning, fig. 4 visar en schematisk vy av en transformator enligt ytterligare ett utföringsexempel av föreliggande uppfinning, fig. Sa visar schematiskt en vy uppifrån av en ingjuten lindning med jordningsorgan, enligt föreliggande uppfinning, fig. 5b visar en schematisk perspektivvy av den ingjutna lindningen i fig. 5a, 10 15 20 25 30 35 510 946 17 fig. 6 visar en perspektivvy på lindningar med tre jordningspunkter per varv, vilka lindningar innefattas i krafttransformatorn/reaktorn enligt föreliggande uppfinning; fig. 7 visar en perspektivvy på lindningar med en direkt jordningspunkt samt två indirekta jordningspunkter per lindningsvarv, vilka lindningar innefattas i kraft- transformatorn/reaktorn enligt föreliggande uppfinning; och 8b visar olika element for att åstad- fig. 8a resp. komma indirekt jordning, och fig. 9 visar en isolerad elektrisk ledare, i genom- skärning, vilken är lämplig att användas som lindning.In summary, it should be noted that a transformer / reactor according to the present invention has the advantage of being particularly suitable for use when the installation is close to residential areas, offices, places with a risk of explosion, earthquake-affected areas, etc., as it is silent, earthquake-proof. In order to increase the understanding of the invention, it will now be described in detail, with reference to the accompanying drawings, illustrating a non-limiting exemplary embodiment, in which: Fig. 1 shows a schematic view of a conventional transformer with three windings Fig. 2 shows a schematic view of a transformer according to an embodiment of the present invention, Fig. 3 shows a schematic view of a transformer according to another embodiment of the present invention, Fig. 4 shows a schematic view of a transformer according to a further embodiment of the present invention, Fig. 5a schematically shows a top view of a molded winding with earthing means, according to the present invention, Fig. 5b shows a schematic perspective view of the molded winding in Fig. 5a, Figs. 6 shows a perspective view of windings with three earthing points per revolution, which windings are included in the power transformer / reactor orn according to the present invention; Fig. 7 shows a perspective view of windings with a direct earthing point and two indirect earthing points per winding revolution, which windings are included in the power transformer / reactor according to the present invention; and 8b show different elements in order to achieve Figs. indirect grounding, and Fig. 9 shows an insulated electrical conductor, in section, which is suitable for use as winding.

Den i figur 1 visade transformatorn 1 är av konven- tionell trefas-typ, innefattande en ok-formad kärna 2 med tre lindningar 3. I figur 2 visas en motsvarande transformator 5 där lindningarna gjutits in i ett ingjutningsmaterial, före- trädesvis betong av något slag. De ingjutna lindningarna betecknas med hänvisningssiffran 7, och var och en av lind- ningarna är försedd med utgående ledare för lågspänning 222 respektive högspänning 221. Var och en av lindningarna har här gjutits in för sig så att de bildar ihåliga betongcylind- rar som träs pà kärnan. Detta har fördelen att vid behov endast en av lindningarna med tillhörande ingjutning behöver bytas om ett lokalt fel eller en lokal skada har uppstått.The transformer 1 shown in Figure 1 is of the conventional three-phase type, comprising an ok-shaped core 2 with three windings 3. Figure 2 shows a corresponding transformer 5 where the windings are cast into a casting material, preferably concrete of some kind. The cast-in windings are denoted by the reference numeral 7, and each of the windings is provided with output conductors for low-voltage 222 and high-voltage 221, respectively. Each of the windings has been cast in here separately so that they form hollow concrete cylinders which are threaded on the core. This has the advantage that, if necessary, only one of the windings with associated grouting needs to be replaced if a local fault or a local damage has occurred.

I figur 3 visas en transformator 10 med en alterna- tre lindningarna av ett hölje 12 tiv utformning av ingjutningen. Här har alla gjutits in i en och samma ingjutning, i form med tre cylindriska hål för lindningarna.Figure 3 shows a transformer 10 with an alternative winding of a housing 12 for the design of the casting. Here, all have been cast into one and the same casting, in the form of three cylindrical holes for the windings.

