DE1052553B

DE1052553B - Procedure for the isolation of high voltage equipment

Info

Publication number: DE1052553B
Application number: DEL26384A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Willy Rabus
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-12-07
Filing date: 1956-12-07
Publication date: 1959-03-12

Description

Verfahren zur Isolierung von Hochspannungsgeräten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Isolierung von Hochspannungsgeräten, insbesondere von Transformatoren und Meßwandlern, bei denen zwischen Teilen mit erheblichem Spannungsunterschied, insbesondere Wicklungen, eine Isolierung vorgesehen ist, die ganz oder teilweise aus aufgewickelten Bahnen von Isoliermaterial besteht.Method of Isolating High Voltage Equipment The invention relates to refers to a method for isolating high-voltage equipment, especially from Transformers and instrument transformers in which between parts with a considerable voltage difference, in particular windings, insulation is provided in whole or in part consists of coiled sheets of insulating material.

In Hochspannungsgeräten, vor allem bei Transformatoren und Meßwandlern für hohe Spannungen, wird häufig von einer Isolieranordnung Gebrauch gemacht, bei der zwischen zwei Wicklungen, d. h. allgemein zwischen Teilen, die gegeneinander für hohe Spannungen zu isolieren sind, eine Isolierung vorgesehen ist, die ganz oder teilweise aus aufgewickelten Bahnen von Weichpapier besteht.In high-voltage equipment, especially transformers and instrument transformers for high voltages, use is often made of an isolating arrangement that between two windings, d. H. generally between parts that are against each other For high voltages to be insulated, insulation is provided that is entirely or partially consists of wound sheets of soft paper.

In der Figur ist schematisch der Vorgang der Herstellung einer solchen aufgewickelten Weichpapier-Isolierung dargestellt. Mit 1 ist dabei eine Wicklungsanordnung gekennzeichnet, die etwa aus einem Tragzylinder 2 (Hartpapier) besteht, auf dem eine dicke Lage Weichpapier 3 aufgewickelt ist. Auf diesem Weichpapierzy linder 3 ist eine einlagige Wicklung 4 aufgebracht. Diese Wicklungslage 4 stellt etwa einen Abschnitt einer Hochspannungswicklung eines Transformators dar. Nach innen zu, etwa gegen die im Innern zu denkende Niederspannungswicklung des Transformators ist diese Wicklungslage 4 durch den Weichpapierzylinder 3 und Hartpapierzylinder 2 isoliert. Zur Abführung der in der Wicklungslage 4 entstehenden Stromwärme sind Ölkanäle 5 vorgesehen, die im vorliegenden Fall dadurch gebildet werden, daß isolierende Abstützleisten 6 gleichmäßig am Umfang auf der Wicklungslage 4 angeordnet werden. Darüber folgt als isolierende Schicht gegen die außenanschließende - hier nicht dargestellte -- weitere Wicklungslage eine Lage aus Weichpapier 7, die in der Zeichnung von der Vorratsrolle 8 auf den Wicklungskörper 1 aufgewickelt wird. Nach Fertigstellung des so hergestellten Weichpapierzylinders 7 folgen eine weitere Wicklungslage und dann wieder Leisten und ein weiterer Weichpapierzylinder usw. Die einzelnen eben erwähnten Wicklungslagen werden gegebenenfalls zu einer Hochspannungslagenwicklung zusammengeschaltet.In the figure, the process of producing such is schematically wrapped soft paper insulation shown. With 1 there is a winding arrangement characterized, which consists approximately of a support cylinder 2 (hard paper) on which a thick layer of soft paper 3 is wound up. On this soft paper cylinder 3, a single-layer winding 4 is applied. This winding layer 4 represents approximately one Section of a high-voltage winding of a transformer. Towards the inside, approximately against the low-voltage winding of the transformer, which is to be thought of inside, this is Winding layer 4 isolated by the soft paper cylinder 3 and hard paper cylinder 2. Oil channels 5 are used to dissipate the current heat generated in the winding layer 4 provided, which are formed in the present case that insulating support strips 6 are arranged evenly on the circumference on the winding layer 4. About it follows as an insulating layer against the outside adjoining - not shown here - another winding layer a layer of soft paper 7, which in the drawing of the Supply roll 8 is wound onto the winding body 1. After completion of the soft paper cylinder 7 produced in this way is followed by a further winding layer and then again strips and another soft paper cylinder, etc. The individual ones The winding layers mentioned may possibly become a high-voltage layer winding interconnected.

