Durchführungssystem

Abstract

 Ein Durchführungssystem (1) für einen Anschluss eines Trockentransformators (38) mit äußerer geerdeter Abschirmung (40), umfassend einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Stützisolator (2) mit durchgeführtem Innenleiter (4) zur Durchführung durch die Abschirmung (40), soll einerseits einen durchschlagsicheren Betrieb und andererseits eine besonders platzsparende Ausgestaltung eines Trockentransformators erlauben. Dazu umfasst das Durchführungssystem (1) einen scheibenförmigen Abschirmring (22), der aus einem isolierenden Material gefertigt ist und den Stützisolator (2) bündig umschließt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Durchführungssystem für einen Anschluss eines Trockentransformators mit äußerer geerdeter Abschirmung, umfassend einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Stützisolator zur Durchführung durch die Abschirmung.

[0002] Ein Trockentransformator ist ein Transformator, der keine flüssigen Isolierstoffe, wie z. B. Transformatorenöl enthält. Trockentransformatoren werden üblicherweise als Leistungstransformatoren, insbesondere als solche in elektrischen Energienetzen eingesetzt. Sie sind daher häufig dreiphasig als Dreiphasenwechselstrom-Transformator ausgeführt. Trockentransformatoren werden besonders dort eingesetzt, wo wegen der räumlichen Nähe zu Personen oder Sachwerten ölgefüllte Transformatoren nicht oder nur mit erheblichen Maßnahmen zum Brandschutz, wie z. B. Brandschutzwänden, aufgestellt werden können. Auch entfallen Ölauffanggruben zum Grundwasserschutz.

[0003] Trockentransformatoren werden wie bei flüssigkeitsgefüllten Transformatoren üblicherweise mit Zwei- oder Dreischenkeleisenkernen aus beidseitig isolierten Elektroblechen ausgeführt. Die Schenkel, die mit den Spulenwicklungen versehen werden, sind dabei beiderseits durch Joche miteinander verbunden. Es ist dabei zur Erhöhung der Sicherheit bekannt, die Schenkel mit einer äußeren Abschirmung zu versehen, die die Schenkel vollständig umschließt, aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt und geerdet ist.

[0004] Bei einem derartigen Trockentransformator mit äußerer geerdeter Abschirmung ist es notwendig, für die Anschlüsse der Spulenwicklungen entsprechende Öffnungen vorzusehen, da die Anschlüsse üblicherweise seitlich an den Schenkeln angeordnet sind. Die Anschlüsse müssen durch die Abschirmung geführt werden, was in der Regel durch entsprechende Stützisolatoren mit durchgeführtem Innenleiter erfolgt, mittels derer der Anschluss auf die Außenseite der Abschirmung durchgeführt wird.

[0005] Auf der Außenseite muss hierbei insbesondere bei Trockentransformatoren mit hohen Spannungen wegen der Durchschlaggefahr ein großer Abstand zwischen dem äußeren Anschluss am Stützisolator und der Abschirmung eingehalten werden. Dies bedingt die Verwendung entsprechend langer Stützisolatoren, die auf der Außenseite weit aus der Abschirmung ragen. Wegen Platzmangels am Aufstellort ist eine entsprechend lange Stützisolator-Durchführung aber oft nicht möglich.

[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Durchführungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, das einerseits einen durchschlagsicheren Betrieb und andererseits eine besonders platzsparende Ausgestaltung eines Trockentransformators erlaubt.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Durchführungssystem einen scheibenförmigen Abschirmring umfasst, der aus einem isolierenden Material gefertigt ist und den Stützisolator bündig umschließt.

[0008] Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass ein kürzerer Abstand zwischen äußerem Anschluss und Abschirmung realisiert und damit ein kürzerer Stützisolator verwendet werden könnte, wenn die Durchschlaggefahr durch die Luft durch eine zusätzliche, dazwischen angeordnete Isolierfläche gebannt werden könnte. Eine derartige Isolierfläche sollte aber besonders einfach zu befestigen sein. Dies kann durch einen Abschirmring realisiert sein, der den Stützisolator bündig umschließt und dadurch zum einen eine lückenlose, elektrisch dichte Isolierung zur Abschirmung erreicht und zum anderen einfach zu befestigen ist.

