NO774255L

NO774255L - DEVICE FOR RECORDING SHORT CIRCUIT FORCES IN POWER TRANSFORMERS

Info

Publication number: NO774255L
Application number: NO774255A
Authority: NO
Inventors: Kurt Eriksson; Uno Zetterlund
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-12-12
Publication date: 1978-06-15
Also published as: ZA777419B; SE403208B; SE7614010L; DE2753952A1; DK553677A; DK144492B

Description

Anordning for opptagelse av kortslutnings-Device for recording short-circuit

krefter i krafttransformatorerforces in power transformers

Oppfinnelsen angår en anordning for opptagelse av kortslutningskrefter i krafttransformatorer med urunde kjerne-bentverrsnitt. The invention relates to a device for recording short-circuit forces in power transformers with non-round core-leg cross-sections.

Ved krafttransformatorer er det vanlig, bortsettIn the case of power transformers, it is common, except

fra ved mindre enheter, å fremstille kjernebenene av et antall platepakker med varierende bredde,og anordne disse slik at tverrsnittet blir en mangekant som tilnærmet nærmer seg en sirkel. Dette tverrsnitt har den fordel at de omsluttende viklinger from smaller units, to produce the core legs from a number of plate packages of varying width, and arrange these so that the cross-section becomes a polygon that roughly approaches a circle. This cross-section has the advantage that the enclosing windings

blir selvbærende hva angår evnen til å oppta kortslutningskrefter da disse krefter er rettet radialt utover og ensartet fordelt langs viklingens omkrets. En annen fordel med. det sirkulære tverrsnitt er at lederlengden pr.vindingsomløp blir minimal. becomes self-supporting in terms of the ability to absorb short-circuit forces as these forces are directed radially outwards and uniformly distributed along the circumference of the winding. Another advantage with. the circular cross-section means that the conductor length per winding revolution is minimal.

Ved anvendelse av ledermateriale med lav pris, f.eks. aluminium, er det mer økonomisk å benytte jernkjerner med kvad-ratisk eller rektangulært tverrsnitt, da de gir en bedre fyll-faktor. Ved større enheter oppstår imidlertid problemer med kortslutningskreftene ved de plane sider. Dersom tverrsnittet gjøres ovalt eller med avrundede"ender, får viklingen mindre, When using conductor material with a low price, e.g. aluminium, it is more economical to use iron cores with a square or rectangular cross-section, as they provide a better filling factor. With larger units, however, problems arise with the short-circuit forces at the flat sides. If the cross-section is made oval or with rounded ends, the winding becomes smaller,

ikke selvbærende overflater og krever således mindre foranstalt-ninger for å støtte viklingen. Kjernebenet kan da være oppbygd av et fåtall platepakker med varierende bredder, men likevel gi en høy fullfaktor. not self-supporting surfaces and thus require smaller measures to support the winding. The core can then be made up of a small number of plate packages with varying widths, but still provide a high full factor.

En ytterligere kompaktering av transformatoren og avlastning av nødvendige viklingsstøtter ved den ytre omkrets av viklingene på ytterbenene kan tilveiebringes dersom noen av de ytre platepakker på ytterbenene forskyves i retning mot den plane innerkant av kjernebenets sentrale platepakke. Viklingen får da større krumning ved de ytre ender av transformatorens aktive del, hvilket tillater anvendelse av en mindre kappe for samme størrelse av transformatorens effekt. Den økede krumning av viklingen på de to ytterben medfører imidlertid en ekstra be-lastning på viklingen ved en kortslutning, da den nærmest midtbenet beliggende del av ytterbenenes vikling ved kortslutning forsøker å innta sirkulært tverrsnitt og derved presse de for-sk jøvne platepakker i ytterbenene utover. A further compaction of the transformer and relief of necessary winding supports at the outer circumference of the windings on the outer legs can be provided if some of the outer plate packs on the outer legs are displaced in the direction towards the flat inner edge of the core leg's central plate pack. The winding then has greater curvature at the outer ends of the transformer's active part, which allows the use of a smaller jacket for the same size of the transformer's power. The increased curvature of the winding on the two outer legs, however, causes an extra load on the winding in the event of a short circuit, as the part of the winding of the outer legs located closest to the middle leg in the event of a short circuit tries to assume a circular cross-section and thereby pushes the slightly flattened plate packs in the outer legs outwards .