Als Material für die Isolierlage 7 wird meist Kabelpapier verwendet. Dieses Kabelpapier ist hygroskopisch, d. h., es zieht aus der Luft einige Prozent Feuchtigkeit an.Cable paper is usually used as the material for the insulating layer 7. This cable paper is hygroscopic; that is, it pulls a few percent out of the air Moisture.

Da in Geräten für hohe Spannungen jegliche Feuchtigkeit aus den Isoliermaterialien, vor allem den aufgewickelten Weichpapierzylindern, entfernt werden muß, um Kriechwegbildungen und Durchschläge zu vermeiden, werden die Wicklungskörper bzw. die zusammengebauten Transformatoren unter hohem Vakuum und bei Temperaturen, die meist um oder über 80° liegen, weitestgehend getrocknet. Damit schrumpft aber das Kabelpapier und, wenn nicht besondere Vorkehrungen getroffen würden, könnte der Fall eintreten, daß die dargestellten Weichpapierzylinder 3 und 7 reißen. Es besteht dabei die Gefahr, daß die Risse so auftreten, daß mehrere sich überdecken und dann Spalte in den Weichpapierzylindern entstehen, die die Isolationsfestigkeit herabsetzen.Since in devices for high voltages any moisture from the insulating materials, especially the rolled-up soft paper cylinders, must be removed in order to prevent tracking and to avoid breakdowns, the winding body or the assembled Transformers under high vacuum and at temperatures that are mostly around or above 80 °, largely dried. But this shrinks the cable paper and, unless special precautions were taken, it could happen that the illustrated soft paper cylinders 3 and 7 tear. There is a risk that the cracks occur in such a way that several overlap and then gaps in the soft paper cylinders that reduce the insulation strength.

Eine Abhilfe zur Vermeidung solcher Risse besteht darin, das Papier vor dem Auflaufen auf den Wickelkörper 1 sehr gut zu trocknen, so daß eine nachträgliche Schrumpfung bei der Trockenbehandlung des Wickelkörpers oder des Transformators nicht mehr eintritt. Man könnte nun daran denken, diese Trocknung so durchzuführen, daß das Papier auf der Vorratsrolle getrocknet wird. Das hat aber den Nachteil, daß etwa im Laufe längerer Lagerung in die Vorratsrolle eingedrungene Feuchtigkeit nur sehr schlecht aus dem dicht aufgewickelten Vorrats-Papierzylinder wieder herausgeholt werden kann. Besser ist es jedenfalls, die Papierbahn zwischen der Vorratsrolle 8 und dem Wickelkörper 1 zu trocknen, indem man sie eine geeignete Trockenvorrichtung durchlaufen läßt. Auch hierfür ist der Aufwand relativ groß, außerdem tritt eine Erschwerung der Wickelarbeit durch die umständlichen Trocknungsapparaturen ein.One workaround to avoid such tears is to open the paper to dry very well before running onto the winding body 1, so that a subsequent Shrinkage during the dry treatment of the winding body or the transformer no longer occurs. One could now think of doing this drying in such a way that that the paper is dried on the supply roll. But that has the disadvantage that about in the course of prolonged storage in the supply roll penetrated moisture very poorly taken out of the tightly wound supply paper cylinder can be. In any case, it is better to place the paper web between the supply roll 8 and the winding body 1 to be dried using a suitable drying device can run through. Here too, the effort is relatively high, and there is also a The cumbersome drying equipment makes the winding work more difficult.