Den i figur 4 visade transformatorn med tre ingjutna 17, där kylningsrören gjutits in i ingjutningsmaterialet. Den lindningar 16, 18 visar bl a två varianter på kylning, ingjutna lindningen 16 uppvisar ingjutna kanaler 19 för radiell kylning, medan den ingjutna lindningen 18 uppvisar kanaler 21 för axiell kylning. Samma ingjutna lindning 18 uppvisar även schematiskt illustrerade element för jordning 25. Samtliga dessa kanaler kan utgöra förstärkningselement.The transformer shown in Figure 4 with three cast-in 17s, where the cooling pipes have been cast into the cast-in material. The windings 16, 18 show, inter alia, two variants of cooling, the molded winding 16 has molded channels 19 for radial cooling, while the molded winding 18 has channels 21 for axial cooling. The same cast-in winding 18 also has schematically illustrated elements for earthing 25. All these channels can constitute reinforcing elements.

I figur 5a och 5b visas schematiskt ett exempel pá jordning av krafttransformatorn/reaktorn enligt föreliggande 510 946 10 15 20 25 30 35 18 uppfinning. Transformatorn/reaktorn 100, vilken ses uppifrån i figur 5a och i perspektiv i figur 5b, innefattar en kärna 101, Lindningen är innesluten i ett väsentligen oorganiskt ingjut- t ex betong 103. ledande och i den finns fyra elektriskt ledande organ i form av elektroder 1041, 1042, 1043, vilka alltså är i kontakt med den elektriskt ledande betongen 103. Antalet runt vilken åtminstone en lindning 102 är anordnad. ningsmaterial, Betongen är svagt elektriskt 1044 anordnade, I ett generellt 1042, ..., elektriskt ledande organ behöver inte vara 4. fall finns det n st elektriskt ledande organ 104h 104n där n22. Om lindningen/lindningarna är utförda med den ovan beskrivna högspänningskabeln 60 åstadkommes ledning mellan de andra halvledande skikten 64 (jämför figur 9) och elektroderna 1042, 1042, 1043, 1044 åstadkomma kylning av lindningen/lindningarna. 1042, 104% de 110 medelst de elektriska anslutningarna 1084 slutna varv runt kärnan bildas. I Betongen kan dessutom I denna utfö- 1044 direkt jorda- 1081, 1082, 108% på ett sådant sätt, att inga ringsform är elektroderna 104h (endast visade i figur 5a) en föredragen utföringsform 108h (anges endast schematiskt) passerar de elektriska anslutningarna (ledningarna) 1082, 1083, 1084 sådant sätt att de delar kärnans 101 tvärsnittsarea, A kärnan 101 på ett (och därmed det magnetiska flödet 0) i 4 delareor A1-A4. Genom att jorda på det ovan visade sättet håller man förlusterna i det andra halvledande skiktet 64 (jämför figur 9) så låga som möjligt. Om betongen dessutom har en så avstämd lednings- förmåga att den i betongen inducerade strömmen ej leder till för höga förluster, samtidigt som ledningsförmågan är till- räcklig för jordningen av högspänningskabelns andra halvle- dande skikt, löses problemen avseende kylning och jordning samtidigt. Det svagt ledande ingjutningsmaterialet har lämp- ligtvis en specifik resistivitet, p, som ligger mellan 1 och 100 000 Qm, företrädesvis mellan 10 och 10 000 Qm. ytterligare beskrivning av principen för direkt jordning För hänvisas till figur 6 med därtill hörande beskrivning.Figures 5a and 5b schematically show an example of earthing of the power transformer / reactor according to the present invention. The transformer / reactor 100, which is seen from above in Figure 5a and in perspective in Figure 5b, comprises a core 101. The winding is enclosed in a substantially inorganic casting, eg concrete 103, conductive and in it there are four electrically conductive members in the form of electrodes 1041, 1042, 1043, which are thus in contact with the electrically conductive concrete 103. The number around which at least one winding 102 is arranged. The concrete is weakly electrically arranged 1044, In a general 1042, ..., electrically conductive means need not be 4. case there are n electrically conductive means 104h 104n where n22. If the winding (s) are made with the above-described high voltage cable 60, conduction is provided between the other semiconductor layers 64 (compare Figure 9) and the electrodes 1042, 1042, 1043, 1044 provide cooling of the winding (s). 1042, 104% of the 110 turns around the core formed by the electrical connections 1084 are formed. In addition, in this concrete, the ground electrodes 104h (only shown in Fig. 5a) a preferred embodiment 108h (indicated only schematically) can pass the electrical connections (108s, 1082, 108% in such a way that no ring shape is the electrodes 104h the wires) 1082, 1083, 1084 such that they divide the cross-sectional area of the core 101, A the core 101 into one (and thus the magnetic flux 0) into 4 sub-areas A1-A4. By grounding in the manner shown above, the losses in the second semiconducting layer 64 (compare Figure 9) are kept as low as possible. In addition, if the concrete has such a tuned conductivity that the current induced in the concrete does not lead to excessive losses, at the same time as the conductivity is sufficient for the earthing of the high semiconducting layer of the high-voltage cable, the problems regarding cooling and earthing are solved simultaneously. The weakly conductive casting material suitably has a specific resistivity, p, which is between 1 and 100,000 Qm, preferably between 10 and 10,000 Qm. further description of the principle of direct earthing For reference is made to figure 6 with the accompanying description.

