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Lagenwicklung an einem Hochspannungstransformator Die Erfindung betrifft eine Lagenwicklung für Hochspannungstransformatoren, die aus mehreren parallelen Leitern aufgebaut ist und bei der axiale Kühlkanäle in der Wicklung vorgesehen sind.
Um die in der Wicklung entstehende Wärme möglichst gut abführen zu können, ist es bekannt und üblich, bei Transformatoren innerhalb der Wicklung Kanäle vorzusehen, durch die zur Wärmeableitung ein elektrisch isolierendes Kühlmittel strömt. Die Wicklungen werden dabei, soweit es sich um Lagenwicklungen handelt, so aufgebaut, dass jeweils auf eine Wicklungslage ein Kühlkanal und dann die Lagenisolation folgt, oder die Reihenfolge verläuft so, dass nach der Wicklungslage die Lagenisolation und dann der Kühlkanal angeordnet sind.
Diese Anordnungen haben den Nachteil, dass jede. Wicklungslage nur einte einseitig gute Kühlung erhält, da nur eine Seite jedes Kühlkanals an die Wicklungslage grenzt, während die andere Seite des Kanals von der Lagenisolation flankiert wird und von dieser Seite nur eine sehr geringe Wärmeableitung erfolgt, da die elektrische Lagenisolation gleichzeitig eine gute Wärmeisolation darstellt. Nachteilig wirkt sich auch aus, dass die Ölschichten in den Kühlkanälen elektrisch dauernd beansprucht sind. Sie verhindern ausserdem bei wenigen hin und her gewickelten Lagen eine einwandfreie Steuerung der Stossspannungsver- teilung.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Wicklungsanordnungen besteht darin, dass sich an den von den Wicklungsisolationen flankierten Seiten der Kühlkanäle keine glatten Wände für die Ölströ- mung ergeben, da sich an der Oberfläche der Papierisolation längs- oder quergerichtete Wellen bilden. Besonders nachteilig sind die beim Pressen der Wicklung entstehenden wulstförmigen Quetschfalten an den Lagenenden, die die Ölkanäle erheblich ver- engen. Um trotzdem eine gute Kühlung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Kanäle von vornherein reichlich zu bemessen und durch Beilegen von Press- span die Wellen- und Faltenbildung zu verringern.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile bei aus mehreren parallelen Leitern bestehenden Lagenwicklungen für Hochspannungstransformatoren dadurch beseitigt, dass zwischen den parallelen Leitern einer elektrischen Wicklungslage mindestens ein Kühlkanal vorgesehen ist und die elektrischen Wicklungslagen nur durch feste Isolationen gegeneinander isoliert sind.
An Hand der Zeichnung sei an einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung diese näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine nach der Erfindung aufgebaute Wicklungsordnung im Schnitt dargestellt. Der Deutlichkeit wegen ist von der Wicklung nur der obere und untere Teil gezeichnet, während der mittlere Teil weggelassen ist. Die im vorliegenden Beispiel aus vier parallelen Leitern aufgebaute Wicklung besteht aus den Lagen 1, 2, 3, 4 und 5. Zu jeder dieser Lagen gehört einer der Kühlkanäle 6, 7, 8, 9 bzw. 10, die erfindungsgemäss zwischen den parallelen Leitern angeordnet sind, und zwar zwischen dem zweiten und dritten Leiter jeder Lage. Es können jedoch auch mehrere Kühlkanäle für jede Wicklungslage vorgesehen werden, z. B. zwei, die dann zwischen dem ersten und zweiten bzw. zwischen dem dritten und vierten parallelen Leiter jeder Lage angeordnet sein können.
Die Stärke der Lagenisolationen 11, 12, 13 und 14 wächst proportional der Zunahme der Spannungsdifferenz zwischen zwei Lagen nach dem einen oder andern Ende hin. Das Zunehmen der Isolationsstärke ist durch die gestrichelten Linien in dem die Unterbrechung zwischen dem obern und untern Teil der Wicklung anzeigenden Zwischen-
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raum 15 besonders deutlich gemacht. Proportional der anwachsenden Spannung wächst auch die Isolation 16 zwischen der Lage 1 und dem äussern Schild 17 der Wicklung sowie die Isolation 18 zwischen der Lage 5 und dem innern Schild 19. Die abgestufte Lagenisolation kann aus Papierbahnen ab- und zunehmender Breite oder auch aus überlappten Bändern aufgewickelt werden.
