DE1274213B - Schirmkoerper fuer Transformatoren und Drosselspulen mit in den Isolierstoff eingelegten leitenden Belaegen - Google Patents

Description

• Schirmkörper für Transformatoren und Drosselspulen mit in den Isolierstoff eingelegten leitenden Belägen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schirmkörper für Transformatoren und Drosselspulen aus Isolierstoff mit eingelegten leitenden Belägen, bei dem die leitenden Beläge unmittelbar an Schichten aus Isoliermaterial angrenzen. Derartige Schirmkörper haben bekanntlich die Aufgabe, scharfkantige Teile abzuschirmen, um vorzeitige Entladungserscheinungen zu verhindern.
• Infolge der Verschiedenheit der Wärmekoeffizienten der Bestandteile des Schirmkörpers, d. h. durch Schrumpfung, sind meistens Risse nicht zu vermeiden, in denen Ionisation und Entladungen stattfinden, die bis zur Zerstörung führen können. Es ist bekannt, solche Risse in gewickelten oder geschichteten Isolierkörpern, z. B. aus Papier und Kunstharz = Hartpapier, mit einem flüssigen, später erstarrenden Isolierstoff, z. B. Paraffin, aufzufüllen.
• Weiter ist schon bekanntgeworden, bei diesen Körpern, um die Risse an vorausbestimmten Stellen erscheinen zu lassen und sie dadurch unter Kontrolle zu halten, künstliche Risse in Gestalt von Lagen aus ungetränktem und unbehandeltem Papier einzuschichten, die das Nachtränkungsmittel bis tief in den Isolierkörper einziehen.
• Bei derartigen Isolierkörpern mit Metalleinlagen, z. B. Kondensatordurchführungen, bei denen naturgemäß die Gefahr der Rißbildung in der Grenzschicht zwischen Metalleinlage und benachbarter Isolierstofflage am größten ist, besteht die Lösung darin, derartige künstliche Risse im Gebiet zwischen den Metalleinlagen anzubringen, um die sonst unvermeidlichen Schrumpfrisse direkt an den Metalleinlagen zu verhindern.
• Um Hohlräume und durch Hohlräume im elektrischen Feld verursachte Ionisation zu vermeiden, ist es im Kabelbau bekannt, Isolationsschichten aus hohlraumfreiem Isolierstoff, z. B. Zellulose-Äther, zubereitetem Zellstoff usw., vorzunehmen, die dann ein- oder beidseitig mit einer elektrisch leitenden Schicht, z. B. durch Graphitieren, Karbonisieren oder Metallisieren, versehen wird. Zur Isolation des Kabels werden dann mehrere solcher Schichten ineinandergelegt. Diese hohlraumfreien Isolierschichten stellen also den Isolierstoff zwischen zwei an Potential liegenden Elektroden - den Leitbelägen. Sie sind teuer herzustellen und haben nicht dieselbe elektrische Festigkeit wie gewickeltes Isolierpapier, so daß sich diese Technik nicht eingeführt hat. Bei dieser bekanntgewordenen Kabeltechnik erscheinen die Hohlräume und Lufteinschlüsse zwischen den leitenden Schichten der benachbarten hohlraumfreien Isolierschichten, so daß an ihnen keine Spannung anliegt und sie keine Ionisation verursachen können.
• Diese Lufteinschlüsse befinden sich sonst meist an den Grenzstellen zwischen den leitenden Einlagen und dem Isolierstoff bzw. an den Grenzflächen der verschiedenartigen Isolierstoffe und können, wie ohne weiteres ersichtlich ist, bei der Verwendung von mechanisch festem Isoliermaterial auch bei länger anhaltender Vakuumbehandlung infolge der Materialdichte senkrecht zur Schichtfläche nur sehr schlecht, zumindest aber nicht vollständig entweichen, so daß nur die relativ schmale Stirnfläche des weichen Papiers übrigbleibt, durch dessen gesamte Schichtlänge die Lufteinschlüsse hindurchwandern müssen. Aus diesem Grunde ist eine vollständige Entgasung nur mit großem Aufwand zu erreichen.
• Ein weiterer Nachteil dieser Schirmkörper ist darin zu sehen, daß durch die physikalisch verschiedene Beschaffenheit der aneinander angrenzenden Materialien, also Weichpapier an Hartpapier bzw. umgekehrt, sich beispielsweise bei der Wärmebehandlung verschiedene Formänderungen der betreffenden Materialschichten ergeben. Diese haben auf der der Spannung zugekehrten Seite des Belages zur Folge, daß der leitende Belag reißt oder daß zwischen Belag und Belagverkleidung Spalte entstehen, in denen dann wieder Vorentladungen einsetzen können.
• Diese Nachteile lassen sich durch die vorliegende Erfindung vermeiden. Diese besteht darin, daß bei einem Schirmkörper für Transformatoren und Drosselspulen mit in den Isolierstoff eingelegten leitenden Belägen, die mit metallischen Leiterstreifen zur Anlenkung und zur Stromableitung versehen sind, erfindungsgemäß das Trägermaterial der leitenden Schicht aus demselben saugfähigen Isolierstoff besteht wie die dem Feld zugekehrte Seite der Isolierverkleidung des Schirmkörpers.