Det är för övrigt en fördel om jordningselektroderna är anordnade så nära lindningen som möjligt, samt är relativt 10 15 20 25 30 35 510 946 19 breda, för att öka kapacitansen mellan dem och lindningen, vilket underlättar impulsjordning.It is moreover an advantage if the ground electrodes are arranged as close to the winding as possible, and are relatively wide, in order to increase the capacitance between them and the winding, which facilitates impulse grounding.

I figur 6 visas en perspektivvy på lindningar med tre jordningspunkter per varv, vilka lindningar innefattas i krafttransformatorn/reaktorn enligt föreliggande uppfinning.Figure 6 shows a perspective view of windings with three earthing points per revolution, which windings are included in the power transformer / reactor according to the present invention.

I figur 6 anger hänvisningsbeteckningen 20 ett kärnben ingå- ende i en krafttransformator eller reaktor_ Runt kärnbenet 20 är anordnat två lindningar 221 och 222, vilka är utförda med den i figur 9 visade högspänningskabeln 60. Det finns radi- ellt anordnade distansorgan 241, 242, ,243, 244, 243, 246 i syfte att fixera lindningarna 221 och 222. I det i figur 6 visade fallet finns det 6 st distansorgan per lindningsvarv.In Fig. 6, the reference numeral 20 denotes a core leg included in a power transformer or reactor. , 243, 244, 243, 246 in order to fix the windings 221 and 222. In the case shown in figure 6, there are 6 spacers per winding revolution.

Vid de båda ändarna 261, 262; 28h 222 är det yttre halvledande skiktet jordat (jämför figur 9).At both ends 261, 262; 28h 222, the outer semiconductor layer is grounded (compare Figure 9).

Distansorganen 241, 243, 245 används för att åstadkomma tre jordningspunkter per lind- ningsvarv. 243, 243 slutna till det andra halvledande skiktet hos högspänningska- 282 hos varje lindning 229 vilka är markerade med svart, Dessa distansorgan 241, är således an- beln l0. Vid lindningens 222 periferi och utefter lindningens 222 axiella längd är distansorganen 241 direkt anslutna till ett första jordningselement 301, distansorganen 243 är direkt anslutna till ett andra jordningselement 302 och distansorga- nen 245är direkt anslutna till ett tredje jordningselement 303. 302, ningsskenor 301, 303 som är kopplade till den gemensamma Jordningselementen 301, 303 kan utgöras av jord- 3021 jordningspotentialen 32. De tre jordningselementen 301, 30@ 342 Den elektriska anslutningen 341 är dragen i en i 303 är förbundna medelst 2 elektriska anslutningar 34h (ledningar). kärnbenet 20 anordnad första slits 361 och är ansluten till jordningselementen 302 och 303. Den elektriska anslutningen 342 är dragen i en i kärnbenet 20 anordnad andra slits 362 och är ansluten till jordningselementen 301och 303. Slitsarna 36h snittsarea, A, (och därmed det magnetiska flödet F) delareor A1, A2, A3. Slitsarna 361, 20 i tre delar 201, 202, 203. tiskt induceras strömmar i förbindelse med jordningsskenorna. 362 är anordnade så att de delar kärnbenets 20 tvär- i tre 362 delar alltså kärnbenet Detta medför att det inte magne- 510 946 10 15 20 25 30 35 20 Genom att jorda på det ovan visade sättet håller man förlus- terna i det andra halvledande skiktet så låga som möjligt.The spacers 241, 243, 245 are used to provide three ground points per winding revolution. 243, 243 closed to the second semiconductor layer of high voltage shafts 282 of each winding 229 which are marked in black, These spacers 241, are thus annel 10. At the periphery of the winding 222 and along the axial length of the winding 222, the spacers 241 are directly connected to a first ground element 301, the spacers 243 are directly connected to a second ground element 302 and the spacers 245 are directly connected to a third ground element 303. 302, ground rails 301, 303 which are connected to the common grounding elements 301, 303 may be constituted by the grounding potential 321. The three grounding elements 301, 30 @ 342 The electrical connection 341 is drawn in one in 303 are connected by means of 2 electrical connections 34h (wires). the core leg 20 is arranged first slot 361 and is connected to the ground elements 302 and 303. The electrical connection 342 is drawn in a second slot 362 arranged in the core leg 20 and is connected to the ground elements 301 and 303. The slots 36h are section area, A, (and thus the magnetic flux F) delareor A1, A2, A3. The slots 361, 20 in three parts 201, 202, 203. current are induced in connection with the ground rails. 362 are arranged so that they divide the core bone 20 transversely into three 362 parts, thus the core bone. This means that the non-magnetic 510 946 10 15 20 25 30 35 20 By grounding in the manner shown above, the losses in the second semiconductor are kept. layer as low as possible.