[0009] Aus Symmetriegründen ist der Abschirmring dabei vorteilhafterweise kreisscheibenförmig ausgebildet, um in alle Raumrichtungen eine ausreichende Isolierung zu gewährleisten. Vorteilhafterweise weist der Abschirmring dabei den mehrfachen Durchmesser des Stützisolators auf. Dies bezieht sich auf das aus axialer Richtung des Stützisolators gesehene Durchführungssystem. Der Abschirmring erstreckt sich also vom Rand des Stützisolators in jeder radialen Richtung mindestens noch über einen weiteren Durchmesser des Stützisolators.

[0010] In vorteilhafter Ausgestaltung verjüngt sich der Abschirmring zu seinem Außenrand hin. Mit zunehmendem Abstand vom Innenleiter des Stützisolators verlängert sich nämlich der Abstand eines Punktes auf der Oberfläche der Abschirmung zum Anschluss auf dem Stützisolator, so dass eine geringere Stützisolatorlänge erforderlich ist. Durch die Verjüngung wird der Abschirmring leichter und damit die mechanische Befestigung einfacher.

[0011] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Abschirmring aus Gießharz gefertigt. Gießharz weist den Vorteil auf, dass es durch die flüssige Verarbeitung komplett flexibel formbar ist. Der Abschirmring kann somit in einfacher Weise in einer Form gegossen werden. Weiterhin weist Gießharz den für diese Anwendung erforderlichen hohen Widerstand und eine entsprechende Durchschlagfestigkeit auf.

[0012] Weiterhin ist der Abschirmring vorteilhafterweise auf einem sich verjüngenden Abschnitt des Stützisolators angeordnet und mittels eines mit einer Anschlussfläche des Stützisolators verschraubten Pressteils formschlüssig fixiert. Hierdurch wird der Abschirmring in besonders einfacher Weise in axialer Richtung des Stützisolators fixiert. Durch die Verjüngung des Stützisolators kann der Abschirmring in radialer Richtung nicht über die Verjüngung hinaus verschoben werden. Ein entsprechend geformtes Pressteil, welches auf der Endfläche des Stützisolators verschraubt wird, fixiert den Abschirmring.

[0013] In vorteilhafter Ausgestaltung ist auf dem Pressteil ein mit dem Innenleiter des Stützisolators verbundener Anschluss angeordnet. Hierdurch ist der Anschluss für die Spulenwicklungen auch bei Anbringung eines derartigen Pressteils an der Außenseite des Stützisolators besonders gut erreichbar.

[0014] Ein Trockentransformator mit einer äußeren geerdeten Abschirmung umfasst vorteilhafterweise ein in einer Anschlussöffnung der geerdeten Abschirmung angeordnetes, oben beschriebenes Durchführungssystem. Der Abschirmring ist dabei auf der Außenseite der geerdeten Abschirmung angeordnet, die einen Schenkel des Trockentransformators umschließt.

[0015] Umfasst der Trockentransformator in der Abschirmung eine zweite Anschlussöffnung beträgt der Radius des Abschirmrings vorteilhafterweise mehr als ein Drittel des Abstandes der beiden Anschlussöffnungen. Hierdurch wird der verfügbare Raum für die Isolierung der Anschlüsse gegenüber der Abschirmung optimal ausgenutzt.

[0016] Weiterhin beträgt der Radius des Abschirmrings in diesem Fall weniger als die Hälfte des Abstandes der beiden Anschlussöffnungen. Hierdurch wird gewährleistet, dass über jedem der Anschlüsse ein derartiger Abschirmring angeordnet werden kann.

