SHEET-WOUND COIL FOR A TRANSFORMER FILLED WITH A LIQUID DIELECTRIC

Abstract: 1. Sheet-wound coil (21, 22) for a transformer with an insulating liquid or a reactor with an insulating liquid with at least one cooling element (10, 25, 26, 27, 28) disposed between two consecutive turns or sections of such two turns of the coil sheet (30, 31) or within the innermost turn of the coil sheet or outside the outermost turn of the coil sheet, which cooling element comprises elongated parallel spacers (11), being connected with one another and being laterally spaced apart from one another and keeping apart said two turns or sections of said two turns of the sheet to form channels (32, 33) between the two turns, or which cooling elements form channels within the innermost turn of the sheet, or which cooling elements form channels outside the outermost turn of the sheet, all these channels being provided to conduct insulating liquid from one endface of the sheet-wound coil to its other endface, whereby the spacers (11) are laterally joined by connecting means (12) each connecting means being spaced from the mathematical planes in which the sheet-confronting faces of the spacers (11) are located, characterized in that the cooling element (10) consists of a plate of pressboard (13), in which grooves (16, 18) are provided from both sides, so that the material remaining at the sides of the grooves constitutes the spacers (11) and the material remaining at the bottom of the grooves constitutes said connecting means (12).

Description: Bandwicklung für einen flüssigkeitsisolierten Transformator Die Erfindung betrifft eine Bandwicklung für einen flüssigkeitsisolierten Transformator gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Es ist bekannt, die inneren Bereiche einer Bandwicklung eines flüssigkeitsisolierten Transformators oder einer flüssigkeitsisolierten Drossel dadurch zu kühlen, dass die Isolierflüssigkeit durch besondere in der Wicklung angeordnete Kanäle zirkuliert wird. Bei einer bekannten Kon- struktion zur Schaffung von Kühlkanälen, die sich von dem einen stirnseitigen Ende der Wicklung zum anderen stirnseitigen Ende der Wicklung erstrecken, werden parallel zur Symmetrieachse der Wicklung im Abstand voneinander Rippen aus Pressspan zwischen zwei benachbarten Windungen der Bandwicklung angeordnet. Um das Anbringen der Rippen mit einem angemessenen Arbeitsaufwand zu ermöglichen, sind die Rippen dabei zur Bildung einer sogenannten Rippenmatte auf eine Seite ei nes Pressspanbogens geleimt, wodurch der Pressspanbogen eine an der Wiclung anliegende Wand im Kanal bildet. Rippen werden auch in Barrierenisolationen aus Pressspan- bögen und Öl zwischen Teilen mit unterschiedlichem Potential, wie z. B. zwischen einer Wicklungsspule und einer ausserhalb derselben liegenden anderen Wicklungsspule in einem Transformator,verwendet, um in der Barrierenisolation den erforderlichen Abstand zwischen den Pressspanbögen zu schaffen. Als Ersatz für solche Barrierenisolationen hat man für zylindrische Barrierenisolationen die Verwendung korrugierter (gewellter) Pressspanbögen zusammen mit glatten Pressspanbögen vorgeschlagen, wobei die letztgenannten zwischen den korrugierten Bögen angeordnet sind. Durch die glatten Bögen wird sichergestellt, dass Wellenberge eines korrugierten Bogens nicht in Wellentäler eines angrenzenden korrugierten.Bogens fallen, so dass zwischen den Bögen in Längsrichtung verlaufende Kanäle für das öl gebildet werden. Korrugierte Pressspanbögen sind zur Bildung von Kühlkanälen in Bandwicklungen nicht geeignet, da sie keine genügende Formfestigkeit haben. Rippen oder alternative Bauteile zur Bildung von Kühlkanälen in einer Bandwicklung müssen nämlich einem hohen Druck standhalten. Dies hängt einerseits damit zusammen, dass das bandförmige Material mit Zugvorspannung gewickelt werden muss, um einen so grossen radialen Druck zu erzeugen, dass die Wicklung homogen wird und auch dann kein Spiel aufweist, wenn der Leiter beim Aufwickeln nicht ganz eben ist, und andererseits damit, dass bei Kurzschlüssen grosse radial gerichtete Kräfte auftreten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandwicklung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die Kühlelemente sowohl hinsichtlich ihrer Herstellung als auch ihrer Beschaffenheit den bekannten Kühlelementen überlegen sind. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Bandwicklung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher er findungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird im Unteranspruch genannt. Durch die Erfindung ist es möglich, die Kühlung einer Bandwicklung durch Verwendung eines Kühlelementes vorzunehmen, welches gegenüber der bekannten Rippenmatte erhebliche Vorteile hat. Das gemäss der Erfindung verwendete Kühlelement bewirkt eine bessere Kühlung, da es einen direkten Kontakt zwischen der Isolierflüssigkeit und der Wicklung ermöglicht, d. h., zwischen Isolierflüssigkeit und Wicklungsmaterial ist keine Pressspanschicht mehr vorhanden. Ausserdem ist das Kühlelement billiger als die bekannte Rippenmatte, da bei ihm im Gegensatz zur Rippenmatte, bei der die Rippen manuell auf den Pressspanbogen geklebt werden müssen, maschinelle und kontinuierliche Herstellungsverfahren möglich sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei dem Kühlelement nach der Erfindung im Gegensatz zur Rippenmatte kein Leim verwendet wird, dessen Anwesenheit die dielektrische Festigkeit verschlechtern kann. Ausserdem hat das neue Kühlelement im Gegensatz zu korrugierten Bögen eine ausreichende Formfestigkeit. Eine bevorzugte Ausführungsform des Kühlelementes besteht aus einer Pressspanscheibe, bei der auf beiden Seiten, zum Beispiel durch Fräsen, Nuten eingearbeitet sind, wobei das verbleibende Material an den Seiten der Nuten die Distanzelemente bildet und das verbleibende Material am Boden der Nuten die Verbindungsstücke bildet. Ein solches Kühlelement kann auf einfache Weise hergestellt werden, beispielsweise dadurch, dass die Pressspanscheibe an mehreren an ihrer Unterseite und mehreren an ihrer Oberseite angebrachten parallelen Sägeblättern vorbeigeführt wird. Der beim Sägen anfallende Abfall kann zur Herstellung neuer Pressspanscheiben verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, anderes Material als Pressspan für die Kühlelemente zu verwenden. Unter anderem können verschiedene Thermoplaste, wie Polyäthylenglykolterephta lat, Polykarbonat und Polyimid verwendet werden, die eventuell mit fibrösen oder pulverförmigen Füllmitteln, wie Glasfaser oder Kreide versetzt sind. Kühlelemente aus Thermoplasten werden vorzugsweise durch Strangpressen geformt, können jedoch auch aus Platten in der für Pressspan erläuterten Weise mit Wiederverwendung des beim Sägen anfallenden Abfalls hergestellt werden. Es ist auch möglich, härtbare Kunststoffe, z. B. glasfaserarmierten Polyester, und in bestimmten Fällen auch Holz für die Kühlelemente zu verwenden. Auch kann man metallisches Material, wie z. B. Aluminium, für die Kühlelemente verwenden unter der Voraussetzung, dass das Kühlelement auf beiden Seiten von Isoliermaterial umgeben ist und dass es nicht eine geschlossene Windung (Kurzschlusswindüng) in der Wicklung bildet. Es kann dabei eine Windung, einen Teil einer Windung oder mehrerer Windungen des Leitermaterials in der Bandwicklung ersetzen, indem das Kühlelement mit dem Leitermaterial längs zweier zur Wicklungsrichtung des Bandes senkrecht verlaufender Kanten verbunden wird. Das Band der Bandwicklung besteht aus einem schichtförmigen elektrischen Leitermaterial und wenigstens auf einer Seite dieses Leitermaterials angebrachtem schichtförmigem Isoliermaterial. Bei dem Leitermaterial handelt es sich vorzugsweise um eine Metallfolie, wie z. B. einer Aluminium- oder Kupferfolie, die bei Starkstromtransformatoren (Leistungstransformatoren) normalerweise eine zwischen 5 und 3000 um liegende Dicke hat. Das Isoliermaterial ist vorzugsweise ein Film aus Polymer, der eine Dauertemperatur von wenigstens 90 0C verträgt. Als Beispiel für geeignete Polymere für den Film können u.a. Polyäthylenglykolterephtalat, Polykarbonat und Polyimid genannt werden. Eine geeignete Dicke des Films liegt zwischen 5 - 200/um, vorzugsweise zwischen 10 - 100zum. Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Kühlelementes für eine Bandwicklung gemäss der Erfindung im Schnitt senkrecht zur Längsachse der Band wicklung, für die das Kühlelement bestimmt ist, Figur 2 schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung des Kühlelementes gemäss Figur 1, Figur 3 einen Querschnitt durch einen Schenkel eines Transformators mit zwei Bandwicklungen gemäss der Erfindung, Figur 4 den Transformatorschenkel gemäss Figur 3 in seitlicher Schnittdarstellung einschliesslich der an den Schenkeln sich anschliessenden Jochteile, Figur 5 im grösseren Massstab einen Schnitt durch einen Teil einer der Wicklungen gemäss Figur 3 und 4 senkrecht zur Längsachse der Bandwicklung. Das Kühlelement 10 nach Figur 1, das in einem Schnitt senkrecht zur Längsrichtung gezeigt wird, besteht aus Distanzelementen 11, die sich entlang der gesamten Länge des Kühlelementes erstrecken, sowie zwischen den Distanzelementen 11 angeordneten Verbindungsstücken 12, die sich ebenfalls entlang der gesamten Länge des Kühlelementes erstrecken. Die Höhe h der Distanzelemente beträgt zweckmässig 1 - 10 mm und vorzugsweise 2 - 6 mm. Der Abstand d zwischen benachbarten Distanzelementen beträgt zweckmässig 1 - 10 mm und vorzugsweise 2 - 6 mm. Die Dicke t der Verbindungsstücke beträgt zweckmässig 0,05 - 5 mm und vorzugsweise 0,1 - 3 mm, jedoch höchstens 90 % der. Höhe h der Distanzelemente. Die Herstellung eines Kühlelementes nach Figur 1 kann mit Vorteil in der in Figur 2 angedeuteten Weise geschehen, wenn das Kühlelement aus Pressspan besteht. Eine Pressspanplatte 13 wird zwischen Stützrollen 14 an mehreren auf der Oberseite der Pressspanplatte angeordneten parallelen Sägeblättern 15 vorbeigeführt, welche die in Figur 1 mit 16 bezeichneten Nuten in die Platte einarbeiten. Entsprechend werden an der Unterseite der Pressspanscheibe durch die parallel angeordneten Sägeblätter 17 die in Figur 1 mit 18 bezeichneten Nuten in die Pressspanplatte eingearbeitet. Das seitlich der Nuten stehenbleibende Material auf der Ober- und Unterseite der Pressspanscheibe bildet die Distanzelemente 11, während das verbleibende Material am Boden der Nuten die Verbindungsstücke 12 bildet, von denen in Figur 2 eines gestrichelt dargestellt ist. Die Figuren 3 und 4 zeigen einen Schenkel 19a sowie das obere und untere Joch 19b und 19c des Eisenkerns eines Starkstromtransformators. Auf dem Schenkel 19a sitzt die als Niederspannungswicklung ausgebildete Innenwicklung 21, die von der als Hochspannungswicklung ausgebildeten Aussenwicklung 22 umgeben ist. Beide Wicklungen sind als Bandwicklungen aufgebaut. Die beiden Wicklungen sind koaxial angeordnet, und zwischen ihnen wird ein zylinderringförmiger Raum gebildet, in dem Rippen 23 aus Pressspan, Bakelit oder glasfaserarmiertem Polyester parallel zur Längsachse der Wicklungen angebracht sind. Die Innenwicklung ist auf einen Formzylinder 24 gewickelt. In der Innenwicklung sind zwei Kühlelemente 25 und 26 und in der AuRen- wicklung zwei Kühlelemente 27 und 28 gemäss der Erfindung angeordnet. Diese Kühlelemente sind alle von gleicher Art, weshalb nur eines von ihnen, das mit 25 bzeichnet ist, in grösserem Massstab in Figur 5 zusammen mit den unmittelbar umgebenden Teilen der Wicklung 21 dargestellt ist. Die Wicklung 21 ist (Figur 5) aus mehreren Windungen eines Bandes aufgebaut, das aus einer Metallfolie 30 und einem Isolierfilm 31 besteht. Zwischen zwei aufeinander folgenden Windungen des Bandes ist ein Kühlelement 10 der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Art angeordnet, wobei die Distanzelemente 11 und die Verbindungsstücke 12 parallel zur Achse der Wicklung verlaufen und sich über die gesamte axiale Länge der Wicklung erstrecken. Die Distanzelemente haben in dem Ausführungsbeispiel eine Höhe h von 4 mm und eine Breite b von 3 mm, und der Abstand d zwischen ihnen beträgt 4 mm. Die Dicke t der Verbindungsstükke beträgt 0,2 mm. Wie aus der Figur hervorgeht, halten die Distanzelemente die ihnen benachbarten Windungen des Bandes in der Wicklung auf Abstand, so dass Kanäle 32 und 33 gebildet werden. Isolierflüssigkeit, wie z. B. Transformatorenöl, wird durch diese Kanäle in der Wicklung 21. (und entsprechend in der Wicklung 22) geleitet. Die Isolierflüssigkeit wird von einer an einer Stirnfläche 35 der Wicklung angeordneten ringförmigen Flüsssigkeitszu fuhrvorrichtung 34 zu der anderen Stirnfläche 36 der Wicklung geleitet (Figur 4). Dadurch, dass die Verbindungsstücke 12 einen Abstand von der (gedachten) Ebene haben, in der diejenigen