DE1513958B2

DE1513958B2 - HIGH VOLTAGE WINDING

Info

Publication number: DE1513958B2
Application number: DE19651513958
Authority: DE
Inventors: Willy Dr Ing 7000 Stuttgart HOIf 40 04 Rabus
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
Priority date: 1965-09-24
Filing date: 1965-09-24
Publication date: 1973-02-01
Also published as: GB1165727A; DE1513958A1; CH452687A

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.see run out, which extends radially over the end faces the high-voltage winding extend. Here is on the outer edges of the flange with large Field strengths have to be calculated so that these control screens are not used for transformers with higher voltages can be.

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.The German Auslegeschrift 1 129 229 describes a transformer winding in which in the main scattering channel a conductive control coating is arranged, which is adjacent to the input layer and galvanically with it connected is. To reduce the stress on the sharp edges of the screen is the upper and the lower edge bent back to the winding, so that it is in the field shadow of the respective Schrmringes lies. In this way, however, only the stresses caused by the edges can be mastered of the screen itself go out. A potential control on the horizontal face of the winding, such as it is sought by the present invention is not possible.

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.The present invention is based on the object, in windings of the type mentioned at the beginning to enable potential control in the edge field area, which also allows its application in the area high and highest voltages allowed.

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.This object is achieved according to the invention in the case of the high-voltage layer winding mentioned at the beginning solved that the other control lining flanges having to equalize the edge field control Control linings have such an increasingly stepped flange width that the reel table the closest control flange in its radial width is approximately that of the entire high-voltage winding corresponds and that the control lining flanges in the edge area have a field strength concentration have avoiding and the field uniformly controlling electrode shape.

Durch eine entsprechende Abstufung der Flanschbreite der Steuerbeläge läßt sich dabei eine weitgehende Vergleichmäßigung der elektrischen Beanspruchung auf der obenerwähnten hochbelasteten Flanschfläche 18 erreichen.With a corresponding gradation of the flange width of the control linings, an extensive Equalization of the electrical stress on the above-mentioned heavily loaded Reach flange surface 18.

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.Appropriate refinements of this arrangement are that the edge field control except through the flanges formed from the conductive linings of the main insulation also through additional in the insulating flanges as control ring disks inserted insulating material ring disks with guide linings takes place that the additional insulating washers with conductive linings capacitive with those from the conductive linings of the Main insulation formed Leitbelagflanschen are coupled that the Leitbelag the flanges and the insulating washers have a thick insulating covering that the electrodes of the control lining flanges are covered by adjacent strips of insulating material that part of the guide or control coverings into the flanges of the outside winding to the outside and the other part into the flanges the inner winding inward that continues on both sides of oil channels in the solid Isolation of the main spreading channel and the control pads provided in the edge area with one another galvanically are connected.

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 etwaIn Fig. 2 shows a possible embodiment of the invention. At 9, the one with is again the control screen connected to the input layer 1, the control screens 19 and are added 20, which correspond to the potential areas 80% and 50% in the approximately homogeneous field of the scattering channel. By the control lining flanges 9 ', 19' and 20 'also become the potential surfaces 100 in the insulating flanges 17, 80 and 50% fixed. Through the in F i g. 2 shown graduation of the flange widths 9 ', 19' and 20 ' it is achieved that on the surface of the insulating flange 18, in which according to FIG. 1, the potential is 100% very uneven until it was reduced to about 20%, the potential 100% now very evenly down to about

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.ίο 40% is reduced. The level lines 21, 22, 23, 24 and 25 correspond to 90, 70, 60, 40 and 20% of the total voltage between the input layer 1 and those set to zero potential (coil table 15, boiler wall 16 and low-voltage winding 10) Parts pending.

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.This new, highly evened-out stress reduction in the flange surface 18 results in connection with the reduction of the total stress relieved in this area (in FIG. 1 80%, in FIG. 2 however only 60%) a considerable reduction in the maximum stress in the vicinity of the entrance layer 1 and thus a considerable increase in the permissible test and operating voltages. The equalization the stress reduction also has a similarly beneficial effect on the flanges 26 of the Layer insulation.

