[发明专利]具有冷却通道的变压器绕组

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器绕组，所述变压器绕组具有至少两个中空圆柱形地交错嵌套（ineinandergeschachtelt）的、围绕公共的卷绕轴延伸的绕组模块，其中所述绕组模块在至少一个设置在所述绕组模块之间的中空圆柱形冷却通道内部借助绝缘带（Isolationsleisten）在径向上彼此隔开。

背景技术

众所周知，例如额定功率为数兆伏安并且在例如5千伏至30千伏或110千伏、有时甚至达170千伏的电压范围内的电力变压器也被实现为干式变压器，其中在最后提到的电压范围内绝对也能够实现50兆伏安及以上的额定功率。在变压器运行时，在其电绕组中形成损耗热量，所述损耗热量必须被排到周围。因此，出于这类干式变压器的冷却目的，大多情况下，形成至少一个沿着绕组的轴向延伸被引导的冷却通道，以便优选借助自然的空气冷却将损耗热量从绕组内部引出。为了增大冷却效果，尤其是通常位于径向内部的低电压绕组被划分成多个径向隔开并且电串联连接的中空圆柱形绕组节段，在它们之间设置同样中空圆柱形的冷却通道。然而，在低电压绕组和高电压绕组之间大多也设置冷却通道。相邻绕组模块的径向间隔（最终由所述间隔构成冷却通道）在此通过电绝缘的矩形轮廓或通过所谓的狗骨带（“Dog-Bone”-Leisten） 来实现。

然而，在此不利的是，根据电边界条件，冷却通道必须部分实现为比冷却横截面所需要的更宽，因为在必要时还需要在相邻绕组模块之间的最小电绝缘效果，其通过相应厚的绝缘带实现。由此，变压器绕组过大并且相应地降低变压器的功率密度。

发明内容

从该现有技术出发，本发明的任务是，提供具有冷却通道的变压器绕组，所述冷却通道具有改善的绝缘能力。

所述任务通过一开始所提到类型的变压器绕组解决。其特征在于，绝缘带具有主要避免在径向上朝向卷绕轴的表面走向的横截面形状。

绝缘体的绝缘能力一方面由其材料确定，而另一方面由其外表面确定。即，只要电压应力相应地高，例如是几百V/cm并且更高，沿着该外表面就可能发生表面放电。如果电场线与绝缘体的表面正切，从而使电压应力沿着表面是最高的，则有利于表面放电。在中空圆柱形冷却通道内部，根据变压器具体的结构，场线或等位线几乎围绕冷却通道的中心轴同心地延伸，所述冷却通道的中心轴也相应于绕组的卷绕轴。因此，在使用通常的矩形轮廓或类双T的“狗骨”轮廓带（Profilleisten）作为冷却通道内绝缘带的情况下，沿着冷却通道内绝缘带的外表面的电压负载是最大的，因为所述外表面很大部分朝卷绕轴径向走向。对于这类布置的背景是，用于隔开相邻绕组节段的机械力同样是径向定向的。因此，根据现有技术的绝缘带的横截面形状取决于尽可能简单的机械合适的形状。本发明的基本思想现在在于，通过绝缘带的横截面或外表面的相应构造来如此形成绝缘带的绝缘能力，使得绝缘带的电压应力得以减小，然而，其中另一方面确保相应高的机械稳定性。

根据本发明的一个优选扩展方案，绝缘带由纤维增强环氧树脂或聚酯树脂制成。这一方面具有高的绝缘能力。另一方面通过纤维增强可能的是，实现横截面形状的高的变化多样性，但其特征是高的机械稳定性。这类绝缘带的形状例如可以通过铣削或通过挤压成形方法制造。应用在变压器绕组中的另一个前提（即达150°C以及以上的耐热性，如在干式变压器的情况下可能绝对需要的那样）同样以有利的方式给出。

当然，还可能的是，使用其它的绝缘材料，例如未增强的热塑性材料（例如聚酰胺）。当然，仅仅是在至少130°C的情况下也具有相应高稳定性的聚酰胺才适合。聚酰胺特殊的优点在于其特别简单的可塑性。

根据本发明，根据另一变型方案规定，至少一个冷却通道具有径向内部的壁和径向外部的壁，它们于是通过绝缘带隔开。绝对还可以将这些壁分段。因此，以有利的方式能够实现然后类似碗状(schalen?hnlich)冷却通道的简化装配，由此，此外还能够实现对邻近的绕组面的保护。

遵照另一本发明变型方案，绝缘带具有类似菱形的横截面或圆形横截面。这是能够被简单制成然而适合用于改善绝缘的几何标准形状。当借助内部的空腔实现绝缘带时，由重量和材料节省可以证明这是有利的。

根据绝缘带的另一实施方式，这些绝缘带具有S形横截面、X形横截面、V形横截面或Y形横截面。在此，以有利的方式在很大程度上避免径向走向的外表面部分，从而实现改善的绝缘能力。此外，尤其是X变型方案、V变型方案和Y变型方案由于其梁状的结构被证明是特别稳定的。在此，恰恰也在相邻且间隔开的绕组模块之间的扭转应力方面，具有其倾斜放置的梁区域的X形和V形作为特别优选的被强调。