I figur 7 visas en perspektivvy på lindningar med en direkt jordningspunkt samt två indirekta jordningspunkter per lindningsvarv, vilka lindningar innefattas i en kraft- transformator/reaktor enligt föreliggande uppfinning. I figur 7 anger hänvisningsbeteckningen 20 ett kärnben ingående i en kärnbenet 20 är i krafttransformator eller reaktor. Runt detta fall anordnat två lindningar 221 och 222, vilka är utförda med den i figur 9 visade högspänningskabeln 60.Figure 7 shows a perspective view of windings with a direct earthing point and two indirect earthing points per winding revolution, which windings are included in a power transformer / reactor according to the present invention. In Figure 7, the reference numeral 20 indicates a core bone included in a core bone 20 is in a power transformer or reactor. Arranged around this case are two windings 221 and 222, which are made with the high-voltage cable 60 shown in Figure 9.

Lindningarna 221, 222 är fixerade medelst 6 st distansorgan 241, 242, 243, 244, 245, 246 per lindningsvarv. Vid de båda ändarna 261, 262; 281, 282 hos varje lindning 221, 222 är det andra halvledande skiktet jordat (jämför figur 9). Distansor- ganen 241, 243, 245, vilka är markerade med svart, används för att i detta fall åstadkomma en direkt och två indirekta jordningspunkter per lindningsvarv. Distansorganen 241 är direkt anslutna till ett forsta jordningselement 301, distan- sorganen 243 är direkt anslutna till ett andra jordningsele- ment 302 och distansorganen 243 är direkt anslutna till ett tredje jordningselement 303. Såsom framgår av figur 7 är jordningselementet 301 direkt anslutet till jord 36, under det att jordningselementen 302, 303 är indirekt jordade.The windings 221, 222 are fixed by means of 6 spacers 241, 242, 243, 244, 245, 246 per winding revolution. At both ends 261, 262; 281, 282 of each winding 221, 222, the second semiconductor layer is grounded (compare Figure 9). The spacers 241, 243, 245, which are marked in black, are used in this case to provide one direct and two indirect ground points per winding revolution. The spacers 241 are directly connected to a first ground element 301, the spacers 243 are directly connected to a second ground element 302 and the spacers 243 are directly connected to a third ground element 303. As shown in Figure 7, the ground element 301 is directly connected to ground 36. , while the grounding elements 302, 303 are indirectly grounded.

Jordningselementet 302 är indirekt jordat genom att det är anslutet till jord via gnistgapet 34 i serie. Jordningsele- mentet 303 är indirekt jordat genom att det är anslutet till jord via en krets, innefattande ett gnistgap 38 parallell- kopplat med en kondensator 40, i serie. Gnistgapen 34 och 38 är exempel på ett olinjärt element, dvs. ett element med olinjär spännings-strömkarakteristik. för att I figurerna 8a resp. 8b visas olika element åstadkomma indirekt jordning. I figur 8a sker den indirekta jordningen medelst en krets 50 innefattande ett element 52 med icke-linjär spänning-strömkarakteristik parallellkopplat med en kondensator 54. I detta fall utgöres elementet 52 med icke-linjär spänning-strömkarakteristik av ett gnistgap 52.The ground element 302 is indirectly grounded by being connected to ground via the spark gap 34 in series. The grounding element 303 is indirectly grounded by being connected to ground via a circuit, comprising a spark gap 38 connected in parallel with a capacitor 40, in series. The spark gaps 34 and 38 are examples of a non-linear element, i.e. an element with non-linear voltage-current characteristics. in order that in Figures 8a resp. 8b shows various elements providing indirect grounding. In Figure 8a, the indirect grounding takes place by means of a circuit 50 comprising an element 52 with non-linear voltage-current characteristic connected in parallel with a capacitor 54. In this case the element 52 with non-linear voltage-current characteristic is constituted by a spark gap 52.

