DE1513958B2 - Hochspannungslagenwicklung - Google Patents

Description

sehe auslaufen, die sich radial über die Stirnseiten der Oberspannungswicklung erstrecken. Hierbei ist an den äußeren Rändern der Flansche mit großen Feldstärken zu rechnen, so daß diese Steuerschirme bei Transformatorn höherer Spannung nicht angewendet werden können.

Die deutsche Auslegeschrift 1 129 229 beschreibt eine Transformatorwicklung, bei der im Hauptstreukanal ein leitender Steuerbelag angeordnet ist, der der Eingangslage benachbart und mit ihr galvanisch verbunden ist. Zur Verringerung der Beanspruchungen an den scharfkantigen Rändern des Schirmes ist der obere und der untere Rand zur Wicklung zurückgebogen, damit er im Feldschatten des jeweiligen Schrmringes liegt. Dadurch lassen sich jedoch nur die Beanspruchungen beherrschen, die von den Rändern des Schirmes selbst ausgehen. Eine Potentialsteuerung an der waagrechten Stirnseite der Wicklung, wie sie durch die vorliegende Erfindung angestrebt wird, ist dadurch nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wicklungen der eingangs genannten Art eine Potentialsteuerung im Randfeldbereich zu ermöglichen, die deren Anwendung auch im Bereich hoher und höchster Spannungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Hochspannungslagenwicklung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Vergleichmäßigung der Randfeldsteuerung die anderen Steuerbelagflansche aufweisenden Steuerbeläge eine derart zunehmend abgestufte Flanschbreite aufweisen, daß der dem Spulentisch am nächsten liegende Steuerflansch in seiner radialen Breite etwa derjenigen der gesamten Oberspannungswicklung entspricht und daß die Steuerbelagflansche im Randbereich eine Feldstärkekonzentration vermeidende und das Feld gleichmäßig steuernde Elektrodenform aufweisen.

Durch eine entsprechende Abstufung der Flanschbreite der Steuerbeläge läßt sich dabei eine weitgehende Vergleichmäßigung der elektrischen Beanspruchung auf der obenerwähnten hochbelasteten Flanschfläche 18 erreichen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Anordnung bestehen darin, daß die Randfeldsteuerung außer durch die aus den Leitbelägen der Hauptisolierung gebildeten Flansche auch noch durch zusätzliche in die Isolierflansche als Steuerringscheiben eingefügte Isolierstoffringscheiben mit Leitbelägen erfolgt, daß die zusätzlichen Isolierstoffringscheiben mit Leitbelägen kapazitiv mit den aus den Leitbelägen der Hauptisolierung gebildeten Leitbelagflanschen gekoppelt sind, daß die Leitbeläge der Flansche und der Isolierstoffringscheiben eine dicke Isolierstoffverkleidung besitzen, daß die Elektroden der Steuerbelagflansche durch benachbarte Isolierstoffbahnen verkleidet sind, daß ein Teil der Leit- bzw. Steuerbeläge sich in die Flansche der außenliegenden Wicklung nach außen und der andere Teil in die Flansche der innenliegenden Wicklung nach innen fortsetzt, daß auf beiden Seiten von ölkanälen in der festen Isolierung des Hauptstreukanals und im Randbereich vorgesehene Steuerbeläge miteinander galvanisch verbunden sind.

In F i g. 2 ist eine mögliche Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Mit 9 ist wieder der mit der Eingangslage 1 verbundene Steuerschirm bezeichnet, hinzugefügt sind die Steuerschirme 19 und 20, die den Potentialflächen 80 % und 50 % im etwa homogenen Feld des Streukanals entsprechen. Durch die Steuerbelagflansche 9', 19' und 20' werden auch in den Isolierflanschen 17 die Potentialflächen 100, 80 und 50 % festgelegt. Durch die in F i g. 2 dargestellte Anstufung der Flanschbreiten 9', 19' und 20' wird erreicht, daß auf der Fläche des Isolierflansches 18, in der nach Fig. 1 das Potential 100% sehr ungleichmäßig bis auf etwa 20% abgebaut wurde, das Potential 100% nun sehr gleichmäßig bis auf etwa

ίο 40 % abgebaut wird. Die Niveaulinien 21, 22, 23, 24 und 25 entsprechen hier 90, 70, 60, 40 und 20 % der gesamten Spannung, die zwischen der Eingangslage 1 und den auf Potential Null (Spulentisch 15, Kesselwand 16 und Unterspannungswicklung 10) gelegten Teile ansteht.

