EP0170170B1

EP0170170B1 - Lagenwicklung für Transformatoren

Info

Publication number: EP0170170B1
Application number: EP85109066A
Authority: EP
Inventors: Herbert Mössinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-08-02
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1987-11-04
Also published as: ATE30650T1; DE3428613A1; EP0170170A1; DE3560927D1; BR8503642A

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagenwicklung für Transformatoren mit stirnseitigen, eine Zusatzisolierung zur Wickelleiterisolierung aufweisenden Ausleitungen aus radial auf beiden Seiten von weiteren Wicklungslagen flankierten Wicklungslagen und mit zwischen den Wicklungslagen durch eine Isolierwand voneinander getrennten, radial übereinanderliegenden durch Distanzleisten offengehaltenen Kühlkanälen.
Derartige Lagenwicklungen sind durch die DE-A-22 46 398 bekannt.
Darüber hinaus sind durch die DE-A-30 35 262 für Transformatorlagenwicklungen verstärkt isolierte Ausleitungen bekannt, deren verstärkte Isolierung aus unverleimt aufeinandergewickelten Kreppapierlagen besteht, die zusammen mit dem Ausleitungsleiter faltenfrei abgebogen werden können.
Zum Herausführen der verstärkt isolierten Ausleitungen, insbesondere von innenliegenden Wicklungslagen, werden bisher üblicherweise am ganzen Wicklungsumfang dickere, den Abmessungen der Ausleitungen angepaßte Distanz- oder Ölkanalleisten vorgesehen, um einen ausreichenden Kühlölfluß zu gewährleisten. Die Verwendung der dickeren Distanzleisten verursacht Durchmesser vergrößerungen am Wicklungsaufbau und dadurch Gewichtserhöhungen mit der Folge eines erhöhten Werkstoffverbrauchs und mit steigenden Transportabmessungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Lagenwicklungen der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die von der Wicklung beanspruchte Querschnittsfläche kleiner wird als bei bisher üblichem Aufbau, wobei jedoch die sichere Abführung der entstehenden Verlustwärme aus der Wicklung ebenso gewährleistet bleiben muß wie die für die Kurzschlußfestigkeit wesentliche kreisringförmige Querschnittsform der einzelnen Wicklungslagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

- daß die jeweils eine Ausleitung flankierenden Isolierwände im Bereich dieser Ausleitung von der diese tragenden Wicklungslage durch besondere Distanzleisten über ihre gesamte axiale Länge radial nach innen oder nach außen abgewölbt sind,
- daß die Isolierwände hierdurch im Gegensatz zu der im Querschnitt ihre Kreisringform behaltenden Wicklungslage von ihrem im übrigen ebenfalls kreisringförmigen Querschnitt abweichen,
- daß der kleinste Abstand zwischen der Isolierwand und der Zusatzisolierung der Ausleitung in deren Bereich zwar kleiner ist als die lichte Weite zwischen der Isolierwand und der benachbarten Wicklungslage in diesem Bereich, jedoch mindestens halb so groß ist wie die lichte Weite zwischen der Isolierwand und der benachbarten Wicklungslage außerhalb dieses Bereiches und
- daß die Summe der der lichten Weite entsprechenden radialen Dicke der dieselbe Isolierwand von innen und von außen flankierenden Diatanzleisten im Normalumfangsbereich und im Ausleitungsbereich gleich ist, wobei die stärkeren besonderen Distanzleisten an ihrem an der Zusatzisolierung der Ausleitung anliegenden Ende in ihrer Dicke um die Dicke der Zusatzisolierung abgesetzt sind.