Elementet 52 kan också utgöras av en gasfylld diod, en zener- 10 15 20 25 30 35 510 946 21 diod eller en varistor. I figur 8b sker den indirekta jord- ningen medelst en zenerdiod 56.The element 52 may also be a gas-filled diode, a zener diode or a varistor. In Figure 8b, the indirect grounding takes place by means of a zener diode 56.

Sammanfattningsvis kan konstateras att de ovan visade principerna för direkt och indirekt jordning utföres praktiskt på lite olika sätt beroende på det använda oorga- niska ingjutningsmaterialets egenskaper. Man erhåller fyra olika fall: ~ Lindningen/lindningarna är ingjutna i ett icke ledande oorganiskt material med låg relativ permittivitet, e. Den direkta jordningen utföres enligt figur 6 och den indirekta jordningen utföres enligt figur 7.In summary, it can be stated that the principles shown above for direct and indirect earthing are carried out practically in slightly different ways depending on the properties of the inorganic molding material used. Four different cases are obtained: ~ The winding (s) are cast in a non-conductive inorganic material with low relative permittivity, e. The direct earthing is performed according to Figure 6 and the indirect earthing is performed according to Figure 7.

- Lindningen/lindningarna är ingjutna i ett icke ledande oorganiskt material med hög relativ permittivitet, s. Den direkta jordningen utföres enligt figur 6 under det att den indirekta jordningen åstadkommes genom den höga kapacitan- sen mot jord genom det oorganiska materialet.- The winding (s) are cast in a non-conductive inorganic material with high relative permittivity, p. The direct earthing is performed according to figure 6 while the indirect earthing is achieved by the high capacitance to earth through the inorganic material.

- Lindningen/lindningarna är ingjutna i ett svagt ledande oorganiskt material med hög relativ permittivitet, s. För det första används elektriskt ledande organ enligt figur 5.- The winding (s) are cast in a weakly conductive inorganic material with high relative permittivity, p. First, electrically conductive means according to Figure 5 are used.

Den indirekta jordningen åstadkommes genom den hög kapaci- tansen mot jord genom vätskan. Den direkta jordningen ut- föres till viss del i princip enligt figur 5. Skillnaden är att då det oorganiska materialet är svagt ledande behövs ej speciella jordningselement 30 (jämför figur 6). Kontakten till jord etableras jämnt längs hela kabeln mellan kabelns andra/yttre halvledande skikt och det svagt ledande oor- ganiska materialet. Strömmen går sedan till de elektriskt ledande organen 102 där den ”fångas upp” och leds till jord. Däremot är de elektriskt ledande organen anslutna till jord på det i figurerna 5-6 visade sättet.The indirect earthing is achieved through the high capacity against earth through the liquid. The direct earthing is carried out to some extent in principle according to figure 5. The difference is that since the inorganic material is weakly conductive, no special earthing elements 30 are needed (compare figure 6). The contact to earth is established evenly along the entire cable between the second / outer semiconducting layer of the cable and the weakly conductive organic material. The current then goes to the electrically conductive means 102 where it is "captured" and led to ground. In contrast, the electrically conductive means are connected to ground in the manner shown in Figures 5-6.

~ Lindningen/lindningarna är ingjutna i ett svagt ledande oorganiskt material med låg relativ permittivitet, s. Även i detta fall används elektriskt ledande organ enligt figur 5. Den direkta jordningen utföres till viss del i princip enligt figur 6 och den indirekta jordningen utföres till viss del i princip enligt figur 7. Skillnaden är att då det oorganiska materialet är svagt ledande behövs ej speciella 510 946 lO 15 20 25 30 35 22 jordningselement 30 (jämför figur 6 och 7). Kontakten till jord etableras jämnt längs hela kabeln mellan kabelns an- dra/yttre halvledande skikt och den svagt ledande vätskan.~ The winding (s) are cast in a weakly conductive inorganic material with low relative permittivity, p. Also in this case electrically conductive means according to figure 5. The direct grounding is performed to some extent in principle according to figure 6 and the indirect grounding is performed to some part in principle according to figure 7. The difference is that when the inorganic material is weakly conductive, no special 510 946 10 15 20 25 30 35 22 grounding elements 30 are needed (compare figures 6 and 7). The contact to earth is established evenly along the entire cable between the second / outer semiconductor layer of the cable and the weakly conductive liquid.