[0017] Ein nach der vorgenannten Art ausgebildeter Trockentransformator ist vorteilhafterweise für eine Nennspannung von mehr als 1 kV und/oder eine Nennleistung von mehr als 50 kVA ausgelegt. Gerade bei Trockentransformatoren dieser Leistungsklasse ist die oben beschriebene Ausbildung des Durchführungssystems durch die geerdete Abschirmung von erheblichem Vorteil.

[0018] Der Trockentransformator ist dabei vorteilhafterweise als Gießharztransformator ausgelegt, d. h. die Isolierung der Oberspannungswicklungen besteht aus Gießharz.

[0019] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Anordnung eines scheibenförmigen Abschirmrings um die die Anschlüsse durchführenden Stützisolatoren eines Trockentransformators die Länge der Stützisolatoren erheblich verkürzt werden kann und dadurch der Trockentransformator hinsichtlich seines Einbauortes wesentlich flexibler eingesetzt werden kann.

[0020] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1

ein Durchführungssystem für einen Anschluss eines Trockentransformators mit äußerer geerdeter Abschirmung im Längsschnitt,

FIG 2

das Durchführungssystem in radialer Aufsicht, und

FIG 3

einen Trockentransformator mit entsprechenden Durchführungssystemen an jedem seiner seitlichen Anschlüsse.

[0021] Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0022] Das im Folgenden beschriebene Durchführungssystem 1 ist für Gießharztransformatoren mit einer Nennspannung von mehr als 1 kV und/oder einer Nennleistung von mehr als 50 kVA ausgelegt und weist demnach eine entsprechende Größe auf. Es eignet sich damit insbesondere für Leistungstransformatoren in elektrischen Energienetzen.

[0023] Das Durchführungssystem 1 ist in der FIG 1 im Längsschnitt dargestellt. Links ist dabei die Innenseite des Transformators lokalisiert, rechts der Außenbereich. Zentrales, tragendes Bauteil ist dabei ein kreiszylinderförmiger Stützisolator 2 (Stützer), in dessen Achse ein elektrischer Innenleiter 4 angeordnet ist. An den Enden des Stützisolators 2, d. h. in den Grundflächen des Zylinders, ist der Innenleiter 4 mit einem in den Stützisolator 2 getriebenen metallischen Gewinde 5 verbunden. Auf der Außenseite ist der Stützisolator in einigem Abstand zu seinem äußeren Ende einteilig mit der innenliegenden Spule 6 des Transformators in einem Verguss aus Gießharz hergestellt. Der übrige Teil des Stützisolators 2 ist somit ebenfalls aus Gießharz gefertigt. In einer alternativen Ausgestaltung, die sich für besonders hohe Spannungen eignet, kann der Innenleiter 4 auch noch von einer zylindermantelförmigen, im Inneren des Stützisolators 2 konzentrisch um den Innenleiter 4 angeordneten geerdeten leitfähigen Abschirmung umgeben sein.

[0024] Der Stützisolator 2 dient im Wesentlichen dazu, einen elektrischen Kontakt zu den Drahtwicklungen bzw. der Spule 6 im Inneren des Transformators zu ermöglichen. Diese sind nämlich von einer geerdeten, metallischen Abschirmung umgeben, die als leitender Erdbelag 8 auf die mit Gießharz vergossene Spule 6 aufgetragen ist. Diese weist eine kreisrunde Öffnung auf, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Stützisolators 2 entspricht. Die Spule 6 ist von dem leitenden Erdbelag 8 bedeckt, der sich entlang des Mantels des Stützisolators 2 über einen kurzen Abstand bis zu einem O-Ring 10 erstreckt, der sich in einer Nut kreisförmig um den ganzen Stützisolator 2 erstreckt. Der O-Ring 10 ist aus einem leitfähigen Material gefertigt.

[0025] In einem Abstand zum O-Ring 10, der abhängig von der benötigten Durchschlagsfestigkeit gewählt wird, folgt ein verjüngter, aber weiterhin kreissymmetrischer Abschnitt des Stützisolators 2. In einer senkrechten Stufe 12 verringert sich der Durchmesser des Stützisolators 2 bis zum Ende des Stützisolators 2. In der radialen Mitte der in axiale Richtung weisenden Fläche der Stufe 12 ist ebenfalls eine um die Achse des Stützisolators 2 kreisförmig umlaufende Nut angeordnet, in die ein weiterer O-Ring 16 eingebracht ist.