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.The insulating flanges 17 and 26 are according to a widely used manufacturing technique from, such as already mentioned, layer or main litter channel insulation, usually consisting of soft paper, is formed by that the cylindrically wound paper webs in strips about 20 to 40 mm wide in Axial direction torn and then turned over. In principle, the Control panel flanges are produced which, according to the invention, extend into the insulating material flanges continue. In this case, for example, the control coating is wrapped in the litter channel insulation made of conductive paper then produces the conductive flanges by tearing the strips and folding over the strips thus formed.

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.With this manufacturing process, however, there is a risk of contamination of the insulation due to conductive particles of the guide paper that form when torn and thus the risk of premature Discharge when testing such transformers, or the premature destruction of the insulation due to sustained partial discharges during operation.

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.By using what is known as a conductive lining strip path to form the tax lining, this difficulty will be resolved. Such a conductive lining strip strip consists of conductive transverse strips, forming a long web, overlapping on several parallel longitudinal strips of insulating material be attached. These transverse conductive strips generally consist of strips of Guidance paper. It may be useful to make a part of these transverse strips from metal and these optionally by means of one or more additional conductive longitudinal strips to a winding point to connect. The conductive lining screen, fed from the connection point, can then also be considerable Lead surge currents without the conductive paper strips being overloaded in terms of current.

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.Regardless of what material the conductive or semiconductive control pads are made of, In any case, an appropriately designed interruption point must be provided to avoid short-circuit windings to avoid.

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. In order to control the field concentration near the ends of the flanges in isolation, the flange end, which is rounded to a certain extent by folding the guide lining, with an insulating washer provided with a conductive lining and insulating cladding as a control ring washer, the is capacitively coupled to the angle flange of the linings coming from the main spreading channel, shielded.

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. Such a control ring disk is shown in FIG. 3 shown. At 27 there is one from the main litter channel Coming shield covering called, with 28 the flange end formed by folding the conductive covering. The capacitively coupled control ring disk 29 consists, for example, of one coated with conductive varnish 30 Pressing washer, which is shown in FIG. 3 provided with the relatively thick insulating cladding 31 is. Part of the insulation of the main litter channel is made from the soft paper layers 32 and 33 then the insulating flange is built up on both sides of the control linings 28 and 30. Part 32 will be there into the claddings 34, 35 folded down around the control flange and the control ring disk and 36 formed, with an insulating washer 37 and so-called cushion rings 38 and 39 are insulated. The insulating material 33 is formed into the flange 39, with 40 insulating cover disks are designated.

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. Another construction of the insulation to control the edge fields around the flange ends is in F i g. 4 reproduced. A shield covering coming from the scattering channel insulation is again designated by 27. This is now in the flange area with the aid of an insulating material ring provided with a conductive coating 41 formed at the flange end 42 so that the insulating layers 32 and 33 with the addition of Padding rings 43 and 44 for edge field insulation 45, 46 and 47 that envelops the flange ends well can be reshaped. The soft paper disks 45, 46 and 47 that form the insulating lining are mortised at points 48, 49 and 50 with paper layers formed from insulation 33, with 40 insulating cover sheets are again referred to.

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.In the F i g. 1 and 2 are also insulating flanges around the inner winding 10 in the edge area, turned inside here. In the event that this winding also has a high nominal voltage or is to be tested with high voltage, it can be useful to apply the invention to this field as well. If necessary, part of the control linings can also be placed in the flanges of the external winding to the outside and the other part continued inward into the flanges of the inner winding will.

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.Further, the invention is also useful when within the solid insulation of the main litter channel Oil channels are provided. These serve, for example, to dissipate the dielectric losses or also the Drying and evacuation of the solid insulation.

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. Such oil channels may form electrically weak points, since oil is a much smaller one has electrical strength than oil-soaked paper, and since it also has a lower dielectric constant (about 2, 3) as oil-soaked paper (about 3.2). Because of this, there are oil gaps in electrical series connection with oil-soaked paper, it is also specifically subjected to higher loads. In in such cases it can be advantageous to electrically short-circuit such oil channels, expediently with With the help of control pads, which are arranged on both sides of the oil channel and connected to one another.

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.The stepping of the control lining flanges proposed according to the invention causes, in contrast to the A favorable influence on the potential due to the designs which have become known from the prior art at the end of high-voltage windings of the type mentioned, so that this also for Very high voltage transformers can be used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 around this winding in the form of flanges.

