Trockentransformator mit in Giessharz eingegossenen Wicklungen

Abstract

 Bei eingegossenen Wicklungen ist es bekannt, parallel zum Hauptstreukanal (3) zur Verbesserung der Wärmeabfuhr zusätzliche Kühlkanäle (6) innerhalb der Wicklungen vorzusehen. Erfindungsgemäß sind mit zusätzlichen Kühlkanälen (6) versehene Wicklungen in zueinander koaxial angeordnete Wicklungsteile (4, 5) aufgeteilt, deren jeder in einer besonderen Gießform und in einem eigenen Gießvorgang umgossen ist. Die Wicklungsteile (4, 5) weisen Querschnitte auf, die zwischen einander benachbarten Wicklungsteilen (4, 5) kühlkanalfreie Abstände freihalten. Axiale'Verbindungsleitungen sind in Gießharzverstärkungen geführt und ermöglichen auf einfache Weise eine Einzellagenschaltung. Die Wicklungsteile (4, 5) sind durch Brücken (12) an ihren Stirnseiten galvanisch verbunden und mit weiteren Wicklungen (2) durch gemeinsame elastische Klötze (7) in ihrer Einbaulage gehalten. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine spürbare Anhebung sowohl der Einheitsleistungen als auch der Nennspannungen von gießharzisolierten Transformatorwicklungen und erweitert dadurch deren möglichen Einsatzbereich.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Trockentransformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen und mit mindestens einem zusätzlich zum Hauptstreukanal vorgesehenen axialen Kühlkanal, vorzugsweise in der radial außerhalb des Hauptstreukanals liegenden Wicklung.

[0002] Im Zuge des Ausbaues und der Optimierung von Elektrizitätsverteilungsnetzen ist man häufig bestrebt, die Nennspannung und/oder die Einheitsleistung von Transformatoren zu vergrößern. Dabei werden in vielen Fällen Trockentransformatoren eingesetzt. Deren Einheitsleistung und Nennspannung ist jedoch nach oben begrenzt, weil zum einen Probleme mit der Wärmeabfuhr aus dem Kern und den Wicklungen auftreten und weil zum anderen auch die Stückgewichte der vom Gießharz umhüllten Wicklungen sowie der diese einhüllenden Gießharzkörper aus physikalischen und technischen Gründen Begrenzungen unterliegen.

[0003] Durch die DE-AS 21 04 112 ist bereits eine gießharzisolierte Transformatorwicklung mit innerhalb des Gießharzkörpers liegenden zusätzlichen axialen Kühlkanälen bekannt. Die Herstellung derartiger Wicklungen umhüllender Gießharzkörper ist jedoch fertigungstechnisch sehr aufwendig. Darüber hinaus wird durch diese bekannte Wicklungsgestaltung an der praktisch bestehenden Funktion zwischen dem Gießharzkörperstückgewicht und der Nennleistung des Transformators nichts Wesentliches geändert. Im Prinzip ändert sich daran auch dann nichts, wenn die Wicklungen axial in mehrere Teilwicklungen aufgeteilt sind. Für eine technisch Krt 2 Po/02.08.1982 brauchbare und ausreichend wirtschaftliche Ausführbarkeit immer größerer Nennleistungen von Gießharztransformatoren sind daher weitergehende Lösungen notwendig.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für gießharzisolierte Transformatorwicklungen mit zusätzlichen Kühlkanälen den Wicklungsaufbau so zu gestalten, daß allein durch die Anordnung der Teile Kühlkanäle entstehen und dabei alle Teile unter Anwendung von an sich bekannten Verfahren ohne besondere Schwierigkeiten herstellbar sind und daß trotzdem ohne Erhöhung der Stückgewichte der Gießharzkörper eine wesentliche Erhöhung der maximal möglichen Einheitsleistungen der mit diesem Wicklungsaufbau versehenen Transformatoren gewährleistet ist.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit zusätzlichen Kühlkanälen versehene Wicklungen in zueinander koaxiale Wicklungsteile aufgeteilt sind, deren jeder in einer besonderen Gießform mit Gießharz umgossen ist, daß diese Wicklungsteile Querschnittsabmessungen aufweisen, die zwischen einander benachbarten Wicklungsteilen kühlkanalbildende Abstände freihalten, daß in Umfangsrichtung um 180° gegeneinander versetzte an sich bekannte Verstärkungen der Gießharzschicht auf dem Außenmantel des äußersten Gießharzkörpers Netzanschlußklemmen und Anzapfklemmen tragen und gleichzeitig zur Aufnahme axial verlaufender Verbindungsleiter zur elektrischen Verschaltung der Wicklungsteile dienen und daß die jeweils zur selben Wicklung gehörenden Wicklungsteile nach ihrer Montage durch Einspannen zwischen allen Wicklungen bzw. Wicklungsteilen gemeinsamen elastischen Klötzen vor den Stirnseiten der Gießharzkörper galvanisch miteinder verbunden sind.

