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In Teile zerlegbarer Transformator oder Drosselspule Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf einen in Teile zerlegbaren Transformator oder Drosselspule,
bestehend aus einem aus Kernschenkel und Jochen zusammengesetzten Kein und aus Wicklungen,
die in einem oder mehreren ölgefüllten Behältern angeordnet sind.
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Es ist bekannt, elektrische Transformatoren vollständig in einem mit
öl gefüllten Behälter anzuordnen. Es ist weiterhin ein Dreiphasentransformator
bekannt, bei dem zur Erleichterung des Transports der Kern und der ölkessel aus
mehreren Teilen zusammengesetzt ist, die erst am Aufstellungsort zusammengefügt
werden. Hierbei ergibt sich jedoch folgende Schwierigkeit: Der Transformator muß
vor dem Transport in der Fabrik geprüft werden. Zur Durchführung dieser Prüfung
müssen die Transformatorwicklungen in dem ölkessel verbleiben. Da der Ölkessel zum
Transport in mehrere Teile zerlegt wird, muß das öl abgelassen werden und
nach dem Zusammenbau wieder eingefüllt werden. Durch das ölablassen werden die Transformatorwicklungen
der Außenluft ausgesetzt, so daß nach dem Zusammenbau der Transformator nochmals
infolge der durch den Luftzutritt geänderten Eigenschaften geprüft werden muß. Diese
Schwierigkeit bleibt auch dann bestehen, wenn der Transport selbst derart ausgeführt
wird, daß die Wicklungen des Transformators unter öl stehen.
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Es ist weiterhin bekannt, zum Transport eines Großtransforinators
diesen in Einzelteile zu zerlegen und die Transformatorenschenkel mit den unverrückbar
aufgesetzten Wicklungen in ölbehältem zu lagern. Am Verwendungsort werden die Schenkel
dann aus ihren Behältern entnommen und zusammengesetzt. Eine Vermeidung des Luftzutritts
während des Zusammenbaues ist hier nur bei Verwendung einer Luftschleuse möglich,
bei der die Ventilationsluft durch eine Trockenvorrichtung zutritt. Solche Luftschleusen
sind in der Regel am Ort des Zusammenbaues nicht vorhanden, so daß diese Möglichkeit
entfällt. Auch hier besteht daher durch das Hinzutreten der Luft die Notwendigkeit,
eine Wiederholung der Prüfung durchzuführen.
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Die Notwendigkeit der Wiederholung der Transformatorprüfung soll durch
die Erfindung vermieden werden. Dies ist schon insofern wichtig, als die hierzu
erforderlichen Prüfeinrichtungen meistens am Aufstellungsort des Transformators
gar nicht vorhanden sind. Andererseits sollen durch den Wegfall dieser Prüfung keine
Nachteile entstehen. Die Erfindung schlägt zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß bei
einem Transformator der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß der Transformatorkern
außerhalb des oder der Wicklungsbehälter angeordnet ist und jeweils der einzelne
Wicklungsbehälter derart dicht verschlossen ist, daß der zugehörige Kernschenkel
ohne Ablassen der ölfüllung aus dem Wicklungsbehälter ein- und ausbaubar ist.
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Sofern an einem Transformator zylindrische Hoch-und Niederspannungswicklungen
konzentrisch angeordnet sind, können sie in einem einzigen Wicklungsbehälter eingeschlossen
sein; dabei kann jedoch eine Wicklung oder Wicklungsanordnung in Form einer zylindrischen
Hülse in axialer Richtung in getrennten Teilen ausgebildet sein, von denen jeder
sich in einem getrennten Wicklungsbehälter befindet. Bei einem mehrphasigen Transformator
(oder Drosselspule) oder bei anderen Transformatoren oder Drosselspulen mit Wicklungen
auf zwei oder inehreren Kernen kann es zweckmäßig sein, die Wicklungen auf jedem
Kern in verschiedenen Wicklungsbehältern einzuschließen.
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Sofern zur Herabsetzung des Gewichts der einzelnen Behälter während
des Versandes das öl entfernt werden soll, kann es durch trockene Luft oder
inertes Gas ersetzt werden. Am Aufstellungsort wird dann entgastes, trockenes Transformatoröl
wieder eingefüllt.
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Ein Transformator kann also in einer großen Anzahl von Einheiten zum
Versand gebracht werden, da, falls erforderlich, jede Wicklung in einem anderen
Wicklungsbehälter
oder auch in einzelnen Teilen in mehreren Wicklungsbehältern untergebracht werden
kann; die Schenkel und Joche des Kernes können als einzelne Einheiten zum
Versand gebracht werden, und man könnte sogar die Einzelbleche in getrennten Verpackungen
verschicken, so daß der ganze Kein am Aufstellungsort zusammengebaut wird.