Die vorbeschriebenen Nachteile werden nun dadurch beseitigt, daß erfindungsgemäß die einzelnen Bahnen des Isoliermaterials gegeneinander versetzte Stellen reduzierter mechanischer Festigkeit in Form einer Perforation oder Dickenverringerung des Isoliermaterials aufweisen.The disadvantages described above are now eliminated by the fact that according to the invention the individual webs of the insulating material offset points less mechanical strength in the form of a perforation or reduction in thickness of the insulating material exhibit.

Diese Stellen verringerter mechanischer Festigkeit wird man vor allem parallel zur Wickelachse anordnen, da Versuche zeigten, daß die Schrumpfungsrisse etwa parallel zur Wickelachse auftreten. Sieht man nun für jeden Umlauf der Papierbahn innerhalb der Isolierlage bzw. der W eichpapierzylinder eine oder mehrere solche Stellen reduzierter mechanischer Festigkeit vor, die in den aufeinanderfolgenden Umläufen aber stets gegeneinander versetzt sein müssen, dann werden, wenn die Schrumpfungsspannungen auftreten, die Papierbahnen an den Stellen reduzierter mechanischer Festigkeit reißen, wobei aber der entstehende Spalt nur eine Papierstärke dick ist, da die Reißstellen gegeneinander versetzt sind. Ein derartiger Spalt hat aber bei den hier betrachteten Hochspannungsapparaten keinerlei nachteiligen Einfluß, so daß die Herstellung derWeichpapier-Isolierlagen jetzt ohne weitere Vorsichtsmaßnahmen erfolgen kann.These places of reduced mechanical strength will be the main one Arrange parallel to the winding axis, since tests showed that the shrinkage cracks occur approximately parallel to the winding axis. One sees now for every One circulation of the paper web within the insulating layer or the soft paper cylinder or more such places of reduced mechanical strength, which are in the successive revolutions must always be offset against each other, then when the shrinkage stresses occur, the paper webs at the points reduced mechanical strength tear, but the resulting gap only the thickness of the paper is thick because the tearing points are offset from one another. A however, such a gap does not have any in the high-voltage apparatuses considered here disadvantageous influence, so that the production of the soft paper insulating layers now without further precautionary measures can be taken.

Die Stellen reduzierter mechanischer Festigkeit können in Form einer über die ganze Papierbreite hinweg laufenden Perforation vorgesehen werden, wobei diese in Form einfacher Einschnitte, d. h. ohne oder mit Materialausstanzung, ausgeführt werden kann. Man kann diese Perforation bei der Herstellung des Isolierpapiers einarbeiten oder auch dadurch Stellen reduzierter mechanischer Festigkeit erhalten, daß in bestimmten Abständen, etwa alle 500 mm, die Papierstärke etwa auf den halben Querschnitt reduziert wird.The places of reduced mechanical strength can be in the form of a perforations running across the entire width of the paper are provided, with these in the form of simple incisions, d. H. with or without material punching can be. This perforation can be incorporated into the production of the insulating paper or thereby obtained places of reduced mechanical strength that in certain At intervals of about every 500 mm, the paper thickness is reduced to about half the cross-section will.

Die Perforation über die Papierbreite kann auch während des Wickelvorgangs in die Papierbahn eingestanzt werden, wobei die Stanze so gesteuert werden muß, daß die richtige gegenseitige Versetzung der Perforation gewährleistet ist. Diese Steuerung erfolgt am zweckmäßigsten von dem Wickelkörper 1 aus.The perforation across the width of the paper can also be made during the winding process be punched into the paper web, whereby the punch must be controlled in such a way that that the correct mutual displacement of the perforation is guaranteed. These Most expediently, control takes place from the winding body 1.