[0026] Auf den Stützisolator 2 ist vom Ende her ein zylindermantelförmiger Silikonring 18 aufgeschoben. Sein Innendurchmesser entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser des verjüngten Abschnitts, beide Bauteile sind jedoch für eine Presspassung ausgelegt. Der Silikonring 18 ist auf seiner inneren und äußeren Mantelfläche 20 mit Fett eingeschmiert. Die axiale Länge des Silikonrings 18 entspricht im Wesentlichen der axialen Länge des verjüngten Abschnitts 12.

[0027] Auf den Silikonring 18 ist ein Abschirmring 22 geschoben, der im Wesentlichen kreisringartig geformt ist. Der Abschirmring 22 weist eine innere zylindermantelförmige Öffnung auf, deren Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Silikonrings 18 entspricht, beide Bauteile sind aber wiederum für eine Presspassung ausgelegt. Der Abschirmring 22 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Sein Außendurchmesser beträgt etwa das Dreifache des Außendurchmessers des Stützisolators.

[0028] Die axiale Dicke des Abschirmrings 22 an seiner mittigen Öffnung ist nur wenig geringer als die axiale Länge des Silikonrings 18. Zu seinem Außendurchmesser hin ist der Abschirmring 22 in seiner Dicke verjüngt. Er ist vollständig aus Gießharz gefertigt. Er weist auf der der Spule 6 zugewandten Seite hin teilweise Ausnehmungen 23 auf, die das Gewicht des Abschirmrings 22 reduzieren. Dennoch bleibt eine schirmförmige, entlang des Durchmessers durchgehende Fläche erhalten.

[0029] In das Gewinde 5 ist eine Schraube 24 geschraubt, die aus dem Gewinde 5 herausragt und zur Befestigung eines kreisscheibenförmigen Pressteils 16 dient. Hierzu ragt es durch eine Öffnung in der Mitte des Pressteils 16, in dem eine Mutter 28 angeordnet ist, so dass das Pressteil 26 axial auf den Stützisolator 2 geschraubt werden kann. Der Außendurchmesser des Pressteils 26 entspricht dem Durchmesser des Stützisolators 2 außerhalb des verjüngten Abschnitts 12, so dass das Pressteil den Durchmesser des verjüngten Abschnitts 12 überragt. Es entsteht wiederum eine Stufe 30. In der radialen Mitte der in axiale Richtung weisenden Fläche der Stufe 30 ist symmetrisch zur anderen Stufe 14 eine um die Achse des Stützisolators 2 kreisförmig umlaufende Nut angeordnet, in die ein weiterer O-Ring 32 eingebracht ist.

[0030] Durch das Aufschrauben des Pressteils 26 auf das Ende des Stützisolators 2 wird der Abschirmring 22 beidseitig von den O-Ringen 16, 32 kontaktiert und so in axialer Richtung fixiert. Der äußere elektrische Anschluss 34, der elektrisch mit dem Innenleiter 4 verbunden ist, ist auf der Außenseite des Pressteils 26 angeordnet. Der Anschluss 34 kann mit einer Abdeckkappe 36 versehen sein, die in FIG 1 nur gestrichelt dargestellt ist.

[0031] FIG 2 zeigt das Durchführungssystem 1 aus Richtung A, d. h. axial von außen, allerdings ohne aufgebrachtes Pressteil 28. Zu erkennen ist der kreisförmige Durchmesser des Abschirmrings 22 sowie des Silikonrings 18. Weiterhin ist die Endgrundfläche des Stützisolators 2 mit dem Gewinde 5 gezeigt. FIG 2 illustriert zudem, dass die Ausnehmungen 23 tortenstückartig ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 23 sind aber von außen wie oben erläutert natürlich nicht sichtbar.