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Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform des Wicklungsbehälters auf
einem Kernschenkel sind eine innere und eine diese umgebende äußere Wand vorgesehen,
wobei der Raum innerhalb der inneren Wand sich außerhalb des Wicklungsbehälters
befindet und der Kern sich durch diesen Raum innerhalb der Innenwand erstrecken
kann.
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Die Außenwand kann mehrere Innenwände umgeben, nämlich eine für jeden
Schenkel eines mehrschenkligen Kernes, so daß alle Wicklungen sich in einem einzigen
Behälter befinden, und die Kernschenkel können zusammengesetzt und heraus-genommen
werden, ohne den Wicklungsbehälter zu öffnen.
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Der Kern selbst kann in einem getrennten Behälter oder in mehreren
getrennten Behältern angeordnet sein. So kann auch, gegebenenfalls an Stelle des
bzw. der Kernbehälter, ein einziges Außengehäuse vorgesehen sein, das den Kern und
die einzelnen Wicklungsbehälter umgibt.
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Der Kernbehälter kann zweckmäßig ein Flüssigkeitskühlsystem haben,
welches unabhängig ist von dem Flüssigkeitskühlsystem für die Wicklungsbehälter,
und es können sogar verschiedene Teile einer Wicklung oder die Wicklungen in verschiedenen
Phasen# einer mehrphasigen Wicklung, wenn sie in verschiedenen Behältern untergebracht
sind, je ihr eigenes Flüssigkeitskühlsystem haben.
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Der Gedanke, einzelne Wicklungen in Einzelbehältem anzuordnen, welche
thermisch getrennt sind, führt zu dem weiteren Vorschlag, daß jede Phase eines mehrphasigen
Transformators unabhängig einer Belastungsprüfung unterzogen werden kann, um das
erforderliche Leistungsvermögen der Prüfanlage in der Fabrik zu vermindern. Auf
diese Weise kann bei einem dreiphasigen Transformator die MVA-Leistung, welche die
Prüfanlage haben muß, um den Vollaststrom durch eine Phase bei Kurzschluß schikken
zu können, auf ein Drittel derjenigen Leistung herabgesetzt werden, die erforderlich
wäre, um diesen Strom durch alle Wicklungen bei Kurzschluß zu schicken, und da der
Aufwand einer solchen Prüfanlage etwa proportional zu ihrer Leistung ist, kann eine
erhebliche Vereinfachung erzielt werden; es können auch größere Transformatoren
hergestellt werden, ohne eine zusätzliche Prüfanlage zu errichten.
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,Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung sehr viel größerer
Transformatoren, als sie bisher gebaut wurden, da dieselbe Prüfanlage benutzt werden
kann und der Transformator auf Grund seiner Bauart in mehreren einzelnen Teilen
verschickt werden kann, von denen jeder so groß sein kann wie die für den Versand
zulässige maximale Größe.
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Die Erfindung ermöglicht ferner die Verwendung eines einfachen Fehlersuchgerätes,
welches anzeigt, wenn ein Fehler in der Wicklung oder dem Kein vorhanden ist.
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An die Wicklungs- und Kernbehälter sind jeweils zur Fehleranzeige
getrennte, auf Gasentwicklung ansprechende Geräte angeschlossen, da ein Fehler im
Kein oder in der Wicklung stets mit der Erzeugung von Gas verbunden ist. Die Fehlerquelle,
sei es im Kern oder in der Wicklung, kann dadurch festgestellt werden, daß man beobachtet,
welches der Geräte angesprochen hat.
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Zweckmäßig wird ein für alle Wicklungs- und Kernbehälter gemeinsames
ölausdehnungsgefäß vorgesehen, an die dann je Behälter eine ölleitung angeschlossen
ist. In jeder ölleitung befindet sich ein auf Gasentwicklung ansprechendes Gerät.
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Die Erfindung ist in verschiedener Weise ausführbar. Ein Ausführungsbeispiel
mit einer Abwandlung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf
einen erfindungsgemäßen dreiphasigen Leistungstransformator mit abgenommenem
Joch und Keindeckel, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-II der F i
g. 1
mit aufgesetztem Joch und Kerndeckel, F i g. 3 die Ansicht einer
abgewandelten Ausführungsform, bei welcher sich die drei Phasenwicklungen in drei
getrennten Behältern befinden, F i g. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht
einer abgewandelten Ausführungsform des Transformators nach F i g. 1 und
2, die veranschaulichen soll, wie die Fehleranzeige in einfacher Weise vorgenommen
werden kann, F i g. 5 eine Außenansicht entsprechend F i
g. 4, welche die Einrichtungen für den ölumlauf veranschaulicht.
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Nach der ersten Ausführungsform gemäß den F i g. 1 und 2 ist
jede Wicklung 11 eines dreiphasigen Leistungstransformators auf einem
Isolierzylinder 12 gewickelt, in welchem sich der Kernschenkel 13 befindet.