Strömmen går sedan till de elektriskt ledande organen 102 där den ”fångas upp” och leds till jord. Däremot är de elektriskt ledande organen anslutna till indirekt jord och till direkt jord på de i figurerna 5-7 visade sätten.The current then goes to the electrically conductive means 102 where it is "captured" and led to ground. On the other hand, the electrically conductive means are connected to indirect earth and to direct earth in the ways shown in Figures 5-7.

Det skall påpekas att alla de ovan nämnda jordnings- metoderna, direkt eller indirekt, genom vätskan eller med separata anordningar kombineras/förekomma samtidigt.It should be noted that all the above-mentioned earthing methods, directly or indirectly, through the liquid or with separate devices are combined / occur simultaneously.

Slutligen visas i figur 9 ett tvärsnitt av en kabel som är särskilt lämplig att använda som lindning i transfor- matorn/reaktorn enligt uppfinningen. Kabeln 60 innefattar åtminstone en strömförande ledare 61 omgiven av ett första halvledande skikt 62. Runt detta första halvledande skikt är anordnat ett isolationsskikt 63, och runt detta finns i sin tur anordnat ett andra halvledande skikt 64. Den elektriska ledaren 61 är utförda kan bestå av ett antal kardeler 65. De tre skikten så att de vidhäftar varandra även då kabeln böjs.Finally, Figure 9 shows a cross section of a cable which is particularly suitable for use as winding in the transformer / reactor according to the invention. The cable 60 comprises at least one live conductor 61 surrounded by a first semiconducting layer 62. Around this first semiconducting layer is arranged an insulating layer 63, and around this is in turn arranged a second semiconducting layer 64. The electrical conductor 61 is made may consist of a number of strands 65. The three layers so that they adhere to each other even when the cable is bent.

Den visade kabeln är flexibel och denna egenskap bibehålls hos kabeln skiljer sig även från konventionell högspänningskabel genom under dess livslängd. Den illustrerade kabeln att det yttre mekaniskt skyddande höljet samt den metallskärm som normalt omger en sådan är eliminerade.The cable shown is flexible and this property of the cable is maintained even different from conventional high voltage cable throughout its service life. The illustrated cable that the outer mechanically protective housing and the metal shield that normally surrounds one are eliminated.

Uppfinningen kan självfallet omfatta en mängd varia- tioner och modifieringar inom ramen för de efterföljande patentkraven. T ex skall den ej anses begränsad till en transformator/reaktor med en kärna av ett material med högre permeabilitet än luft, såsom visats i figurerna, utan denna kärna kan uteslutas. Vidare kan exempelvis själva ingjutning- en varieras till omfattning, form och utseende.The invention may, of course, encompass a variety of variations and modifications within the scope of the appended claims. For example, it should not be considered limited to a transformer / reactor with a core of a material with a higher permeability than air, as shown in the figures, but this core can be excluded. Furthermore, for example, the casting itself can be varied in scope, shape and appearance.

Claims

10 15 20 25 30 35 510 946 23 Patent claims

A high voltage transformer / reactor comprising at least one winding, characterized in that the winding is provided with an insulated electrical conductor (60) (61), further comprising a first comprising at least one live conductor layer (62) having semiconducting properties arranged enclosing the live conductor, (63) enclosing said first layer, and a second layer (64) having a solid insulating layer arranged semiconducting properties arranged enclosing the insulating layer, and in that at least a part of the winding is embedded in a casting material, which is a substantially inorganic material.

Transformer / reactor according to claim 1, characterized in that the winding encloses an generated electric field inside the winding during at least one winding revolution.

Transformer / reactor according to any one of the preceding claims, characterized in that the insulated electrical conductor is flexible and that said layers abut each other.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the insulated conductor consists of a cable, preferably of a high-voltage cable.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the insulated electrical conductor is manufactured with a conductor area of between 80 and 3000 and an outer diameter of between 20 and 250 mm.