Dieser neue, stark vergleichmäßigte Spannungsabbau in der Flanschfläche 18 ergibt in Verbindung mit der Reduzierung der gesamten in dieser Fläche abgebauten Spannung (in F i g. 1 80 %, in F i g. 2 aber nur 60 %) eine erhebliche Reduzierung der maximalen Beanspruchung in der Nähe der Eingangslage 1 und damit eine beachtliche Erhöhung der zulässigen Prüf- und Betriebsspannungen. Die Vergleichmäßigung des Spannungsabbaues wirkt sich in ähnlich günstigem Sinn auch noch auf den Flanschen 26 der Lagenisolierung aus.

Die Isolierflansche 17 und 26 werden nach einer weit verbreiteten Fertigungstechnik aus der, wie schon erwähnt, meist aus Weichpapier bestehenden Lagen- oder Hauptstreukanalisolierung dadurch gebildet, daß die zylindrisch aufgewickelten Papierbahnen in Streifen von etwa 20 bis 40 mm Breite in Achsrichtung eingerissen und dann umgelegt werden. Grundsätzlich könnten auch auf diese Weise die Steuerschrimflansche hergestellt werden, die sich nach der Erfindung in die Isolierstofflansche hinein fortsetzen. Hierbei wickelt man etwa den Steuerbelag in die Streukanalisolierung aus Leitpapier ein und stellt dann durch Streifenreißen und Umlegen der so gebildeten Streifen die leitenden Flansche her.

Bei diesem Herstellungsverfahren besteht allerdings die Gefahr der Verunreinigung der Isolierung durch leitende, beim Reißen sich bildende Partikel des Leitpapiers und damit die Gefahr vorzeitiger Entladungen bei der Prüfung solcher Transformatoren, oder der vorzeitigen Zerstörung der Isolierung durch anhaltende Teilentladungen im Betrieb.

Durch die Verwendung einer sogenannten Leitbelagstreifenbahn zur Bildung des Steuerbelages kann diese Schwierigkeit behoben werden. Eine solche Leitbelagstreifenbahn besteht aus leitenden Querstreifen, die unter Bildung einer langen Bahn, sich überlappend auf mehreren parallelen Isolierstofflängsstreifen befestigt werden. Diese leitenden Querstreifen bestehen im allgemeinen aus Streifen von Leitpapier. Es kann zweckmäßig sein, einen Teil dieser Querstreifen aus Metall herzustellen und diese gegebenenfalls mittels eines oder mehreren zusätzlicher leitender Längsbänder an einen Wicklungspunkt anzuschließen. Der Leitbelagschirm kann dann, gespeist von dem Anschlußpunkt her, auch erhebliche Stoßströme führen, ohne daß die Leitpapierstreifen strommäßig überlastet werden.

Gleichgültig aus welchem Material die leitenden oder halbleitenden Steuerbeläge hergestellt werden, muß in jedem Falle eine zweckmäßig ausgebildete Unterbrechungsstelle vorgesehen werden, um Kurzschlußwindungen zu vermeiden.

Um die in der Nähe der Enden der Flansche sich ergebende Feldkonzentration isoliertechnisch zu beherrschen, wird das durch Falzen des Leitbelages in gewissem Ausmaß abgerundete Flanschende mit einer mit Leitbelag und Isolierverkleidung versehenen Isolierstoffringscheibe als Steuerringscheibe, die kapazitiv an den Winkelflansch der aus dem Hauptstreukanal kommenden Beläge angekoppelt ist, abgeschirmt.

Eine solche Steuerringscheibe ist in F i g. 3 dargestellt. Mit 27 ist dabei ein aus dem Hauptstreukanal kommender Schirmbelag bezeichnet, mit 28 das durch Falten des Leitbelages gebildete Flanschende. Die kapazitiv angekoppelte Steuerringscheibe 29 besteht beispielsweise aus einer mit Leitlack 30 bestrichenen Preßspanringscheibe, die in F i g. 3 mit der verhältnismäßig dicken Isolierverkleidung 31 versehen ist. Aus den Weichpapierlagen 32 und 33 eines Teiles der Isolierung des Hauptstreukanals wird dann der Isolierflansch zu beiden Seiten der Steuerbeläge 28 und 30 aufgebaut. Der Teil 32 wird dabei in die nach unten um den Steuerflansch und die Steuerringscheibe umgeschlagenen Verkleidungen 34, 35 und 36 umgeformt, wobei zur Ausfüllung von dicken Abweichungen eine Isolierstoffringscheibe 37 und sogenannte Polsterringe 38 und 39 einisoliert sind. Die Isolierstofflage 33 ist in den Flansch 39 umgeformt, mit 40 sind Isolierstoffdeckscheiben bezeichnet.