Zweckmä59ige Ausgesaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die Isolierwände auch an jeder Stelle des Ausleitungsbereiches in gleicher Richtung gekrümmt sind wie im Normalumfangsbereich und daß die Zusatzisolierung jeder der Ausleitungen jeweils über zwei oder mehrere Distanzleisten in Umfangsrichtung auf der ersten Windung der Wicklungslage fortgesetzt ist und daß sich die Abweichungen von der Kreisform im Querschnitt der Isolierwände einschließlich der Übergangszonen je Ausleitung über mehrere Distanzleisten in Umfangsrichtung der Wicklung erstrecken.
Nach weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmalen der Erfindung bestehen die Isolierwände aus aufeinandergewickelten und punktweise miteinander verklebten Papierbahnen, ist jeweils ein Ende jeder Distanzleiste mit der anliegenden Isolierwand verklebt und ist die Zusatzisolierung der Ausleitungen in sich elastischer als die Isolierwände und die Wicklungslagen.
Der erfindungsgemäße Wicklungsaufbau ist sehr vorteilhaft, weil er durch den Verzicht auf eine Verstärkung der die Wicklungslagen mit Ausleitungen flankierenden Kühlkanäle zu einem kleineren Gesamtquerschnitt der Wicklungsanordnung und damit auch zu kleineren Gesamtabmessungen des Transformators führt und weil darüber hinaus überraschenderweise durch die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung die Einhaltung der Kurzschlußspannung vorteilhaft beeinflußt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht von drei Wicklungslagen in stark verkleinertem Maßstab und
Fig. 2 bis 5 Schnitte durch die Stirnseiten dieser drei Wicklungslagen entlang der Linien II-II, III-III, IV-IV und V-V in Fig. 1 in weniger stark verkleinertem Maßstab.

Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Transformatorlagenwicklung mit einer Vielzahl von nicht dargestellten Wicklungslagen ist radial nach außen durch eine oberste Wicklungslage 1 abgeschlossen. Radial über der Wicklungslage 1 liegen beispielsweise mit nicht dargestellten Umstellern verbundene Wicklungslagen 2 und 3. Zwischen den jeweils radial aufeinanderfolgenden Wicklungslagen 1, 2 und 3 ist je eine Isolierwand 4 vorgesehen, die achsparallele Kühlkanäle 5 voneinander trennt. Die Kühlkanäle 5 sind durch Distanzleisten 7 offengehalten.
Die Wickelleiterenden der jeweils letzten Windung jeder der Wicklungslagen 1, 2 und 3 sind als Ausleitungen 8 achsparallel aus der Wicklungsanordnung herausgeführt. Die Ausleitungen 8 tragen über der normalen Wickelleiterisolierung eine Zusatzisolierung 9, die üblicherweise für die volle Nennspannung des Transformators ausgelegt ist. Die Zusatzisolierung 9 erstreckt sich bis in die jeweilige Endwindung der zugehörigen Wicklungslage 1, 2 oder 3 und wird dort von beispielsweise drei Paar Distanzleisten 7 gehalten.
Die Dicke der Zusatzisolierung 9 liegt bei Nennspannungen ab 200 kV in der Größenordnung der Dicke der Distanzleisten 7, so daß der Ausgang der Kühlkanäle 5 in dem Bereich der Ausleitung 8 über etwa zwei oder mehr von Distanzleisten 7 gebildeten Sektoren ohne besondere Maßnahmen praktisch verschlossen wäre. Zur Beherrschung der an der Wicklung auftretenden Kurzschlußkräfte ist für diese eine Beibehaltung der kreisringförmigen Querschnittsform anzustreben. Aus diesem Grund werden bisher die Distanzleisten 7 überall dort über den gesamten Wicklungsumfang verstärkt ausgeführt, wo sie eine mit einer Ausleitung 8 versehene Wicklungslage einspannen.
Erfindungsgemäß sind nun lediglich die besonderen Distanzleisten 7' verstärkt, die mit einem ihrer Enden an einer Zusatzisolierung 9 anliegen. Diese verstärkten besonderen Distanzleisten 7' weisen an ihrem an der Zusatzisolierung 9 anliegenden Ende einen Absatz 6 auf, durch den sie an die in den Kühlkanal 5 vorstehende Zusatzisolierung 9 angepaßt sind. Dagegen sind die sich über die Isolierwand 4 an den verstärkten besonderen Distanzleisten 7' abstützenden besonderen Distanzleisten 7' um ein entsprechendes Maß schwächer als die Distanzleisten 7 im Normalumfangsbereich ausgeführt. Zur Beibehaltung der Krümmungsrichtung der Isolierwände 4 sind die besonderen Distanzleisten 7' gegebenenfalls auch innerhalb des Ausleitungsbereiches in unterschiedlichen Dicken ausgeführt.
Durch diese Variation der Dicke der besonderen Distanzleisten 7' wird zwar der kreisringförmige Querschnitt für die Wicklungslagen 1, 2 und 3 beibehalten, jedoch für die im Bereich der Ausleitungen 8 jeweils von der betreffenden Wicklungslage 1, 2 oder 3 abgewölbten Isolierwände 4 aufgegeben. Diese Anordnung ermöglicht daher auch für Wicklungslagen mit verstärkt isolierten Ausleitungen 8 eine Beibehaltung des normalen Lagenabstandes und gewährleistet dadurch eine sehr gute Raumausnutzung. Daneben hat diese Anordnung überraschenderweise auch einen sehr vorteilhaften Einfluß auf die Kurzschlußspannung.