Eine weitere Möglichkeit, die Perforation anzubringen, ist die, auf derVorratsrolle durchEinschleifen von Schlitzen oder Einbohren von Löchern die Perforation über einer dicken Papierschicht vorzubereiten. Dann ist aber darauf zu achten, daß der Durchmesser der Vorratsrolle und des Wickelkörpers 1 so gewählt werden, daß die Perforation bei der Wicklung den Isolierlagen entsprechend versetzt wird.Another way to apply the perforation is to open it the supply roll by grinding slots or drilling holes into the perforation to prepare over a thick layer of paper. But then it must be ensured that the diameter of the supply roll and the winding body 1 can be chosen so that the perforation during the winding is offset according to the insulation layers.

Um die richtige Versetzung der Perforation zu erreichen, kann man auch so vorgehen, daß gleichzeitig zwei perforierte Papierbahnen von zwei getrennten Vorratsrollen abgewickelt werden, die die gleiche Ausgangsperforation tragen, wobei die Papierbahnen in der Lage der Perforation gegenseitig entsprechend zu versetzen sind. Im letzteren Fall wird man, wenn die Perforation auf den Vorratsspulen durchgeführt wurde, zwei Vorratsrollen mit dem gleichen Ausgangsdurchmesser wählen.In order to achieve the correct displacement of the perforation, one can also proceed so that at the same time two perforated paper webs of two separate Supply rolls are unwound that have the same initial perforation, with to mutually offset the paper webs in the position of the perforation are. In the latter case one will when the perforation is carried out on the supply reels choose two supply rolls with the same starting diameter.

Ein zweckmäßiger Weg, die Perforation vorzubereiten, ist auch der, daß man die Vorratsspulen 8 durch Umwickeln von einem normal angelieferten Papierzylinder auf die Vorratsspulen gewinnt, wobei die Perforation während des Umwickelns in etwa gleichen Abständen angebracht wird. Wickelt man dann von zwei solchen so erhaltenen Vorratsspulen aus die Isolierlage 7, dann spielt der Durchmesser der Vorratsspule keinerlei Rolle mehr. Durch entsprechende Versetzung der Papierbahnen und eine zeitweilige Korrektur läßt sich dann eine einwandfreie Versetzung der perforierten Stelle erzielen.Another convenient way to prepare the perforation is to that the supply reels 8 by winding from a normally delivered paper cylinder on the supply reels wins, with the perforation roughly during the rewinding at the same intervals. One then wraps two of these so obtained Supply reels from the insulating layer 7, then the diameter of the supply reel plays no longer a role. By relocating the paper webs accordingly and temporarily Correction can then achieve a perfect displacement of the perforated point.

Da die Versetzung der Stellen reduzierter mechanischer Festigkeit von großer Bedeutung ist, kann es sich empfehlen, diese Stellen in den Papierbahnen auffallend, etwa durch Farbstreifen, zu kennzeichnen.Because the dislocation of the places of reduced mechanical strength is of great importance, it can be recommended to use these places in the paper webs to be marked conspicuously, for example by colored stripes.

Um Isolierzylinder zu erhalten, die unter Druck in axialer Richtung zusammenstauchbar und in ihrer Länge veränderbar sind, ist schon vorgeschlagen worden, die Zylinder so aufzubauen, daß sich mechanisch feste Zonen mit nachgiebigen weichen Zonen abwechseln. Das heißt, zur Erzielung von Stellen unterschiedlicher mechanischer Festigkeit müssen hierbei entweder verschiedene Materialien verwendet werden, oder es muß z. B. ein weiches Ausgangsmaterial durch entsprechende Maßnahmen teilweise versteift werden.To obtain insulating cylinders that are pressurized in the axial direction compressible and changeable in length has already been proposed, to build the cylinder so that mechanically solid zones with yielding give way Alternate zones. That is, to achieve points of different mechanical Strength must either be used here, or different materials it must z. B. a soft starting material through appropriate measures partially be stiffened.