Den foreliggende oppfinnelse angår en anordningThe present invention relates to a device

for motvirkning av denne tendens. Anordningen består av en bandasje av et materiale med høy styrke eller fasthet, som med strekkspenning anbringes utenpå viklingene og som er felles for alle viklinger. Hva som forøvrig kjennetegner oppfinnelsen, frem-går av patentkravene. for counteracting this tendency. The device consists of a bandage made of a material with high strength or firmness, which is placed with tensile stress on the outside of the windings and which is common to all windings. What otherwise characterizes the invention is apparent from the patent claims.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgendeThe invention shall be described in more detail below

i tilknytning til utførelseseksempler under henvisning til teg-ningen'.,, der fig. 1 viser oppfinnelsen tilpasset på en transformator hvor kjernebenene har ovale, symmetriske tverrsnitt, fig. 2 viser det samme ved en transformator der kjernedelenes tverrsnitt har form av en D, og fig. 3 viser et sideiriss av den øvre del av en transformators aktive del ifølge fig. 2. in connection with design examples with reference to the drawing'.,, where fig. 1 shows the invention adapted to a transformer where the core legs have oval, symmetrical cross-sections, fig. 2 shows the same for a transformer where the cross-section of the core parts has the shape of a D, and fig. 3 shows a side iris of the upper part of a transformer's active part according to fig. 2.

Figur 1 og 2 viser et horisontalt snitt gjennom en trefasetransformator med kjerneben 1 og viklingspåkker 2 rundt hvert kjerneben. Hver viklingspakke inneholder samtlige viklinger pr. fase.. Som vist på fig. 3, er åkene 3 sammenholdt av pressbjelker 4 som ved hjelp av bolter 5 er trukket mot hverandre og derved presser sammen åkene. I den som et utførelseseksempel på oppfinnelsen viste transformator består kjernebenene av fem platepakker. Den mellomste pakke 11 inneholder et stort antall plater, mens de to ytre inneholder et mindre antall plater, og dessuten er den ytterste platepakke 13 oppbygd av smalere plater enn den nestytterste pakke 12. De forskjellige platepakkers bredde og tykkelse er valgt slik at man får den ønskede form på benenes tverrsnitt. Ved at den mellomste platepakke er vesent-lig tykkere enn de øvrige, vil viklingen få oval form med i hoved-saken rette deler like overfor benenes midtre pakke. Disse deler vil forsøke å innta en buet form ved kortslutning og må derfor av-stives. Dette gjøres'ifølge oppfinnelsen dels'ved at isolerende støtteplater 6 anbringes mellom viklingene på ytterben og midtbeh, og dels ved at en for alle viklinger felles bandasje 7 av et materiale med høy fasthet anbringes utenpå viklingene. Da denne bandasje omslutter den totale trefasefluks som jo er = 0, kan bandasjen fremstilles av høyfasthetsstål, pianotråd. Figures 1 and 2 show a horizontal section through a three-phase transformer with core leg 1 and winding poles 2 around each core leg. Each winding package contains all windings per phase.. As shown in fig. 3, the yokes 3 are held together by pressure beams 4 which are pulled against each other by means of bolts 5 and thereby press the yokes together. In the transformer shown as an embodiment of the invention, the core legs consist of five plate packs. The middle pack 11 contains a large number of plates, while the two outer ones contain a smaller number of plates, and furthermore the outermost plate pack 13 is made up of narrower plates than the second-to-closest pack 12. The width and thickness of the different plate packs are chosen so that desired shape of the cross section of the legs. As the middle plate pack is significantly thicker than the others, the winding will have an oval shape with mainly straight parts just opposite the middle pack of the legs. These parts will try to assume a curved shape in the event of a short circuit and must therefore be braced. According to the invention, this is done partly by insulating support plates 6 being placed between the windings on the outer leg and middle bra, and partly by placing a bandage 7 common to all windings of a high-strength material on the outside of the windings. As this bandage encloses the total three-phase flux, which is of course = 0, the bandage can be made of high-strength steel, piano wire.

For at bandasjen ikke skal forringe kjølingen på viklingenes yttersider, er vertikale ribber 8 anordnet utenpå viklingene på de flater som er dekket av bandasjen. Utenpå ribbene er anordnet et isolerende lag 9. For at bandasjen skal få godt an-legg og for at trykket skal fordele seg jevnt på viklingen, innlegges en utfylling 10 mellom bandasjen og det isolerende lag 9 like overfor viklingens rette sidedeler. Disse utfyllin-ger er formet slik at bandasjens 'krumning rundt ytterdelen av de ytre bens viklinger blir så jevn som mulig. In order for the bandage not to impair the cooling on the outer sides of the windings, vertical ribs 8 are arranged outside the windings on the surfaces covered by the bandage. An insulating layer 9 is arranged on the outside of the ribs. In order for the bandage to have a good fit and for the pressure to be evenly distributed on the winding, a filling 10 is inserted between the bandage and the insulating layer 9 just opposite the straight side parts of the winding. These fillings are shaped so that the curvature of the bandage around the outer part of the windings of the outer legs is as smooth as possible.