Flächen der Distanzelemente 11 liegen, die auf das Band der Wicklung gerichtet sind und an diesem Band anliegen, kommt die Isolierflüssigkeit in den Kanälen 32 und 33 in direkten Kontakt mit dem Band der Wicklung, d. h. zwischen diesem Band und der Isolier flüssigkeit ist keine Pressspanschicht vorhanden. Hierdurch wird eine ausserordentlich wirksame Kühlung der Wicklung erreicht. Die Strömung der Isolierflüssigkeit kann durch eine Pumpe erzwungen werden, die in einem Strömungskreis angeordnet ist, zu dem ausserdem die Zuführvorrich tung 34, die Kühlkanäle 32 und 33 in den Wicklungen und der Raum 37 ausserhalb der Wicklungen im Transormatorkessel gehören. Die Distanzelemente 11 mit den Verbindungsstücken 12 können auch in anderer Weise, beispielsweise spiralförmig zwischen den Bandwindungen von einer Stirnfläche 35 zur anderen Stirnfläche 36 verlaufend, angeordnet sein. Ferner brauchen sich die Verbindungsstücke 12 nur längs eines Teils der Länge der Distanzelemente zu erstrecken; sie können beispielsweise aus kurzen Stücken bestehen, zwischen denen Lücken frei von Distanzelementmaterial liegen. Hierdurch werden Verbindungen zwischen den Kanälen 32 und 33 geschaffen. Ferner können die Distanzelemente 11 mit querverlaufenden Kerben, Löchern oder sonstigen Ausnehmungen versehen sein, über die eine Verbindung zwischen in tangentialer Richtung der Wicklung benachbarten Kanälen 32 und/oder Kanälen 33 zustande kommt. Das Kühlelement braucht auch nicht aus einer einzigen integralen Einheit zu bestehen, die sich von dem einem stirnseitigen Ende der Wicklung zum anderen erstreckt. Vielmehr kann das Kühlelement aus mehreren in Achsrichtung der Wicklung kürzeren Teilen bestehen, die in Achsrichtung der Wicklung hintereinander angeordnet sind. Das Kühlelement braucht auch nicht in Wicklungsrichtung des Bandes (Umfangsrichtungs) als ein einziges integrales Teil ausgebildet zu sein, sondern es kann aus mehreren in der genannten Richtung hintereinander angeordneten Teilen bestehen. Das Kühlelement braucht auch nicht zwischen zwei benachbarten Windungen der Bandwicklung angeordnet zu werden. Vielmehr kann das Kühlelement nach der Erfindung auch innerhalb der innersten Windung einer Bandwicklung angeordnet werden, z. B. zwischen dem Formzylinder 24 und der Wicklung 21, und/oder ausserhalb der äussersten Windung einer Bandwicklung angeordnet werden, z. B. zwischen der Wicklung 21 und den Rippen 23.

Claims: Patentansprüche: 1. Bandwicklung (21,- 22) für einen flüssigkeitsisolierten Transformator oder eine flüssigkeitsisolierte Drossel mit mindestens einem Kühlelement (10, 25, 26, 27, 28), das zwischen zwei aufeinander folgenden Windungen oder Teilen solcher Windungen des Wicklungsbandes (30, 31) oder innerhalb der innersten Windung des Wicklungsban des oder ausserhalb der äussersten Windung des Wicklungs bandes angeordnet ist, welches Kühlelement miteinander verbundene, langgestreckte, parallele und mit seit lichem Abstand voneinander angeordnete Distanzelemente (11) enthält, welche die beiden Windungen beziehungs weise die Teile der beiden Windungen des Bandes auf Abstand voneinander halten zur Bildung von Kanälen (32, 33) zwischen den beiden Windungen, beziehungswei se welche Kühlelemente Kanäle innerhalb der innersten Windung des Bandes bilden, beziehungsweise welche Kühl elemente Kanäle ausserhalb der äussersten Windung des Bandes bilden, jeweils zum Transport von Isolierflüs sigkeit von der einen Stirnseite der Bandwicklung zu ihrer anderen Stirnseite, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (11) in seitlicher Richtung durch Verbindungsstücke (12) miteinander Verbunden sind, die derart angeordnet sind, dass sie einen Abstand von den gedachten Ebenen haben, in welchen die auf das Band gerichtete Flächen der Distanzelemente (11) liegen. 2. Bandwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (10) aus einer Pressspanplatte (13) besteht, in der auf beiden Seiten Nuten (16, 18) einge arbeitet sind, wobei das verbliebene Material an den Seiten der Nuten die Distanzelemente (11) und das verbliebene Material am Boden der Nuten die Verbindungsstücke (12) bilden.

Inventors: LUNDSTROM, LENNART, Lundström, Lennart
Applicants: ASEA AB
Application year: 1981
Main classification: H01F27
IPC codes: H01F27