Claims

1. Lagenwicklung für Transformatoren mit stirnseitigen, eine Zusatzisolierung (9) zur Wickelleiterisolierung aufweisenden Ausleitungen (8) aus radial auf beiden Seiten von weiteren Wicklungslagen flankierten Wicklungslagen (1, 2, 3) und mit zwischen den Wicklungslagen (1, 2, 3) durch eine Isolierwand (4) voneinander getrennten, radial übereinanderliegenden, durch Distanzleisten (7) offengehaltenen Kühlkanälen (5),
dadurch gekennzeichnet,

- daß die jeweils eine Ausleitung (8) flankierenden Isolierwände (4) im Bereich dieser Ausleitung (8) von der diese tragenden Wicklungslage (1, 2, 3) durch besondere Distanzleisten (7') über ihre gesamte axiale Länge radial nach innen bzw. nach außen abgewölbt sind,

- daß die Isolierwände (4) hierdurch im Gegensatz zu der im Querschnitt ihre Kreisringform behaltenden Wicklungslage (1, 2 oder 3) von ihrem im übrigen ebenfalls kreisringförmigen Querschnitt abweichen,

- daß der kleinste Abstand zwischen der Isolierwand (4) und der Zusatzisolierung (9) der Ausleitung (8) in deren Bereich zwar kleiner ist als die lichte Weite zwischen der Isolierwand (4) und der benachbarten Wicklungslage (1, oder 3) in diesem Bereich, jedoch mindestens halb so groß ist wie die lichte Weite zwischen der Isolierwand (4) und der banachbarten Wicklungslage (1, 2 oder 3) außerhalb dieses Bereiches und

- daß die Summe der der lichten Weite entsprechenden radialen Dicke der dieselbe Isolierwand (4) von innen und von außen flankierenden Distanzleiaten (7, 7') im Normalumfangsbereich und im Ausleitungsbereich gleich ist, wobei die stärkeren besonderen Distanzleisten (7') an ihrem an der Zusatzisolierung (9) der Ausleitung (8) anliegenden Ende in ihrer Dicke um die Dicke der Zusatzisolierung (9) abgesetzt sind.

2. Lagenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierwände (4) auch an jeder Stelle des Ausleitungsbereiches in gleicher Richtung gekrümmt sind wie im Normalumfangsbereich.

3. Lagenwicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzisolierung (9) jeder der Ausleitungen (8) jeweils über zwei oder mehrere besondere Distanzleisten (7') in Umfangsrichtung auf der ersten Windung der Wicklungslage (1, 2, 3) fortgesetzt ist und daß sich die Abweichungen von der Kreisform im Querschnitt der Isolierwände (4) einschließlich der Übergangszonen je Ausleitung über mehrere besondere Distanzleisten (7') in Umfangsrichtung erstrecken.

4. Lagenwicklung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierwände (4) aus aufeinandergewickelten und punktweise miteinander verklebten Papierbahnen bestehen.

5. Lagenwicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ende jeder Distanzleiste (7, 7') mit der anliegenden Isolierwand (4) verklebt ist.

6. Lagenwicklung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzisolierung (9) der Ausleitungen (8) in sich elastischer ist als die Isolierwände (4) und die Wicklungslagen (1, 2, 3).