WikiDer > Wicklung des Leistungstransformators

Vermogenstransformatorwikkeling
Eine im Transformator montierte Leistungstransformatorwicklung. Deutlich zu erkennen sind der obere Jochbalken und die Stützblöcke. Die Leitungen der äußeren Steuerwicklung sind noch nicht gekoppelt

EIN Wicklung des Leistungstransformators ist ein Spule, angewendet in Leistungstransformatoren, umwickelt mit isoliertKupferkabel auf einem Wickelzylinder montiert und mit Distanzstücken für den Ölfluss in der Wicklung und die Isolierung zwischen den Scheiben ausgestattet. Die Wicklung wird mit einer Stütz- und Isolationsstruktur abgeschlossen.

Aufbau einer Leistungstransformatorwicklung

Wickelvorbereitung

Eine Leistungstransformatorwicklung wird immer auf einen Wickelzylinder gewickelt; eine ca. 5mm dicke Platte aus presspahn die kräftig angefast und zu einem Vollzylinder verklebt wird. Presspahn-Lamellen werden auf den Wickelzylinder geklebt, auf den beim Wickeln die Querkeile geschoben werden.

Der Wickeldraht

Der Wickeldraht besteht aus elektrolytisch Kupfer und isoliert mit Lack (Lack), Papier oder Kunststoff wie NOMEX. Der Wickeldraht kann ein Einzelleiter sein: der Flachdraht, oder ein Doppelleiter: der Zwilling oder ein Litzenkabel: der CTC-Draht (Circular Transposed Cable). Wickeldraht in Leistungstransformatoren ist immer flach. Es kann auch mit mehreren Drähten parallel gewickelt werden, um größere Ströme führen zu können. Eine Steuerwicklung wird immer mit so vielen Drähten bewickelt, wie Anzapfungen vorhanden sind. Die Isolierung wie Papier- (Zellulose), NOMEX oder Lack bestimmen die maximale Wicklungstemperatur bzw. die Isolationsklasse. Normales Zellulose-Dämmpapier wird beispielsweise für eine Verwendung bei 96°C berechnet, thermisch verbessertes Papier[1][2] für 110°C und NOMEX bis 200°C. Papieralterung oder Depolarisation schreitet voran exponentiell nach der Formel von Montsinger[3].

Verpackung

Eine Wicklung im Wickeldorn
Schematische Wicklung des Leistungstransformators

Eine Wicklung besteht aus Scheiben und Lagen. Wir erhalten die Schichten, indem wir den Draht wie die Blätter in einer Rolle Toilettenpapier wickeln. In dieser Metapher ist eine Scheibe dann eine Rolle Toilettenpapier und wir sehen mehrere Scheiben nebeneinander in einer Wicklung. Oben und unten an der Wicklung ragt ein Stück Draht aus den sogenannten Wicklungsdrähten heraus. Die Schwierigkeit besteht darin, ohne Unterbrechung von einer Scheibe zur nächsten zu wickeln. Um dieses Problem praktisch zu lösen, gibt es viele Wicklungsarten wie Schlingenwicklung, Bumerangwicklung, Gironwicklung.

Eine Wicklung drücken

Nach dem Wickeln wird die Wicklung verpresst, so dass die Wicklung gespannt fest im Transformator sitzt und somit das Kurzschlussverhalten verbessert wird.

die Verschiebung

Ein Transformator besteht aus mindestens zwei Wicklungen, aber aufgrund der hohen Kurzschlussspannung eines Leistungstransformators wird es immer auch eine Steuerwicklung geben, um den hohen Spannungsabfall unter Last regeln zu können. Daher werden die Wicklungen über den Kernschenkeln übereinander montiert. Ein Zweig besteht dann aus der Hochspannungswicklung, der Niederspannungswicklung und der Steuerwicklung einer Phase. Es wird normalerweise entschieden, zuerst die 3 Beine des Leistungstransformators zusammenzubauen und zu vervollständigen und dann jeweils ein Bein über die Kernbeine zu schieben. Bei Verwendung von Glasfaser-Temperaturfühlern (Lichtwellenleiter) muss ein Querschlüssel durch einen Querschlüssel mit darin montierter Faser ersetzt werden.