A transformer / reactor according to any one of the preceding claims, (64) it constitutes a substantially equipotential surface enclosing it (61). characterized in that the second layer is arranged so that the current-carrying conductor (s) 510 946 10 15 20 25 30 35 24

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that at least two adjacent layers have substantially equal coefficients of thermal expansion.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that each of the three layers is fixedly connected to the adjacent layer along substantially the entire connection surface.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the layers are arranged to adhere to each other (60) even when the insulated conductor or cable is bent.

Characterized in that said casting material is a non-transformer / reactor according to any one of the preceding claims, electrically conductive material.

11. characterized in that the relative permittivity of the casting material, s, Transformer / reactor according to claim 10, is relatively low, preferably S510.

Characterized in that the relative permittivity of the casting material, 8, Transformer / reactor according to claim 10, is relatively high, preferably e> 10.

13. characterized in that the second semiconductor layer is grounded (26 ;, 262; 281, 282) and that a further point 262; 281, 282) Transformer / reactor according to any one of claims 11-12, at or near the two ends (221, 222) between the two ends (26h of each winding) is directly grounded.

Transformer / reactor according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the casting material is electrically conductive.

Characterized in that the conductive casting material has a specific resistivity of between 1 and 100,000 microns Transformer / reactor according to claim 14, tet, p, 10 15 20 25 30 35 510 946 25

Transformer / reactor according to Claim 14, characterized in that the conductive casting material has a specific resistivity, p, which is between 10 and 10,000 Qm.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the casting material comprises concrete.

Transformer / reactor according to claim 17, characterized in that the concrete is a supercritical carbon dioxide hardened concrete.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the casting material contains at least one filler.

Transformer / reactor according to Claim 19, characterized in that the filler comprises an electrically conductive material by means of which the casting material becomes electrically conductive.

Transformer / reactor according to one of Claims 14 to 20, characterized in that the relative permittivity of the casting material, s, is relatively low, preferably 8510.

Transformer / reactor according to one of Claims 14 to 20, characterized in that the relative permittivity of the casting material, s, is relatively high, preferably s> 10.

Transformer / reactor according to any one of claims 21-22, characterized in that said casting material (103) is (104¿- each is provided with n st, where n22, electrically conductive means 104m), (1041-104ﬂ directly grounded, wherein electrical conduction is provided between those electrically conductive means and other semiconducting layers (64) in the winding and said electrically conductive means (1041-104n).

At at least one revolution of at least one winding (nZ2) Transformer / reactor according to claim 13, characterized in that (221, 222) n points are directly earthed.

25. characterized in that the n directly grounded points are grounded (341, 342, between the n grounding points divides the magnetic Transformer / reactor according to any one of claims 23-24, in such a way that the electrical connections - r 3411-1) ka flow in st. parts for limiting the losses generated by earthing.

When dependent on claim 11 or 21, forming the layer (64) between the two ends (221, 222). Transformer / reactor according to claim 25, characterized in that the second half is indirectly grounded at at least one point (261, 262; 281, 282) of each winding

Characterized in that the indirect grounding is performed by means of a capacitor / reactor according to claim 26, second and ground connected between the semiconductor layer (64).

28. characterized in that the indirect grounding is performed by means of a non-linear voltage-current characteristic between the semiconductor layer (64) (34). Transformer / reactor according to claim 26, second and earth connected elements with

Characterized in that the indirect grounding is performed by means of an element with the non-linear voltage Transformer / reactor according to claim 26 between the second semiconductor layer (64) (38, 40) and grounded circuit (38) current characteristics connected in parallel with and capacitor (40).

Transformer / reactor according to Claim 26, characterized in that the indirect earthing is carried out by means of a combination of the alternatives according to Claims 27-29. 10 15 20 25 30 35 510 946 27

Transformer / reactor according to one of Claims 28 to 30, characterized in that the elements with non-linear voltage (34, 38, or a varistor. Current characteristic can be constituted by a spark gap 52), a gas-filled diode, a zener diode (56)

Transformer / reactor according to one of Claims 17 to 31, characterized in that the electrically conductive material is fine-grained coke or carbon fiber, metal particles, the like. graphite,

Transformer / reactor according to one of Claims 19 to 20 or 22 to 32, characterized in that the filler comprises an agent with a relatively high relative permittivity, s, preferably s> 10.