Ein anderer Aufbau der Isolierung zur Beherrschung der Randfelder um die Flanschenden ist in F i g. 4 wiedergegeben. Mit 27 ist wieder ein aus der Streukanalisolierung kommender Schirmbelag bezeichnet. In dem Flanschbereich ist dieser nun mit Hilfe eines mit einem Leitbelag versehene Isolierstoffringes 41 am Flanschende 42 so umgeformt, daß die Isolierstofflagen 32 und 33 unter Beifügung von Polsterringen 43 und 44 zu einer die Flanschenden gut einhüllenden Randfeldisolierung 45, 46 und 47 umgeformt werden können. Die die Isolierverkleidung bildenden Weichpapierscheiben 45, 46 und 47 sind an den Stellen 48, 49 und 50 mit Papierschichten, die aus der Isolierung 33 gebildet wurden, verzapft, mit 40 sind wieder Isolierstoffdeckscheben bezeichnet.

In den F i g. 1 und 2 sind um die innenliegende Wicklung 10 im Randgebiet ebenfalls Isolierflansche, hier nach innen umgelegt. Für den Fall, daß diese Wicklung ebenfalls eine hohe Nennspannung besitzt bzw. mit hoher Spannung zu prüfen ist, kann es sinnvoll sein, die Erfindung auch auf dieses Gebiet anzuwenden. Gegebenenfalls kann auch ein Teil der Steuerbeläge in die Flansche der außenliegenden Wicklung nach außen und der andere Teil in die Flansche der innenliegenden Wicklung nach innen forgesetzt werden.

Weiter ist die Erfindung auch nützlich, wenn innerhalb der festen Isolierung des Hauptstreukanals Ölkanäle vorgesehen sind. Diese dienen etwa der Abführung der dielektrischen Verluste oder auch der Trocknung und Evakuierung der festen Isolierung.

Solche Ölkanäle bilden unter Umständen elektrisch schwache Stellen, da öl eine wesentlich geringere elektrische Festigkeit besitzt als ölgetränktes Papier und da es außerdem auch eine kleinere Dielektrizitätskonstante (etwa 2, 3) als ölgetränktes Papier (etwa 3,2) besitzt. Aus diesem Grund werden Ölspalte in elektrischer Serienschaltung mit ölgetränktem Papier spezifisch auch höher beansprucht. In solchen Fällen kann es vorteilhaft sein, derartige ölkanäle elektrisch kurzzuschließen, zweckmäßig mit Hilfe von Steuerbelägen, die zu beiden Seiten des ölkanals angeordnet und miteinander verbunden werden.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Stufung der Steuerbelagflansche bewirkt im Gegensatz zu den durch den Stand der Technik bekanntgewordenen Ausführungen eine günstige Beeinflussung des Potentials an der Stirnseite von Hochspannungswicklungen der eingangs genannten Art, so daß diese auch für Transformatoren sehr hoher Spannung verwendet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 um diese Wicklung in Form von Flanschen umge- Patentansprüche: schlagener Weichpapierisolierung und mehreren im Hauptstreukanal angeordneten leitenden Steuerbelä-

1. Hochspannungslagenwicklung mit Anschluß gen, von denen der der Eingangslage benachbarte der Netzklemme der außenliegenden Oberspan- 5 Steuerbelag mit dieser galvanisch verbunden ist und nungswicklung an die am Hauptstreukanal lie- einen Flansch aufweist, dessen Breite etwa der radiagende Eingangslage und mit um diese Wicklung len Breite der Eingangslage entspricht (deutsche Pain Form von Flanschen umgeschlagener Weich- tentschrift 1 203 382).

papierisolierung und mehreren im Hauptstreuka- Für Hochspannungstransformatoren, deren Obernal angeordneten leitenden Steuerbelägen, von io Spannungswicklung als Lagenwicklung ausgeführt ist denen der der Eingangslage benachbarte Steuer- und die im Sternpunkt einen Stufenschalter besitzen, belag mit dieser galvanisch verbunden ist und ist mithin als zweckmäßiger Aufbau, beispielsweise einen Flansch aufweist, dessen Breite etwa der im Hinblick auf die Änderung der Kurzschlußspanradialen Breite der Eingangslage entspricht, da- nung, schon eine Anordnung vorgeschlagen worden, durch gekennzeichnet, daß zur Ver- 15 bei der der Hochspannungsanschluß am Streukanal gleichmäßigung der Randfeldsteuerung die ande- erfolgt und der Sternpunkt bzw. die Stufenwicklung ren Steuerbelagflansche aufweisenden Steuerbe- nach außen verlegt ist.

läge eine derart zunehmend abgestufte Flansch- Die Isolierung nach der Unterspannungswicklung

breite aufweisen, daß der dem Spulentisch (15) und zwischen den Lagen der Oberspannungswick-

am nächsten liegende Steuerflansch in seiner ra- 20 lung wird heute wohl fast ausschließlich aus Weich-

dialen Breite etwa derjenigen der gesamten Ober- papier ausgeführt, das an den Enden der Wicklung in