1. High-voltage layer winding with connection gene, of which the one adjacent to the input layer the mains terminal of the external upper span 5 control lining is galvanically connected to this and voltage winding to the lying on the main spreading channel has a flange, the width of which is about the end of the radius Input layer and with a width of the input layer around this winding (German Pain Form of flanges of folded soft script 1 203 382).

paper insulation and several in the main stray For high voltage transformers, their obernal arranged conductive control linings, from io voltage winding is designed as a layer winding those of the control switch adjacent to the input position and those in the star point have a step switch, coating is galvanically connected to this and is therefore an appropriate structure, for example has a flange, the width of which is approximately that with regard to the change in the short-circuit chip radial The width of the entrance position corresponds to the fact that an arrangement has already been proposed characterized in that for the 15 in the case of the high-voltage connection on the scattering channel Uniformity of the edge field control takes place and the star point or the step winding ren tax lining flanges having tax base is relocated to the outside.

Such an increasingly graduated flange would be The insulation after the low-voltage winding

have width that the coil table (15) and between the layers of the high-voltage winding

the closest control flange in its range is nowadays almost exclusively made of soft

The width is roughly that of the entire top paper running at the ends of the winding in

Voltage winding corresponds and that the control flange is reshaped.

Erbelagflansche in the edge area a field strength has also been proposed in the insulation concentration avoidance and the field equal between the high and low voltage have controlling electrode shape. 25 winding, d. H. in the main spreading channel, one or more

2. High-voltage layer winding according to Anrere conductive or semiconductive shields for field message 1, characterized in that the edge control, roughly in a similar way to the field control except to be provided by the condenser bushings known from the conductive panels, Gen the main insulation formed flanges with at least one of these screens galvanically is also connected to the high-voltage winding by additional ones in the insulating flanges 30. As Control ring disks inserted insulating material- the latter screen serves at the same time ring disks with guide linings takes place. Improvement of the surge voltage distribution of the load

3. High-voltage layer winding after initial winding.

Claim 2, characterized in that the to- F i g. 1 now shows such a winding structure,

Additional washers with insulating material with Leitbelä- 35 in which the external high-voltage winding gen capacitive with those from the guide layers of about six main layers 1 to 6, a coarse level 7 Main insulation formed Leitbelagflanschen and a fine layer 8 consists. Who are linked to the high tension. voltage input layer 1 neighboring and to this gal-

4. High-voltage layer winding based on a vanisch hinged screen is denoted by 9. the of claims 2 and 3, characterized in, 40 low voltage winding and the associated with it that the guide linings of the flanges and the insulating main litter channel screen are denoted by 10.

material ring washers a thick insulating material. In F i g. 1 are now also valid for

own dung. the winding test of the graded insulated

5. High-voltage layer winding after a assumed high-voltage winding, the electrical of claims 1 to 4, characterized in that 45 level lines are drawn. The high-tension one-pass Part of the guide or control coverings is in the starting position 1 and the screen 9 connected to it the flanges of the outer winding are assigned the potential 100%, while the outside and the other part in the flanges of the in- lines 11 to 14 then correspond to 80, 60 and 20%, inside winding. The coil table 15, the boiler wall 16 and screen

6. High-voltage layer windings after An 50 and low-voltage winding 10 have the power claim 1, characterized in that the Elek- tial zero.

trodden the control lining flanges through adjacent The course of the level lines now shows, particularly

beard insulation strips are covered. but in the outskirts around the high-voltage input

7. High-voltage layer winding after a starting position 1, a relatively high electrical load Claims 1 to 5, characterized in that it is against the low-voltage winding that on both sides of the oil channels in the fe- are well controlled by the angle flanges 17 Most insulation of the main litter channel and in the can, but not on the horizontal to the outside Control coverings provided in the edge area with one-sided opening sections of these angled flanges, in front of aider are galvanically connected. learning on the high-voltage input layer 1 assigned

60 listening flange surface 18. On this flange surface 18, near the input layer 1, there is a

very uneven field course, which greatly restricts the feasibility of such windings can.

The invention relates to a high-voltage 65 In a known transformer winding Voltage position winding with connection of the mains terminal (Austrian patent specification 114 352) are in the the external high-voltage winding is arranged on the main scattering channel control screen, which the on the main litter channel and with potential control and their edges in flange