Es kann ohne weiteres an Stelle der abgestuften Isolation auch eine gleichmässige Isolation angewendet werden, und bei Transformatoren, bei denen eine sich ändernde Spannungsdifferenz längs der Lagen nicht auftritt, ist diese selbstverständlich. Die zwischen Ober- und Unterspannungswicklung vorgesehene Hauptisolation ist mit 20 und mit 21 ein Isolierzylinder bezeichnet. Im vorliegenden Falle ist starre Erdung des Ober- spannungs-Sternpunktes angenommen. Zur weiteren Verbesserung der Stossspannungsverteilung sind in den Kühlkanälen leitende Beläge vorgesehen, die durch die gestrichelten Linien in den Kühlkanälen angedeutet sind.
Die mit 22, 23 und 24 bezeichneten Druckringe bestehen aus einem mechanisch druckfesten Isolierstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante, z. B. quergeschichtetes Hartpapier, und weisen beispielsweise einen dreieckförmigen Querschnitt auf, so dass über den Lagenenden ein relativ grosser Raum verbleibt und die Kanalleisten der in der Nähe der Druckringe mündenden Kanäle bei eventuell auftretenden Berührungen nicht aufstossen, sondern vorbeigleiten. Die Druckringe liegen mit ununterbrochenen und abgerundeten Flächen an der elektrisch noch beanspruchten Lagenisolation. Die Druckringe können mit allmählichen Übergängen und ohne konkave Krümmungen so geformt sein,
dass sie oder Teile von ihnen als ausgeprägte zusätzliche Schirmringe metallisiert oder graphitiert oder überhaupt aus Metall hergestellt sind und mit einem starken Isolationsauftrag versehen werden. Die Druckringe können dann angelenkt oder auch kapazitiv gesteuert sein. Der Pressdruck wird über diese Ringe und über Distanzklötze, die zweckmässig an den Ringen befestigt sein können, auf die Wicklung übertragen.
Eine hinsichtlich Stossspannungsverteilung günstige Anordnung ergibt sich nach der schematischen Darstellung, wie sie die Fig. 4 zeigt, bei der die Schaltungen ausserhalb der Lagen zum Ausgleich der verschiedenen induktiven Lagenspannungen und damit zur Verminderung der Zusatzverluste infolge von Ausgleichströmen dienen. Die einzelnen Leiter sind so geschaltet, dass sie in den Lagen jeweils in verschiedener Reihenfolge nebeneinanderliegen. Die Anordnung verhält sich grundsätzlich so wie eine einzelne Lage mit Verdrillung in der Mitte.
Es ist jedoch darauf zu achten, dass die unterschiedlichen Längen der Lagen und der verschiedenen Durchmesser noch eine Korrektur der Windungszahlen erfordern. Diese Schaltungsart ist nicht auf vier Lagen beschränkt, sondern kann in ähnlicher Weise auch für andere Lagenzahlen verwendet werden, ebenso für andere Zahlen der parallelen Leiter. Die Steuerung der Stossspannung kann hier, wie auch in Fig. 1 angedeutet, durch in den Kanälen angeordnete Folien oder dergleichen erfolgen.
Die Fig.2, in der die Beläge in einem Kühlkanal schematisch näher dargestellt sind, zeigt eine Draufsicht eines Schnittes einer Wicklungslage mit den parallelen Leitern 30, 31, 32 und 33, zwischen denen ein Kühlkanal 35 vorgesehen ist. Die Beläge können aus dünnen Isolierstoffolien mit in der Umfangsrichtung verlaufenden streifenförmigen, elektrisch leitenden Einlagen 36, 37 und 38 aus Metall bestehen (Streifenbreite etwa gleich der Windungs- bzw. Drahtbreite) oder in anderer geeigneter Weise aufgebaut sein. Sie sind an den den Kanal flankierenden Leitern befestigt und wechseln von einer Seite nach der andern. Selbstverständlich können auch mehr als drei Einlagen vorgesehen werden. Es können jedoch auch schon zwei oder nur eine genügen.
Mit 39 sind Kanalleisten bezeichnet, sie können aus einem Werkstoff mit sehr hoher Dielektrizitätskon- stante, z. B. einem sogenannten Ferrodielektrikum , bestehen und dann gegebenenfalls die Wirkung der Metallbeläge ersetzen, so dass letztere überflüssig würden.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Lage mit vier parallelen Leitern, bei der eine Überbrückung des Ölkanals so erfolgt, dass die zwei im Ölkanal liegenden Leiter an mehreren Punkten überkreuzt sind, während die äussern Leiter, die an der Lagenisolation liegen, unverdrillt und glatt weiterlaufen. Bei Wicklungen mit mehreren parallelen Leitern kann diese Anordnung bereits die gewünschten Ergebnisse liefern, wenn man gewisse Reststossspannungen an den Ölstrecken der Kanäle in Kauf nimmt.