Spannungswicklung entspricht und daß die Steu- Flansche umgeformt ist.

erbelagflansche im Randbereich eine Feldstärke- Ferner ist vorgeschlagen worden, in die Isolierung konzentration vermeidende und das Feld gleich- zwischen der Oberspannungs- und Unterspannungsmäßig steuernde Elektrodenform aufweisen. 25 wicklung, d. h. im Hauptstreukanal, einen oder meh-

2. Hochspannungslagenwicklung nach An- rere leitende oder halbleitende Schirme zur Feldspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rand- steuerung, etwa in ähnlicher Weise wie bei den befeldsteuerung außer durch die aus den Leitbelä- kannten Kondensator-Durchführungen vorzusehen, gen der Hauptisolierung gebildeten Flansche wobei mindestens einer dieser Schirme galvanisch auch noch durch zusätzliche in die Isolierflansche 30 mit der Oberspannungswicklung verbunden ist. Dieals Steuerringscheiben eingefügte Isolierstoff- ser letztgenannte Schirm dient dabei gleichzeitig der ringscheiben mit Leitbelägen erfolgt. Verbesserung der Stoßspannungsverteilung der La-

3. Hochspannungslagenwicklung nach An- genwicklung.

spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu- F i g. 1 zeigt nun einen solchen Wicklungsaufbau,

sätzlichen Isolierstoffringscheiben mit Leitbelä- 35 bei dem die außenliegende Oberspannungswicklung gen kapazitiv mit den aus den Leitbelägen der etwa aus sechs Stammlagen 1 bis 6, einer Grobstufe 7 Hauptisolierung gebildeten Leitbelagflanschen und einer Feinlage 8 besteht. Der der Hochspangekoppelt sind. nungs-Eingangslage 1 benachbarte und an diese gal-

4. Hochspannungslagenwicklung nach einem vanisch angelenkte Schirm ist mit 9 bezeichnet. Die der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, 40 Unterspannungswicklung und der mit ihr verbundene daß die Leitbeläge der Flansche und der Isolier- Hauptstreukanalschirm sind mit 10 bezeichnet.

stoff ringscheiben eine dicke Isolierstoffverklei- In F i g. 1 sind nun auch noch, und zwar gültig für

dung besitzen. die Wicklungsprüfung der abgestuft isolierten ange-

5. Hochspannungslagenwicklung nach einem nommenen Oberspannungswicklung, die elektrischen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 45 Niveaulinien eingezeichnet. Der Oberspannungs-Eindaß ein Teil der Leit- bzw. Steuerbeläge sich in gangslage 1 und dem damit verbundenen Schirm 9 ist die Flansche der außenliegenden Wicklung nach dabei das Potential 100% zugeordnet, während die außen und der andere Teil in die Flansche der in- Linien 11 bis 14 dann 80, 60 und 20% entsprechen, nenliegenden Wicklung nach innen fortsetzt. Der Spulentisch 15, die Kesselwand 16 und Schirm

6. Hochspannungslagenwicklung nach An- 50 und Unterspannungswicklung 10 besitzen das Potenspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek- tial Null.

troden der Steuerbelagflansche durch benach- Der Verlauf der Niveaulinien ergibt nun, beson-

barte Isolierstoffbahnen verkleidet sind. ders im Randgebiet um die Oberspannungs-Ein-

7. Hochspannungslagenwicklung nach einem gangslage 1, eine relativ hohe elektrische Beanspruder Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, 55 chung, die zwar gegen die Unterspannungswicklung daß auf beiden Seiten von ölkanälen in der fe- durch die Winkelflansche 17 gut beherrscht werden sten Isolierung des Hauptstreukanals und im kann, nicht dagegen auf der waagrecht nach außen Randbereich vorgesehene Steuerbeläge miteinan- sich öffnenden Fache dieser Winkelflansche, vor aider galvanisch verbunden sind. lern auf der der Oberspannungs-Eingangslage 1 zuge-

60 hörenden Flanschfläche 18. Auf dieser Flanschfläche 18 ergibt sich in der Nähe der Eingangslage 1 ein

stark ungleichmäßiger Feldverlauf, der die Ausführbarkeit solcher Wicklungen sehr stark einengen kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspan- 65 Bei einer bekannten Transformatorwicklung nungslagcnwicklung mit Anschluß der Netzklemme (österreichische Patentschrift 114 352) sind im der außenliegenden Oberspannungswicklung an die Hauptstreukanal Steuerschirmc angeordnet, die der am Hauptstreukanal liegende Eingangslage und mit Potentialsteuerung dienen und deren Ränder in Flan-