I den på fig. 2 viste transformator er formen på ytterbenenes tverrsnitt endret' ved at de to ytre platepakker 12 og 13 er forskjøvet mot midtbenet. Sidekanten av den nestytterste platepakke 12 ligger fortrinnsvis i plan med den innerste platepakkes mot midtbenet vendende kant. Tverrsnittets ytterkontur får deryed form av en D og dets fra midtbenet vendende kantkontor blir mer sirkelbueformet. Ytterkonturen av ytterbenenes viklinger blir mer sirkelbueformet, hvilket betyr at viklingene der blir bedre selvbærende mot kortslutningskrefter. In the one in fig. 2 shown transformer, the shape of the cross-section of the outer legs is changed in that the two outer plate packages 12 and 13 are shifted towards the middle leg. The side edge of the next-to-shortest plate pack 12 is preferably flush with the innermost plate pack's edge facing the middle leg. The outer contour of the cross-section becomes deryed in the shape of a D and its edge office facing from the middle leg becomes more circular-arc shaped. The outer contour of the windings of the outer legs becomes more circular arc-shaped, which means that the windings there become better self-supporting against short-circuit forces.

Forskyvningen av de ytre platepakker 12, 13 i ytterbenene medfører at den mot midtbenet beliggende, rette del 21 The displacement of the outer plate packs 12, 13 in the outer legs means that the straight part 21 situated towards the middle leg

av de to ytre viklingspakker blir lengre. Opptredende kortslutningskrefter i denne rette viklingsdel forsøker å gi delen en krummet form, hvilket ytrer seg i et øket trykk på , endeflatene av de forskjøvne platepakker 12 og 13 i retning utover mot den aktive dels kortsider, dvs. for å gi ytterbenenes tverrsnitt den form som midtbenet har. Det derved økende trykk på viklingens yttersider vil ved den nå foreslåtte konstruksjon bli effek-tivt opptatt av bandasjen. For å få best mulig trykkfordeling mellom vikling og bandasje kan det være hensiktsmessig å også of the two outer winding packages becomes longer. Acting short-circuit forces in this straight winding part try to give the part a curved shape, which manifests itself in an increased pressure on the end surfaces of the displaced plate packs 12 and 13 in the direction outwards towards the short sides of the active part, i.e. to give the cross-section of the outer legs the shape that the middle leg has. The resulting increasing pressure on the outer sides of the winding will, with the now proposed construction, be effectively taken up by the bandage. In order to get the best possible pressure distribution between the winding and the bandage, it may also be appropriate to

her innlegge utfyllingsplater 10 mellom bandasje og vikling,here insert filler plates 10 between bandage and winding,

slik som vist på fig. 1.as shown in fig. 1.

Fig. 3, som viser et skjematisk sideriss av den Fig. 3, which shows a schematic side view of it

øvre del åv en aktiv del, kjerne med viklinger, av en trefasetransformator, viser at bandasjen 7 består av et antall delbandasjer 71 som er anordnet med passende mellomrom langs viklingene. En sådan oppdeling medfører bedre kjøling på viklingenes utsider og fremmer forøvrig kjølemgiiets sirkulasjon rundt den aktive del. upper part of an active part, core with windings, of a three-phase transformer, shows that the bandage 7 consists of a number of partial bandages 71 which are arranged at suitable intervals along the windings. Such a division results in better cooling on the outside of the windings and also promotes the circulation of the coolant around the active part.

Den nå foreslåtte konstruksjon er fortrinnsvis egnet for transformatorenheter som er større enn 1 - 2 MVA, The now proposed construction is preferably suitable for transformer units larger than 1 - 2 MVA,

eller forøvrig når kjernebenene blir så lange at det er util-strekkelig å avstøtte de forskjøvne ytterpakker i benene bare ved endene ved hjelp av klakker eller liknende på pressbjelkene. or otherwise when the core legs become so long that it is insufficient to support the displaced outer packages in the legs only at the ends with the help of lugs or the like on the press beams.

Claims

1. Device for recording short-circuit forces in power transformers consisting of an iron core with core legs connected to each other by means of upper and lower yokes (3) and with windings arranged around the core legs, the core legs being made up of a number of plate packs of varying width, characterized by that the plate packs (12, 13) located closest to the iron core's long sides in the outer core legs are offset laterally towards the middle leg of the core, so that the cross-section of the outer core legs has a shape similar to a D, and that a bandage common to all windings is arranged outside the windings ( 7) of a material with high strength.

2. Device according to claim 1, characterized in that vertical ribs (8) are arranged between the bandage (7) and the winding surfaces enclosed by the bandage to provide vertical cooling channels.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that an insulation (9) is inserted between the outer sides of the windings and the bandage.

4. Device according to claim 1, characterized in that the bandage consists of a number of partial bandages (71).