TRANSFORMER OR CHOKE COIL

Abstract: 1. Transformer or reactor with at least one sheet winding (11, 12) built up of several radially coiled turns of a sheet comprising a metal foil (15) and at least two polymer films (16, 17), the metal foil acting as conductor and the polymer films acting as insulation between the conductors of the winding, with spaces (19) between each other facing surfaces of the metal foil and the polymer film and/or between each other facing surfaces of two polymer films, which spaces communicate with the space (21) outside of said sheet winding via the end faces (22, 23, 24, 25) of the sheet winding, characterized in that the polymer films comprise, embedded therein, homogeneously distributed grains of an inorganic filler material, which grains create irregular elevations on the polymer films.

Description: Transformator oder DrosselsPule Die Erfindung betrifft einen Transformator oder eine Dros selspule gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine Bandwicklung für einen Transformator oder eine Dros selspule besteht normalerweise aus einer Vielzahl von Windungen eines Bandes, das aus einer Metallfolienschicht und einer Isolationsschidht zusammengesetzt ist, wobei die Isolationsschicht einen Polymerfilm und Zellulosepapier umfasst. Die Bandwicklung wird nach dem Trocknen mit einer Isolierflüssigkeit imprägniert, damit alle in der Bandwicklung vorhandenen Hohlräume ausgefüllt werden und so ein Glimmen vermieden wird. Da die Bandwicklung eine Breite von einigen Metern haben kann und mit Vorspannung gewickelt sein kann, handelt es sich beim Trocknen und Imprägnieren um komplizierte und zeitraubende Arbeitsvorgänge. Die Anwendung von Papier in der Windungsisolation ist an sich unerwunscht, weil es in hohem Masse dazu beiträgt, den Trocknungsvorgang der Bandwicklung zu verlängern, und weil es die Abmessungen eines Transformators gegebener Leistung vergrössert. Man konnte auf den Einsatz von Papier jedoch bisher nicht verzichten, da es ohne seine Fähigkeit, Isolierflüssigkeit in die inneren Teile der Wicklung zu saugen, nicht möglich ist, eine ausreichende Imprägnierung der Bandwikung zu erreichen. Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, einen Transfor- mator oder eine Drosselspule der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der in der Bandwicklung kein Papier für die Windungsisolation verwendet wird, trotzdem aber eine gute Imprägnierung der Bandwicklung erreichbar ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Transformator oder eine Drosselspule der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterblldungen der Erfin- dung wird in den tUnterensprü;nen genannt. Durch die Erfindung wird nicht nur der Verzicht auf Papier in der Windungsisolation ermöglicht, sondern es wird auch die Gefahr einer Beschädigung der Wicklung vermindert, die einerseits durch Mettallpartikel verursacht werden kann, welche bei der Fertigung in die Wicklung gelangen, und andererseits durch plastische Verformung von Polymermaterial in der Wicklungsisolation verursacht werden kann. Bei der werkstattmäBigen Fertigung einer Wicklung ist es praktisch unmöglich, das Eindringen kleiner Metallpartikel, wie z.B. Partikel aus Eisen, Kupfer oder Aluminium, aus der Umgebung in die Wicklung zu vermeiden. Derartige in Werkstätten vorkommende Partikel haben oft scharfe Kanten welche die Isolation beschädigen können und - wenn sie gross genug sind die Isolation zwischen zwei Windungen durchschneiden können, so dass zwischen den Metallfolienleitern benachbarter Windungen entweder sofort oder nach einer gewissen Betriebszeit ein Kurzschluss auftreten kann. Weil auch sehr kleine Partikel, die etwa in einer der Isolationsdicke entsprechenden Grössenordnung liegen, die bedeutend unter 