Die drei Wicklungen der drei Phasen sind in üblicher Weise nebeneinander angeordnet;
Abschluß-Stahlplatten 14 sind oben und unten über den Wicklungen eingesetzt und
haben zu diesem Zweck drei öffnungen, welche dicht um die Isolierzylinder 12 eingepaßt
sind. An jedem Ende jedes Isolierzylinders 12 ist ein zylindrisches Stahl-Abschlußrohr
15 mit einem Ringflansch 16 eingesetzt, um eine Abdichtung mit den
Verschlußplatten 14 mit Hilfe von biegsamen Ringen 17 zu bewirken, die zwischen
den Außenflächen der Abschlußplatten und den benachbarten Flächen der Flansche
16 angeordnet sind. Eine Außenwand 18 aus Stahl, welche ebene Seitenwände
und halbzylindrische Stimwände aufweist, umgibt die drei Wicklungen 11 und
ist an ihren Kanten mit den Außenkanten der Abschlußplatten 14 abgedichtet. Dadurch
ergibt sich ein dichter Behälter, welcher alle Wicklungen 11 und ihre Isolierung
einschließt. Für Durchführungsbuchsen, Anzapfungen u. dgl. können entsprechende
öffnungen in diesem Wicklungsbehälter vorgesehen sein.
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Bei dem beschriebenen Beispiel ist für die Einzelteile des Behälters
Stahl als Werkstoff vorgesehen, jedoch kann in gewissen Fällen auch ein anderes
Material, wie z. B. Glasfaserschichtmaterial, verwendet werden.
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Die drei Kernschenkel 13 stehen beiderseits über die Isolierzylinder
12 hervor und sind mit den Jochen 19 zusammengesteckt. Auf jede Verschlußplatte
14 des Wicklungsbehälters ist ein Kerndeckel 21 mit Abdichtung aufgesetzt. Beide
Teile bilden jeweils einen Kernbehälter.
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Wie ersichtlich, sind die Wicklungen und der Kein in getrennten Behältern
untergebracht; insbesondere
kann man beide Kerndeckel 21, beide
Joche 19 und jeden der drei Schenkel 13 abnehmen, während der Wicklungsbehälter
12, 14, 18 vollständig abgedichtet bleibt. Wenn also die Wicklungen
11 vorher getrocknet waren und der Behälter mit Öl gefüllt sowie die
Prüfung der Wicklungen vorgenommen wurde, können die Wicklungen in dem Wicklungsbehälter
zum Versand gebracht und am Aufstellungsort wieder eingebaut werden, ohne daß sie
nochmals mit der Atmosphäre in Berührung kommen. Am Aufstellungsort brauchen daher
nicht nochmals irgendwelche Hochspannungsprüfungen durchgeführt zu werden.
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Zweckmäßig erhält sowohl der Wicklungsbehälter als auch der Kernbehälter
sein eigenes Flüssigkeitskühlsystem.
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Für den Versand kann man die Keine 13 aus dem Wicklungsbehälter
12, 14, 18 herausnehmen und für sich verpacken. Der Kern kann in drei Schenkel
und zwei Joche zerlegt werden; man kann den Kein sogar in getrennte Gruppen von
Schenkel- und Jochbleche zerlegen, die am Aufstellungsort wieder zusammengeschichtet
werden. In den Fällen, wo die Kernschenkel nicht zerlegt werden, wird man sie am
Aufstellungsort in den Wicklungsbehälter einführen, und das Joch wird dann in üblicher
Weise mit ihnen zusammengeschachtelt. Man erhält dadurch einen vollständig geschachtelten
Kern.
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Wenn der Wicklungsbehälter für den Versand zu schwer ist, kann man
das Öl ablassen und durch trockene Luft oder ein inertes Gas ersetzen; das
Transforinatoröl kann dann am Aufstellungsort wieder eingefüllt werden.
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Gewöhnlich wird es notwendig sein, in jedem einen einzelnen Schenkel
umgebenden Metallteil eine (nicht dargestellte) Leiste aus einem nichtleitenden
Material vorzusehen, um zu vermeiden, daß sich eine Kurzschlußwindung ausbildet.
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Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform sind die Wicklungen
11 jedes Kernschenkels 13 in getrennten zylindrischen Wicklungsbehältem
23 angeordnet, welche den Isollerzylinder 12 auf je einem Schenkel
13 umgeben und an ihren Enden besondere Abschlußplatten 24 haben. Die drei
Wicklungsbehälter 12, 23, 24 können zusammen mit dem Kern 13, 19
in einem einzigen Außengehäuse 25 eingeschlossen sein. Auch hier können die
Wicklungsbehälter 12, 23, 24 nach Prüfung und Abnahme von dem Kernschenkel
13 zum Versand gebracht werden, jedoch enthalten in diesem Fall die Wicklungsbehälter
nur je eine Wicklungsphase. Man kann also in getrennten Verpackungen derselben
Größe einen größeren Transformator zum Versand bringen. Wenn ein Außengehäuse
25 vorgesehen ist, kann dieses für den Versand in Einzelplatten zerlegt werden.