[0006] Durch die DE-AS 22 46 235 ist zwar auch schon bekannt, die in Gießharz eingeschlossenen Wicklungen von Transformatoren zwischen allen Wicklungen gemeinsamen elastischen Klötzen einzuspannen, jedoch wird bei dieser bekannten Anordnung eine in radialer Richtung jeweils einstückige Ausführung jeder der Wicklungen des Transformators vorausgesetzt. Diese Voraussetzung erfüllen auch axial unterteilte Wicklungen, deren Teilstücke mechanisch miteinander verbunden sind.

[0007] Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Oberspannungswicklung außen liegt und einen zusätzlichen Kühlkanal aufweist, wobei die Isolierung des zwischen dem Hauptstreukanal und dem zusätzlichen Kühlkanal liegenden Wicklungsteils für die volle Nennspannung ausgelegt ist und wobei die Isolierung des außerhalb des zusätzlichen Kühlkanals liegenden Wicklungsteiles für etwa die halbe Nennspannung ausgelegt ist. Dabei sind die Wicklungsteile dieser Oberspannungswicklung jeweils aus in Reihe geschalteten Einzelspulen so aufgebaut, daß die galvanischen Verbindungen dieser Einzelspulen beim innenliegenden Wicklungsteil in einer von der Eingußöffnung der Gießform gebildeten Leiste auf dem Außenmantel des Gießharzkörpers untergebracht sind, und beim außenliegenden Wicklungsteil in der die Netzanschlußklemmen tragenden Verstärkung des Gießharzkörpers liegen.

[0008] Hierbei sind die Wicklungsteile selbst elektrisch in Reihe geschaltet und liegen die Eingangswindungen 30 aller Wicklungsteile räumlich in demselben Wicklungsende.

[0009] Nach weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung liegen die zur Verbindung der Wicklungsteile dienenden Wickelleiterenden im Bereich der Stirnseiten der Gießharzkörper in Isolierröhrchen, die während des Gießvorganges gleichzeitig als Dichtung zwischen dem Wickelleiterende und einer Gießform dienen. Bei der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung stellt der Querschnitt der Gießharzkörper vorteilhaftweise angenähert einen Kreisring dar, und berühren sich die Gießharzkörper in ihrer Einbaulage gegenseitig nicht. Abatützleisten sind nicht erforderlich und würden zudem die elektrische Festigkeit im zugehörigen Kühlkkanal ungünstig beeinflussen.

[0010] Erfindungsgemäß aufgebaute Trockentransformatoren sind sehr vorteilhaft, denn. sie erlauben eine Vergrößerung der Einheitsleistung von gießharzisolierten Transformatoren unter Beibehaltung der zu ihrer Herstellung schon bisher üblichen Fertigungseinrichtungen und Fertigungsverfahren.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Wicklungsanordnung.

Fig. 2 zeigt die Wicklungsanordnung nach Fig. 1 im achsparallelen Schnitt im Bereich von die Wicklungen haltenden Klötzen,

Fig. 3 im Bereich von Netzanschlußklemmen und

Fig. 4 im Bereich von Anzapfklemmen.