[0032] FIG 3 zeigt schließlich einen Trockentransformator 38, der als Gießharztransformator ausgelegt ist. Er verfügt über einen aus Elektroblechen geschichteten Eisenkern. Der Eisenkern des Trockentransformators 38 weist drei zueinander parallele, mit Drahtwicklungen bewickelte Schenkel auf, die jeweils von einer zylindermantelförmigen, geerdeten Abschirmung 40 umgeben sind. Die Schenkel sind an ihren Enden durch Joche 42 miteinander verbunden.

[0033] An jedem der Schenkel befinden sich seitlich je zwei Anschlussöffnungen für Anschlüsse der innenliegenden Wicklungen in der Abschirmung 40, die mit dem oben beschriebenen Durchführungssystem 1 ausgebildet sind. Die Anschlussöffnungen liegen dabei jeweils mittig in der oberen und unteren Hälfte der Schenkel. Die Position der Stützisolatoren 2 hängt hierbei von den elektrischen Abständen zwischen den Stützisolatoren 2 und den Abständen zu äußeren geerdeten Teilen, z. B. Pressrahmen ab. Die Bauhöhe der Spule 6 ist ebenfalls ein Kriterium. Bezogen auf den Abstand der Anschlussöffnungen auf einem Schenkel beträgt der Radius des Abschirmrings 22 jedes Durchführungssystems 1 zwischen einem Drittel und der Hälfte des Abstandes zwischen diesen Anschlussöffnungen.

Ansprüche

1. Durchführungssystem (1) für einen Anschluss eines Trockentransformators (38) mit äußerer geerdeter Abschirmung (40), umfassend einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Stützisolator (2) mit durchgeführtem Innenleiter (4) zur Durchführung durch die Abschirmung (40), wobei das Durchführungssystem (1) einen scheibenförmigen Abschirmring (22) umfasst, der aus einem isolierenden Material gefertigt ist und den Stützisolator (2) bündig umschließt.

2. Durchführungssystem (1) nach Anspruch 1, bei dem der Abschirmring (22) kreisscheibenförmig ausgestaltet ist.

3. Durchführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Abschirmring (22) den mehrfachen Durchmesser des Stützisolators (2) aufweist.

4. Durchführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der Abschirmring (22) zu seinem Außenrand hin verjüngt.

5. Durchführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Abschirmring (22) aus Gießharz gefertigt ist.

6. Durchführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Abschirmring (22) auf einem sich verjüngenden Abschnitt (12) des Stützisolators (2) angeordnet ist, und mittels eines mit einer Anschlussfläche des Stützisolators (2) verschraubten Pressteils (26) formschlüssig fixiert ist.

7. Durchführungssystem (1) nach Anspruch 6, bei dem auf dem Pressteil (26) ein mit dem Innenleiter (4) des Stützisolators (2) verbundener Anschluss (34) angeordnet ist.

8. Trockentransformator (38) mit einer äußeren geerdeten Abschirmung (40), umfassend ein in einer Anschlussöffnung der geerdeten Abschirmung (40) angeordnetes Durchführungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Abschirmring (22) auf der Außenseite der geerdeten Abschirmung (40) angeordnet ist.

9. Trockentransformator (38) nach Anspruch 8, umfassend mindestens eine zweite Anschlussöffnung, wobei der Radius des Abschirmrings (22) mehr als ein Drittel des Abstandes der beiden Anschlussöffnungen beträgt.

10. Trockentransformator (38) nach Anspruch 8 oder 9, umfassend mindestens eine zweite Anschlussöffnung, wobei der Radius des Abschirmrings (22) weniger als die Hälfte des Abstandes der beiden Anschlussöffnungen beträgt.

11. Trockentransformator (38) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ausgelegt für eine Nennspannung von mehr als 1 kV und/oder eine Nennleistung von mehr als 50 kVA.

12. Trockentransformator (38) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, der als Gießharztransformator ausgelegt ist.

Zeichnung