100ssum liegen kann, Schäden der vorgenannten Art verursachen können, ist es in der Praxis ausserordentlich schwierig, und zwar auch bei Anwendung kostspieliger Reinigungsanlagen, die Beschä digung der Wicklung durch Metallpartikel völlig zu verhindern. Eine plastische Verformung von Polymermaterial in der Wicklung kann zu einer Verkleinerung der Isolationsabstän- de führen und damit zu grösseren Schwierigkeiten bei der Erreichung einer vollständigen Imprägnierung der Wicklung. In einer Bandwicklung hat die Metallfolie, beispielsweise eine Kupfer- oder Aluminiumfolie, normalerweise eine Dicke von 5 bis 3000 m und vorzugsweise eine Dicke von 50 bis 1000 m. Der Polymerfilm soll einer Dauertemperatur von mindestens 900C standhalten können. Als Beispiel für geeignete Polymere im Film können Polyäthylenglykolterephtalat, Polybutylenglykolterephtalat, Polycarbonat, Polyimid, Zel luloseazetat und Polyamid genannt werden. Eine zweckmässige Dicke des Films sind 5 bis 200 m, vorzugsweise 10 bis 100 m. Der Polymerfilm ist vorzugsweise breiter als die Me Metallfolie, so dass der Polymerfilm über die Ränder der Metallfolie hinausragt, so dass elektrische Uberschläge zwischen Folienwindungen oder längs der Wicklungskante verhindert werden. Besonders wird ein Film aus Polyäthylenglykolterephtalat bevorzugt, da ein solcher Film die notwendigen Anforderungen in thermischer, mechanischer und elektrischer Hinsicht sowie hinsichtlich seiner Beständigkeit gegen Transformatorenöl und anderen in Transformatoren verwendeten Isolierflüssigkeiten erfüllt. Bei dem Füllmittel kann es sich u.a. um Körner aus Siliziumdioxyd, Aluminiumoxyd, Kaolin, Dolomit und Kalk handeln. Dadurch, dass die Körner aus anorganischem Material bestehen, haben sie eine ausreichende Härte, um die Beschädigungsgefahr durch Metallpartikel in der Wicklung zu verringern sowie auch die Gefahr zu verringern, dass durch plastische Verformung des Polymers der vorgegebene Abstand zwischen benachbarten Metallfolienwindungen in der Wicklung nicht eingehalten wird. Der Gehalt an Füll mittel beträgt 0,5 5 %, vorzugsweise 0,5 - 2,5 des vom Polymer und dem Füllmittel eingenommenen 9esamtvolumens. Wenigstens ein Teil der Körner, vorzugsweise mindestens 25 % des von den Körnern eingenommenen Gesamtvolumens, hat eine Grösse von mehr als 1 m und vorzugsweise eine Grösse von 2 bis 15 m, una vorzugsweise wenigstens 5 % des Gesamtvolumens der Körner haben eine Grösse von wenigstens 5 a. Ein Teil der Körner kann eine Grösse bis zu wenigstens 25j1ì haben. Die unregefflLmässigen Erhöhungen können eine unterschiedliche Höhe haben Der Hauptteil des in den Erhöhungen enthaltenen Materials ist vorzugsweise in solchen Erhöhungen enthalten, deren Höhe zwischen 0,5 und 5 m 1 liegt, bezogen aul das nied- rigste Niveau an der Oberfläche des Films. Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Transformator schenkel, auf dem zwei Bandwicklungen sitzen, Fig. 2 in verkleinertem Massstab den Gegenstand nach Fig. 1 im Längsschnitt, Fig. 3 In vergrössert ein Massstab einen Ausschnitt aus eInem Schnitt durch eine der Wicklungen gemäss Fig 1 und 2, der senkrecht zur Längsachse der Wicklung verläuft. Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Schenkel 10a sowie Teile des oberen und unteren Jochs 10b und 10c eines Eisenkerns für einen Starkstromtransformator. Der Schenkel 1 0a wird von einer als Niederspannungswicklung ausgebildeten Innenwicklung 11 und einer als Hochspannungswicklung ausgebildeten Aussenwicklung 12 umgeben. Beide Wicklungen sind Bandwicklungen, die mit Vorspannung gewickelt sind. Beide Wick lungen sind koaxial zueinander angeordnet, wobei sich zwischen ihnen ein zylinderringförmiger Raum bildet, in dem Rippen 13 aus Pressspan, Bakelit oder glasfaserarmiertem Polyester parallel zur Längsachse der Wicklungen angeordnet sind. Die Innenwicklung ist auf einen Formzylinder 14 gewickelt. Die Wicklungen 11 und 12 sind gemäss Figur 3 aus vielen Windungen eines Bandes aus einer Aluminiumfolie 15 und aus zwei Filmen 16 6 und 17 aus Polyäthylenglykolterephthalat auf- gebaut, das 0.9 Volumenprozent Siliziumdioxyd in Form von im Film homcgen verteilten Körnern enthalt, von denen die grössten Körner eine Grösse von 10 ssIm haben. 