Selbstverständlich beschränkt sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht allein auf die Verwendung von Kabelpapier, sondern kann auch mit Erfolg dort angewendet werden, wo Isolierschichten aus Isolierfolien gewickelt werden, bei denen imLaufe derFertigbehandlung SchrumpfspannungenunddamitSchrumpfrisse auftreten können.The method according to the invention is of course restricted not solely on the use of cable paper, but can also be used with success there are used where insulating layers are wound from insulating foils, where During the final treatment, shrinkage stresses and thus shrinkage cracks can occur.

Dieses Verfahren ist insbesondere für Transformatoren und Meßwandler hoher Spannung wesentlich, die bekanntlich vorwiegend als Öltransformatoren ausgeführt werden. Letzteres bedeutet nichts anderes, als daß nach dem eingangs erwähnten Prozeß der Trocknung durch Evakuierung und entsprechende Erwärmung des Wicklungsaufbaus Isolieröl in den Apparat eingesaugt bzw. eingefüllt wird, wodurch eine weitere Feuchtigkeitsaufnahme der Lagenisolation verhindert wird. Gleichzeitig ergibt diese Füllung zufolge der erhöhten Durchschlagsfestigkeit des Öles eine wesentliche Erhöhung der elektrischen Festigkeit der so behandelten Anordnung. Das gleiche gilt, wenn statt Isolieröl nichtbrennbare Isolierflüssigkeiten, wie sie unter dem Namen Clophen, Askarel usw. im Handel sind, verwendet werden. Auch kann ein Transformator mit der beschriebenen Wicklungsisolation in ein Gefäß eingebaut werden, das mit einem trockenen Gas gefüllt wird.This method is particularly useful for transformers and instrument transformers high voltage, which is known to be mainly carried out as oil transformers will. The latter means nothing else than that after the process mentioned at the beginning drying by evacuation and appropriate heating of the winding structure Insulating oil is sucked in or filled into the apparatus, which further absorbs moisture the layer insulation is prevented. At the same time, this filling results in the increased dielectric strength of the oil a substantial increase in the electrical Strength of the arrangement treated in this way. The same applies if instead of insulating oil non-flammable insulating liquids, such as those known as Clophen, Askarel, etc. are in trade. A transformer with the described Winding insulation can be installed in a vessel that is filled with a dry gas will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for isolating high-voltage equipment, especially of transformers and transducers, where between parts with Considerable voltage difference, especially windings, insulation is provided which consists wholly or partly of wound strips of insulating material, characterized in that the individual webs of the insulating material against each other offset points of reduced mechanical strength in the form of a perforation or have a reduction in the thickness of the insulating material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the points of reduced mechanical strength are parallel are arranged to the axis of the winding arrangement to be isolated.

3. Procedure according to Claim 1 and 2, characterized in that one or more per revolution of a path Places of reduced mechanical strength are provided.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the points of reduced mechanical strength run over the entire width of the insulating strip.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the points have reduced mechanical strength be incorporated into the manufacture of the insulating material.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the perforation is in the form of incisions or made of punchings.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that that the perforation is made by grinding slots or by drilling holes takes place on the supply roll of insulating material. B.

The method of claim 1 to 7, characterized in that the web of insulating material while of the winding process is provided with the perforation.

9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the production of the perforation of the insulating material with regard to the correct displacement of the points of reduced mechanical strength is controlled from the winding body.

10. The method according to claim 1 to 9, characterized characterized in that the diameter of the supply roll in relation to the diameter the insulating layer to be wound is chosen so that the desired displacement of the Places reduced mechanical strength is guaranteed.

11. Procedure according to Claims 1 to 10, characterized in that two supply rolls of the same starting diameter and approximately the same perforation wound two strips of the insulating material at the same time the points of reduced mechanical strength are mutually offset are.

12. The method according to claim 1 to 11, characterized in that the insulating material is removed from a supply roll on which the insulating material is placed during the perforation was wound up.

13. The method according to claim 1 to 12, characterized in that that to identify the places of reduced mechanical strength these through marked with a conspicuous line of paint.

14. The method according to claim 1 to 13, characterized in that the layer insulation consists of insulating foils. Publications considered: German Patent No. 906 828.