Beenden der Wicklung

Das Fertigstellen einer Wicklung bedeutet:

  1. die Wicklungsleitungen oder -leitungen müssen herausgeführt werden
  2. möglicherweise muss eine sehr Hochspannungswicklung einen Mittenausgang haben
  3. Stützblöcke müssen angebracht werden, um die Lücke zwischen Spule und Jochträger zu füllen, damit die Spule richtig komprimiert wird
  4. potentielle Ringe zum Abschirmen von scharfen Stellen und Abrunden des elektrischen Feldes
  5. Passen Sie Eckringe an, um die elektrischen Felder am Kopf der Wicklung zu dämpfen und gleichzeitig den Ölfluss zu ermöglichen

Die Wicklung erhält somit noch eine Stütz- und Isolationsstruktur

Wicklungsarten

Wicklungen können auf unterschiedliche Weise unterteilt werden;

Klassifizierung nach Funktion im Transformator

  • Hochspannungswicklung oder Primärwicklung
  • Niederspannungswicklung oder Sekundärwicklung
  • Tertiärwicklung ist eine Dreieckswicklung zum Ausgleich von Asymmetrien
  • Die Steuerwicklung ist eine Multi-Tap-Wicklung zum Anschluss an den Steuerschalter connect
  • Gemeinsame Wicklung gilt nur für Spartransformatoren
  • Reihen- und Parallelwicklung kann sich auf eine Wicklung beziehen, die aus zwei Teilen besteht, die sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet werden können. Dies wird häufig bei mobilen Leistungstransformatoren angewendet, die aufgrund ihrer Schaltbarkeit an mehreren Orten eingesetzt werden können. Andererseits können Reihen- und Parallelwicklung auch a winding anzeigen Booster-Transformator wobei eine Wicklung zwischen Primär- und Sekundärwicklung und damit in Reihe mit dem Strom durch den Booster-Transformator und einer parallel über dem Netz hängenden Parallelwicklung liegt.

Hitze in der Wicklung

Die Temperatur des Öls und der Transformatorwicklung in Abhängigkeit von der Höhe

Eine Wicklung führt Strom und daher wird die Wicklung wärmer als die umgebende Elektroöl. Da das Öl in der Wicklung erhitzt wird, wird das Öl leichter und das Öl beginnt aufzusteigen; Durch den Thermosiphondruck kommt es zu einem Ölfluss in der Wicklung. Je höher das Öl steigt, desto heißer wird das Öl. Da sich die Wicklung überall gleich erwärmt, steigt auch die Wicklungstemperatur, je höher die gemessene Wicklung ist. In jeder Höhe ist der Temperaturunterschied zwischen Öl und Wicklung gleich und wir nennen diesen Unterschied die Gradient. Da aber auch in den Köpfen der Wicklungen ein radiales Feld vorhanden ist, kommt es durch zusätzliche Verluste zu einer zusätzlichen Erwärmung der Wicklungen. Der heißeste Punkt in der Wicklung liegt somit oben und wird zum Hot-Spot erwähnt. Die Hot-Spot-Temperatur[4][5] ist sehr wichtig, weil es das Altern bestimmt[6] der Wicklung und damit für den gesamten Transformator. Die Hot-Spot-Temperatur ergibt sich aus:

  • Bei Nennlast:
  • Bei einer Steuer habe ich:

Darin ist:

  • : Die Wicklungs-Hot-Spot-Temperatur
  • : Die am Deckel gemessene obere Öltemperatur
  • Grad: Die während des Aufwärmtests gemessene Steigung. Es ist die Differenz zwischen durchschnittlicher Öltemperatur und durchschnittlicher Wicklungstemperatur. Die Wicklungstemperatur wird nach der Erwärmungsprüfung durch Widerstandsmessung bestimmt.
  • HS: Der während des Entwurfs berechnete Hot-Spot-Faktor. Dies ist zwischen 1,1 und 1,3
  • I: Die Last bzw. der Strom durch die Wicklung
  • In: Der Bemessungsstrom der Wicklung
  • y: Der Wicklungsexponent, der gemäß der Norm IEC 60076-2 für ON- und OF-Transformatoren 1,6 und für OD-Transformatoren 2,0 beträgt. Der Wicklungsexponent kann auch durch 2 Erwärmungsversuche ermittelt werden und ist in der Praxis nur in einem sehr eingeschränkten Bereich gültig.