Transformer / reactor according to claim 33, characterized in that said means comprises titanium dioxide.

Transformer / reactor according to one of Claims 19 to 21 or 23 to 32, characterized in that the filler comprises an agent with a relatively low relative permittivity, 8, preferably eS10.

Transformer / reactor according to claim 35, characterized in that the filler comprises a gas-generating additive such as aluminum powder or pumice. requirements 19-36, a material with

Transformer / reactor according to one of the features characterized in that the filler comprises a high thermal conductivity.

Transformer / reactor according to claim 37, characterized in that the filler comprises alumina. claims 19-38, a material with

Transformer / reactor according to one of the features characterized in that the filler comprises a high specific heat capacity. 510 946 10 15 20 25 30 35 28

Transformer / reactor according to claim 39, characterized in that the filler comprises soapstone.

Transformer / reactor according to one of Claims 19 to 40, characterized in that the filler comprises small amounts of an organic excipient, such as emulsifiers or acrylate emulsions.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises reinforcing elements embedded in the casting material.

Transformer / reactor according to Claim 42, characterized in that the reinforcing elements are electrically conductive.

Transformer / reactor according to any one of claims 23 or 25-43, when dependent on claim 23, characterized in that said reinforcing elements form the electrically conductive means.

Transformer / reactor according to Claim 42, characterized in that the reinforcing elements are electrically insulating.

Transformer / reactor according to one of Claims 42 or 45, characterized in that the reinforcing elements also form cooling ducts.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the said layers in the insulated electrical conductor are of materials with such elasticity and such a relationship between the coefficients of thermal expansion of the materials that the volume changes of the layers during operation are formed. is absorbed by the elasticity of the materials so that the layers maintain their abutment with each other at the temperature variations that occur during operation. 10 15 20 25 30 35 510 946 29

Transformer / reactor according to claim 47, characterized in that the materials in said layers have high elasticity.

Transformer / reactor according to one of Claims 47 to 48, characterized in that each semiconductor layer constitutes essentially an equipotential surface.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that a part of the winding is cast in an inorganic material and in that a part of the winding is cast in another material or in nothing at all.

Transformer / reactor according to any one of claims 1-49, characterized in that substantially the entire transformer is cast in said casting material.

Transformer / reactor according to one of Claims 1 to 50, characterized in that a part of the transformer / reactor is cast in an inorganic material and in that a part of the transformer / reactor is cast in another material or in nothing at all.

Transformer / reactor according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a core of a material with a higher permeability than air.

54. characterized in that the transformer / reactor is designed without a transformer / reactor according to any one of claims 1-52, core of a material with higher permeability than air.

55. too high voltage comprising at least one winding, characterized Method for manufacturing a transformer / reactor in that the winding is performed with an insulated electrical conductor (60) comprising at least one live conductor (61), further comprising a first layer (62) with semiconductive properties arranged enclosing the live conductor, a solid insulating layer (63) arranged enclosing said first layer, and a second layer (64) arranged enclosing the insulating layer, having semiconducting properties and of at least a part of the winding is cast in a casting material, which is a substantially inorganic material.

A process for manufacturing a transformer / reactor according to claim 55, characterized in that the winding is carried out in accordance with what is stated in any one of claims 2-9, 13, 24-31 or 47-49.

Process for the manufacture of a transformer / reactor according to one of Claims 55 to 56, characterized in that the casting material is designed in accordance with what is stated in one of Claims 10 to 12, 14 to 23 or 32 to 46.

Method in the manufacture of a transformer / reactor according to any one of claims 55-57, characterized in that a part of the winding is cast in an inorganic material and that a part of the winding is cast in another material or in nothing at all.

A method of manufacturing a transformer / reactor according to any one of claims 55-57, characterized in that substantially the entire transformer is cast into the casting material.

A method according to claim 58, Process in the manufacture of a transformer / reactor, characterized in that a part of the transformer / reactor is cast in an inorganic material and that a part of the transformer / reactor is cast in another material or in nothing at all.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the casting takes place at the construction site.

A method of manufacturing a transformer / reactor according to any one of claims 55-60, characterized in that the transformer / reactor is built of prefabricated modules comprising cast winding.

A prefabricated winding module comprising winding and intended for a high voltage transformer / reactor, in which winding module at least a part of the winding is cast in an inorganic casting material, according to any one of claims 1-54.