[0012] Um einen lamellierten Eisenkern 1 sind radial von innen nach außen eine Unterspannungswicklung 2 und eine Oberspannungswicklung aus einem inneren Wicklungsteil 4 sowie einem äußeren Wicklungsteil 5 angeordnet. Die Unterspannungswicklung 2 und der innere Wicklungsteil 4 schließen einen Hauptstreukanal 3, der gleichzeitig als Kühlkanal wirkt, ein. Die koaxial ineinanderstehenden Wicklungsteile 4 und 5 der Oberspannungswicklung flankieren einen zusätzlichen Kühlkanal 6. Im Hinblick auf die bessere Wärmeabfuhr von dem äußeren Wicklungsteil 5 sind in diesem etwas mehr als die Hälfte der Windungen der Oberspannungswicklung angeordnet.

[0013] Die Unterspannungswicklung 2 sowie die Wicklungsteile 4 und 5 werden durch mindestens teilweise elastische Klötze 7 in ihrer Einbaulage gehalten, wobei die Klötze 7 einerseits mit Nasen in den Hauptstreukanal 3 und den zusätzlichen Kühlkanal 6 eingreifen und sich andererseits in nicht näher dargestellter Art und Weise an einem auch den Eisenkern des Transformators zusammenhaltenden Preßgestell abstützen. Die elastischen Klötze 7 sind annähernd gleichmäßig auf den Umfang der Unterspannungswicklung 2 sowie der Wicklungsteile 4 und 5 verteilt und bilden mit der Transformatorlängsachse vorzugweise Winkel von etwa 45°.

[0014] Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten achsparallelen Schnitte der Wicklungsanordnung schließen mit der Transformatorlängsachse jeweils einen Winkel von 90° ein und zeigen die Anordnung von Netzanschlußklemmen 8 bzw. von Anzapfklemmen 9. In einer Ebene mit den Netzanschlußklemmen 8 sind darüber hinaus Spulenverbindungen 11 zur galvanischen Verbindung der Einzelspulen in den Wicklungsteilen 4 und 5 sowie axial verlaufende Verbindungsleiter zur elektrischen Verschaltung der Wicklungsteile 4 und 5 untergebracht.

[0015] Die axial verlaufenden Verbindungsleiter sind bis durch die Stirnseiten aus den Gießharzkörpern hinausgeführt und durch isolierte Brücken 12 zu einer sogenannten Einzellagenschaltung der beiden Wicklungsteile 4 und 5 miteinander verbunden. Dabei dienen zur Gewährleistung der erforderlichen Isolationsabstände innerhalb des Gießharzkörpers Verstärkungen 10 der Gießharzschicht an dem äußeren Wicklungsteil 5 der Oberspannungswicklung. An dem inneren Wicklungsteil 4 kann zur Unterbringung der Spulenverbindungen 11 erforderlichenfalls ein gleichzeitig von der Gießformeinfüllöffnung mitgeformter, nicht dargestellter Steg Verwendung finden. Die aus den Gießharzkörpern in Achsrichtung durch die Stirnflächen herausgeführten Wickelleiterenden liegen in Schläuchen aus elastischem Isolierwerkstoff, oder aus einem anderen geeigneten Isolierwerkstoff, der gleichzeitig die.Abdichtung zwischen den Wickelleitern und der Gießform bewerkstelligt.

[0016] Die Netzanschlußklemmen 8 liegen auf an den äußeren Gießharzkörper angegossenen dornartigen Ansätzen und tragen eine Schaltleiste 13, durch die die Oberspannungswicklungen des Transformators, vorzugsweise in Dreiecks-Schaltung, miteinander verbunden sind. Die Brücken 12 dienen zusammen mit den axial verlaufenden Verbindungsleitern innerhalb einer der Verstärkungen 10 zur oben bereits erwähnten Einzellagenschaltung der Wicklungsteile 4 und 5. Durch die Einzellagenschaltung wird über die gesamte Länge des zusätzlichen Kühlkanals 6 eine gleichmäßige Spannungsbelastung in Höhe von etwa der Hälfte der Nennspannung erzwungen. Dabei führt vorzugsweise der Wickungsteil 4 die höhere Spannung, so daß die Isolierung des Wicklungsteiles 5, abgesehen von dem oberspannungsseitigen Netzanschluß nur für die halbe Nennspannung zu dimensionieren ist.