Um die Alterung der Wicklung zu überwachen, müssen halbjährlich Ölproben zur Analyse entnommen werden[7]. Papierabbauprodukte wie Furane kann in der Ölprobe nachgewiesen werden, um ein Bild der Alterung zu erhalten[8]. Ein wichtiges Hilfsmittel im Servicefall bei einem Wicklungsausfall ist das "Duval Triangle"[9], entwickelt von Michel Duval, Mitarbeiter bei Hydro Québec. Sie basiert darauf, ob die in der Elektroöl nach einem Fehler erkannt werden.

Wicklungsdesign

Bei der Auslegung einer Wicklung werden viele Aspekte berücksichtigt, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Zuerst die Eckdaten elektrische Spannung und elektrischer Strom was zu einem minimalen Drahtquerschnitt und einer minimalen Windungszahl führt. Die Begrenzung des elektrischen Gradienten bei der Prüfspannung ist eine Grundlage für das Design der Isolationsstruktur. Einer der wichtigsten Parameter ist der Kurzschlussspannung oder Impedanz der Wicklung. Dies bestimmt die Form der Wicklung. Eine Prüfung mit einer Elektrokonstruktionssoftware basierend auf Finite-Elemente-Methode ist hier sehr wichtig. Die Ölgeschwindigkeit in der Wicklung bestimmt die Abkühlung und damit auch die Hot-Spot-Temperatur. Trotz der elektrischen Isolierung muss der Ölfluss noch ausreichend groß sein. Der Strömungswiderstand in der Wicklung darf daher nicht zu groß werden. Ist der Strömungswiderstand zu groß, wird dort gezielt gekühlt, wo eine Pumpe für den Ölfluss sorgt. Das elektrische Kapazität von der Wicklung zum Kern, zum Mantel und zu den anderen Wicklungen bestimmt das Verhalten bei transienten Spannungen und muss auch rechnerisch überprüft werden. Schließlich darf die Wicklung nicht beschädigt werden durch Kurzschluss des Transformators und der mechanischen Festigkeit werden die Tragstruktur und die Abstützung auf dem Kern sehr wichtig sein.

Siehe auch

Externer Link

Nüsse

  1. ↑Müller, Wilma. Thermisch aufbereitetes Papier in ölgefüllten Transformatoren. energetisieren Jan/Feb 2007: 30-35.
  2. ↑MÄNNLICH, J., MOORE, R.. Der Einfluss verschiedener Parameter auf Kraft- und thermisch veredelte Papiere bei Alterung bei erhöhten Temperaturen in neuem Transformatorenöl. Vertrag Nr. 22203, 2006.
  3. ↑Montsinger, V. M. (1930). Lasttransformator nach Temperatur. AIEE-Transaktionen, Bd. 49: 776-792.
  4. ↑TAGHIKHANI, MA, GHOLAMI, A.. Schätzung der heißesten Punkttemperatur in Leistungstransformatorenwicklungen mit natürlicher Ölkühlung. Australisches Journal für Elektro- und Elektroniktechnik, Vol. 2, No. 6, nein. 1 2009, S. 11-19.
  5. ↑AL-NADABI, Ahmed, AL-RIYAMI, Hisham. Entwerfen Sie ein Simulationsmodell, um die Hot-Spot-Temperatur in Leistungstransformatoren abzuschätzen. Sechste IEEE International Multi-Konferenz zu Systemen, Signalen und Geräten SSD-09 Djerba-Tunesien 23.-26. März 2009.
  6. ↑LUNDGAARD, L.E., HANSEN, W., LINHJELL, D., Maler, T.J.. Alterung von ölimprägniertem Papier in Leistungstransformatoren.. IEE PWRD Dez. 2002.
  7. ↑IEEE C57.104-1999 Guide for the Interpretation of Gases Generated in Oil Immersed Transformers.
  8. ↑Prevost, T. A.. Schätzung der Lebensdauer der Isolierung basierend auf einem Alterungsmodell mit zwei Temperaturen.
  9. ↑Duval, M. (Nov./Dez. 2008). Das Duval-Dreieck für Laststufenschalter, Mineralöle und Tieftemperaturfehler in Transformatoren. IEEE Electrical Insulation Magazine Vol. 2, No. 24, nein. 6.
Siehe die Kategorie Induktivitäten von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.