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Bei dieser Ausführunasform können für die Wicklungsbehälter 12,
23, 24 jeweils getrennte Kühlsysteme 26, 26 a, 26
b vorgesehen werden, desgleichen auch für den durch das Außengehäuse
25 und die Wicklungsbehälter 23 gebildeten Kernbehälter.
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Falls noch größere Transformatoren zum Versand gebracht werden müssen,
kann jede Wicklung auf je-
dem Kernschenkel 13 in Form von mehreren
in axialer Richtung getrennten Abschnitten aufgebaut werden, wobei jeder Abschnitt
seinen eigenen Behälter haben kann.
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Bei größeren Transformatoren muß auch das Leistungsvermögen der Prüfanlage
in der Fabrik vergrößert werden, um die Prüfung unter Belastung vornehmen zu können.
Da der Aufwand mit dem Leistungsvermögen ansteigt, wird man es vorziehen, einzelne
Wicklungen getrennt zu prüfen. Dies kann geschehen, wenn die einzelnen Phasen mit
dem erwähnten eigenen Kühlsystem therinisch getrennt werden. Im Fall eines dreiphasigen
Transformators kann das Leistungsvermögen der Prüfanlage ein Drittel der Leistung
haben, die erforderlich wäre, wenn alle drei Wicklungen unter Last gemeinsam geprüft
würden.
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Die Anordnung ermöglicht vorteilhafterweise auch eine einfache Fehlersuche,
wenn die Kühlanordnung nach F i g. 4 und 5 benutzt wird. lEerbei unterteilen
die Abschlußplatten 14 das Gehäuse in einen Wicklungsbehälter 12, 14,
18 und einen Kernbehälter 12, 14,21.
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Der Kernbehälter besteht aus den oberen und unteren Kammern innerhalb
der oberen und unteren Kerndeckel 21, welche mit den Platten 14 bei 20 abgedichtet
sind, und aus den verbindenden Zwischenräumen innerhalb der Zylinder 12. Die Kernschenkel
13 befinden sich innerhalb der Zylinder 12 und die Joche 19 innerhalb
der Kerndeckel 21.
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Wie aus F i g. 5 ersichtlich, wird das Öl aus einer
Zuführungsleitung 28 über zwei regelbare Einfüllventile 29 und
31 getrennt dem Wicklungs- und dem Kernbehälter zugeführt. Dementsprechend
wird das umlaufende Öl über eine Saugleitung 32 abgeführt, die über
zwei Ansaugventile 33, 34 an der Oberseite der beiden Behälter angeschlossen
ist. Die Umhüllungen sind ferner an ihren unteren und oberen Punkten mit Filtem
und Ablaßventilen 37 ausgestattet.
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Wie F i g. 4 zeigt, ist jeweils ein ölausdehnungsgefäß 41 getrennt
an der Oberseite des Wicklungs-und des Kernbehälters über Leitungen 42 und 43 angeschlossen,
von denen jeder ein auf Gasentwicklung ansprechendes Relais 44 oder 45 enthält.
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Wie bekannt, ist ein auftretender Fehler mit der Erzeugung von Gas
in dem als Kühlmittel verwendeten Öl verbunden. Dieses Gas kann zur Betätigung
eines entsprechenden Relais herangezogen werden. Da das Öl für die Kernkühlung
getrennt ist von dem Öl
für die Wicklungskühlung, können Fehler des Kernes
von Wicklungsfehlern unterschieden werden, je nachdem, ob das Relais 44 oder
das Relais 45 das Auftreten von Gasdruck anzeigt.
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Ein gleiches ölausdehnungsgefäß und eine auf Gasentwicklung ansprechende
Relaiseinrichtung sind an beiden Enden des Transformatorkessels vorgesehen, falls
das Aufstellungsfundament des Transformators nicht eben ist.
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Schließlich können an jedem Ende des Gehäuses Abzugskanäle 47 vorgesehen
sein, welche zur Druckentlastung im Fall von inneren Explosionen dienen. Da solche
Explosionen nur in dem Wicklungsbehälter auftreten können, sind die Entlastungskanäle
in der Nähe der Oberseite dieser Umhüllung angeschlossen.
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Man kann die Kerndeckel 21 abnehmen, den Kern zerlegen und ausbauen
und die Wicklungen in den abgedichteten Wicklungsbehältern belassen, z. B. für den
Versand nach durchgeführter Prüfung.