[0017] Den Netzanschlußklemmen 8 gegenüber, auf der anderen Seite des äußeren Wicklungsteiles 5 ist eine weitere Verstärkung 10 vorgesehen, auf der in ebenfalls radial vorstehenden Erhöhungen Anzapfklemmen 9 angeordnet sind, die im jeweils spannungslosen Zustand durch Schaltbrücken 14 eine stufenweise Anpassung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators an unterschiedliche Netzbelastungen gestatten. Zur Gewährleistung symmetrischer Feldverteilungen sind dabei die Anzapfwindungen in den mittleren Einzelspulen des äußeren Wicklungsteiles 5 der Oberspannungswicklung vorgesehen. Dabei sind anstelle von zwei auch mehr Anzapfungen möglich.

Ansprüche

1. Trockentransformator mit in Gießharz eingegossenen Wicklungen und mit mindestens einem zusätzlich zum Hauptstreukanal vorgesehenen axialen Kühlkanal, vorzugsweise in der radial außerhalb des Hauptstreukanals liegenden Wicklung, dadurch gekennzeichnet ,

- daß mit zusätzlichen Kühlkanälen (6) versehene Wicklungen in koaxiale Wicklungsteile (4, 5) aufgeteilt sind, deren jeder in einer besonderen Gießform mit Gießharz umgossen ist,

- daß diese Wicklungsteile (4, 5) Querschnittsabmessungen aufweisen, die zwischen einander benachbarten Wicklungsteilen (4, 5) kühlkanalbildende Abstände freihalten,

- daß in Umfangsrichtung um 180⁰ gegeneinader versetzte an sich bekannte Verstärkungen (10) der Gießharzschicht auf dem Außenmantel des äußersten Gießharzkörpers (5) Netzanschlußklemmen (8) und Anzapfklemmen (9) tragen und gleichzeitig zur Aufnahme axial verlaufender Verbindungsleiter zur elektrischen Verschaltung der Wicklungsteile (4, 5) dienen und

- daß die jeweils zur selben Wicklung gehörenden Wicklungsteile (4, 5) nach ihrer Montage durch Einspannen zwischen allen Wicklungen (2) bzw.Wicklungsteilen (4, 5) gemeinsamen elastischen Klötzen (7) vor den Stirnseiten der Gießharzkörper galvanisch miteinander verbunden sind.

2. Trockentransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberspannungswicklung außen liegt und einen zusätzlichen Kühlkanal (6) aufweist, wobei die Isolierung des zwischen dem Hauptstreukanal (3) und dem zusätzlichen Kühlkanal (6) liegenden Wicklungsteils (4) für die volle Nennspannung ausgelegt ist und wobei die Isolierung des außerhalb des zusätzlichen Kühlkanals (6) liegenden Wicklungsteils (5) für etwa die halbe Nennspannung ausgelegt ist.

3. Trockentransformator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklungsteile (4, 5) in Einzellagenschaltung elektrisch in Reihe geschaltet sind und dabei die Eingangswindungen aller Wicklungsteile (4, 5) in räumlich benachbarten Wicklungsenden liegen.

4. Trockentransformator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklungsteile (4, 5) jeweils aus in Reihe geschalteten Einzelspulen aufgebaut sind, und daß die galvanischen Verbindungen dieser Einzelspulen beim innenliegenden Wicklungsteil (4) in einer von der Eingußöffnung der Gießform gebildeten Leiste auf dem Außenmantel des Gießharzkörpers untergebracht sind, und bei außenliegendem Wicklungsteil (5) in der die Netzanschlußklemmen (8) tragenden Verstärkung (10) des Gießharzkörpers liegen.

5. Trockentransformator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile (4, 5) sich in ihrer Einbaulage gegenseitig nicht berühren und Luftisolierstrecken erhalten bleiben.

6. Trockentransformator nach Anspruch 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , daß die zur Verbindung der Wicklungsteile (4, 5) dienenden Wickelleiterenden im Bereich der Stirnseiten der Gießharzkörper in Isolierschläuchen oder ähnlichem Isolierwerkstoff liegen, die während des Gießvorganges gleichzeitig als Dichtung zwischen dem Wickelleiterende und einer Gießform dienen.

7. Trockentransformator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt der Gießharzkörper angenähert einen Kreisring darstellt.

Zeichnung