• Die leitende Schicht wird dadurch hergestellt, daß dasselbe Isolierpapier, das für die Isolierung aufgewickelt wird, durch Tränken, Bestäuben, Bespritzen od. dgl. mittels einer leitenden bzw. halbleitenden Substanz, wie Graphit oder Ruß, leitend gemacht wird.
• Da diese dünnen und relativ schlecht leitenden Schichten nicht in der Lage sind, größere Ströme zu führen, ist es schon bekannt, diese Schichten durch ein kurzschlußwindungsfreies Gitterwerk von Metallstreifen zu hinterlegen, das die Ströme an sich zieht und ableitet. Dieses Gitterwerk dient ebenfalls zur Anlenkung der leitenden Schicht an ein gewünschtes Potential.
• Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Isolierung und des Trägermaterials der leitenden Schicht aus demselben Isolierstoff ist weitestgehend die Gewähr gegeben, daß etwa infolge Wärmebeeinflussung entstehende Gestaltsänderungen der betreffenden Materialien im Bereich der interessierenden Feldstärke gleichmäßig sind, wodurch sich größere gegenseitige mechanische Spannungen an den übergangsstellen der beiden Materialien, insbesondere zwischen Belag und Isolierstoff, vermeiden lassen.
• Diese Anordnung weist den weiteren Vorteil auf, daß jetzt etwa vorhandene Gaseinschlüsse im interessierenden Feldstärkebereich auch senkrecht zur Schichtrichtung des saugfähigen, also porösen Materials entweichen können.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend an Hand der schematisch dargestellten Zeichnung im einzelnen noch näher erläutert.
• über den in F i g. 1 mit 10 bezeichneten Transformatorkern ist ein Isolierzylinder 11 aus mechanisch festem oder auch aus saugfähigem Material geschoben, auf den Schichten 12 aus saugfähigem Papier aufgebracht sind. Auf diesen Schichten aus saugfähigem Papier 12 sitzt ein Leitbelag, der aus einer Lage mittels Graphit oder Ruß leitend gemachten Papiers besteht und in einer Zylindermantelfläche 13 angeordnet ist. Auf diesen Leitbelag folgen wieder Schichten aus saugfähigem Material, also etwa Papier, die im gezeigten Beispiel mit 14 bezeichnet und deren Stärke jeweils zweckentsprechend wählbar sind. Es dürfte ohne weiteres einzusehen sein, daß die äußeren Papierschichten, die als Isolationsverkleidung des Leitbelages dienen, die Entfernung von Gasen und Feuchtigkeit vom Leitbelag bzw. von den entsprechenden Zwischenräumen zwischen Leitbelag und den Isolierschichten I2 und 14 in radialer Richtung -sehr begünstigen. Zur Anlenkung und zur Abfuhr der im Belag fließenden Ströme werden auf der dem elektrischen Feld abgekehrten Seite des Belages metallische Leiterstreifen vorgesehen.
• Grundsätzlich kann man, soweit es die mechanischen Verhältnisse zulassen, auf Schichten aus mechanisch festem Material auch verzichten. In diesem Fall können die Gaseinschlüsse auf beiden Seiten des Belages senkrecht zur Schichtrichtung austreten, so daß auf beiden Seiten eine hohe dielektrische Festigkeit erreicht wird. Solche Beläge wird man dann verwenden, wenn beide Flächen des Belages spannungsbeansprucht sind, wie es z. B. bei Schilden zwischen zwei Lagen oder innerhalb der Hauptisolation zwischen Ober- und Unterspannungswicklung oder zwischen Wicklung und Kessel zutrifft.
• In diesem Fall müßten die metallischen Streifen zur Abfuhr der im Belag fließenden Ströme auf beiden Seiten von je einem leitenden Belag abgedeckt werden, damit die Streifenkanten nicht die Ursache von hohen Feldstärken sind.
• Ein solcher Doppelbelag ist in F i g. 2 schematisch dargestellt. 17 und 19 sind dabei die beiden leitenden Beläge, zwischen denen die Metallstreifen 18 zur Stromableitung angeordnet sind. Die leitenden Beläge sind auf beiden Seiten eingebettet und isolierverkleidet. Die Verkleidung wird gebildet aus den saugfähigen Schichten 15 und 16.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Schirmkörper für Transformatoren und Drosselspulen mit in den Isolierstoff eingelegten leitenden Belägen, die mit metallischen Leiterstreifen zur Anlenkung und zur Stromableitung versehensind, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial der leitenden Schicht aus demselben saugfähigen Isolierstoff besteht wie die dem Feld zugekehrte Seite der Isolierverkleidung des Schirmkörpers.
2. 2. Schirmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei beidseitiger Spannungsbeanspruchung des Belags der Belag als Doppelbelag (17,19) ausgeführt ist, der metallische Leiterstreifen (18) einschließt, und der beiderseits in saugfähiges Isoliermaterial (15, 16) eingebettet und isolierverkleidet ist (F i g. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 453 412, 465 266; schweizerische Patentschrift Nr. 336 468; österreichische Patentschrift Nr. 136 860.