80 C/o des Gesamt- volumens der Körner haben eine Grösse von wenigstens 2 m und 20 % des Gesamtvolumens der Körner haben eine Grösse von wenigstens 5/i Alternativ können die grössten Körner eine Grösse von ungefähr 25 m haben. Die Polymerfilme haben Unebenheiten an der Oberfläche in Form von Erhöhungen 18, wobei die Höhe für den Hauptteil dieser Erhöhungen im Bo reich zwischen 0,5 bis 5 m liegt. Die Dicke der Aluminiumfolie beträgt 300 m, und die Dicke jedes der Polymerfilme beträgt 25 m. Die Räume 19 zwischen den einander zugewandten Flächen der Metallfolie und eines Polymerfilms bzw. zweier Polymerfilme stehen mit dem Raum 21 ausserhalb der Stirnflächen 22 und 23 bzw. 24 und 25 der Wicklungen 11 und 12 in Verbindung. Bei der Herstellung des beschriebenen Transformators werden die Wicklungen bei erhöhter Temperatur vakuumgetrocknet und danach mit einer geeigneten Isolierflüssigkeit, wie z.Ei, Transformatorenöl, oder einem geeigneten Isoliergas, wie z.B. SF6, vakuumdruckimprägniert. Statt der zwei Polymerfilme können drei oder mehrere neben- einander angeordnete Polymerfilme verwendet werden.

Claims: Patentansprüche 1. Transformator oder Drosselspule mit mindestens einer Bandwicklung (11, 12), die aus mehreren radial über ein ander gewickelten Windungen eines eine Metallfolie (15) und mindestens zwei Polymerfilme (16, 17) enthaltenden Bandes aufgebaut ist, wobei die Metallfolie als Leiter dient und die Polymerfilme als Isolation zwischen den Windungsleitern dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerfllme in ihnen eingebettete homogen verteilte Kör- ner eines anorganischen Füllmittels enthalten und dass beide Oberflächen der Filme derart unregelmässige Erhö hungen (18) aufweisen, dass zwischen einander zugewandten Flächen der Metallfolie und eines Polymerfilms und/oder zwischen einander zugewandten Flächen zweier Polymerfilme Räume (19) vorhanden sind, welche über die Stirnflächen (22, 23, 24, 25) der Bandwicklung mit dem Raum (21) ausserhalb der Bandwicklung in Verbindung stehen. 2. Transformator oder Drosselspule nach Anspruch 1, dadicr' gekennzeichnet, dass die Polymerfilme aus Polyathylengly kolterephtalat bestehen 3. Transformator oder Drosselspule nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füll- mittel zumindest im wesentlichen aus Siliziumdioxyd be steht. 4. Transformator oder Drosselspule nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, , dadurch gekennzeichnet, dass das Füll- mittel 0,5 bis 5 Prozent des gesamten von Polymer ¯amd Füllmittel eingenommenen Volumens einnimmt. 5. Transformator oder Drosselspule nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenig stens 25 % des Gesamtvolumens der Körner eine Grosse von über 1 tm haben. 6. Transformator oder Drosselspule nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenig stens 25 des Gesamtvolumens der Körner eine Grösse vor 2 - 15 pm haben. 7. Transformator oder Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil des Materials, welches die Erhöhungen bildet, zu solchen Erhöhungen gehört, deren Höhe, bezogen au9 das niedrigste Niveau der Oberfläche des Films, zwischen 0,5 - 5 m liegt.

Inventors: BJORKLUND, ANDERS, WIDELL, MARJA, DIPL.-ING., Björklund, Anders
Applicants: ASEA AB
Application year: 1982
Main classification: H01F27
IPC codes: H01F5, H01F27