DE1638929C - Hochspannungstransformator, dessen Hochspannungswicklung von einem lsola tionspelz umgeben ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungstransformator, dessen Hochspannungswicklung von einem aus Weichpapier gewickelten Isolationspelz umgeben ist, der an einer Stelle semes Umfanges derart ringförmig aufgeschnitten ist, daß ein trichterförmiger Ausschnitt im IsolationspeLr entsteht, in den ein Teil einer Kondensatordurchführung hineinragt.

Für Transformatoren hoher Spannung, z.B. für Prüftransformatoren, hat sich die Lagenwicklung mit kontinuierlich abgestufter Lagenlänge bewährt, da bei dieser Wicklung gegenüber dem Kern bzw. dem Kessel in axialer Richtung ein weitestgehend gleichmäßiger Spannungsgradient zu erreichen ist. Diese Bauweise führt aber zu verhältnismäßig großen Abständen zwischen der Wicklung und dem Kessel, da die äußerste Lage der Wicklung auch gleichzeitig der Wicklungsteil ist, der betriebsmäßig das höchste Potential aufweist.

Da aber Transformatorenwicklungen für Transformatoren hoher Spannung uud großer Leistung bereits erhebliche Wicklungsdurchmesser aufweisen, entstehen bei der Herstellung von Hartpapierrohren, die in ihrem Durchmesser noch wesentlich über den Durchmessern der Trägerrohre für die Wicklung liegen, erhebliche technologische Schwierigkeiten. Außerdem weisen Isolationsanordnungen, die aus einer QuerschichtULg von Hartpapier und öl bestehen, zwar bessere Eigenschaften als reine ölstrecken auf; von den Eigenschaften einer ölgetränkten Weichpapierisolaüon sind diese Anordnungen aber noch weit entfernt (deutsche Patentschrift 925 187, Spalte 1).

Ferner ist eine Wicklung bekannt, bei der die Iso lation zwischen den Lagen sowohl aus Weichpapier als auch aus Falten- oder Kreppapier besteht (deutsche Auslegeschrift 1209 203). Das Faltenpapiei bzw. das Kreppapier ist dabei um die, ebenfalls mit kontinuierlich verkürzter Lagenlänge ausgeführte Wicklung herumgeschlagen und umhüllt die Wicklung vollständig.

Diese Wicklungsanordnung weist hinsichtlich ihrer elektrischen Festigkeit zwar Vorteile gegenüber der Anordnung au.', die aus einer Querschichtung von Hartpapier und öl mit relativ großen Schichtstärken besteht; sie kommt aber an die extrem günstigen Werte, die die mi« öl getränkten Weichpapierisolationsanordnungen aufweisen, nicht heran. Des weiteren ist ein ähnlicher Wicklungsaufbau für Spannungswandler mit konstant langer Lagenwicklung bekannt, bei dem nur Weichpapierlagen umgeschlagen werden (deutsche Patentschrift 923 928).

Zur radialen Herausführung des Wicklungsendes ist zwischen den umgeschlagenen Lagenenden ein trichterförmiger Ausschnitt belassen, in dem der mit Weichpapier umwickelte Leiter für die Herausführung gesteckt ist.

Die ebenfalls eingerissene Papierisolation der Herausführung ist mit deir umgeschlagenen Lagenisolation überlappt gewickelt.

Diese Ausführung ist für Hochspannungstransformatoren großer Leistung und hoher Spannung — also mit großen Massen — ungeeignet, weil die Weichpapierisolation nicht die ausreichende Festigkeit aufweist.

Außerdem weisen die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungen den entscheidenden Nachteil auf, daß öl nicht durch die Wicklung hindurchströmen kann. Diese Lösung ist also auf Wicklungen mit relativ kleiner Verlustleistung beschränkt.

Es ist aber auch bereits eine Anordnung bekannt, wo die mit kontinuierlich verkürzter Lagenlänge ausgeführte Wicklung von einem auf ein Trägerrohr ge wickelten Isolaticvnspelz aus Weichpapier umgeben ist. Bei dieser Anordnung sind die Weichpapierwikkel, die zwischen den einzelnen Lagen liegen und die die Lageniänge überschreiten, zu Winkelringen umgerissen. Gleichzeitig sind die axialen Enden des Isolierpelzes zu mehreren Winkelringen umgerissen, wobei die Lage dieser Winkelringe so gewählt wurde, daß sie gegenüber den Winkelringen der Wicklung axial versetzt sind (deutsche Patentschrift 925 187).

Um das Wicklungsende herausfuhren zu können, wurde der Isolationspelz ringförmig aufgeschnitten

und die Weichpapierschichten in ringförmigen Treppen gleichfalls winkelringförmig umgerissen. Die so entstandenen rohrförmigen Ansätze können mit den Rohren der Kondensatordurchführung verlappt werden. Außerdem wurden bei dieser Ausführung auch schon leitende Folien eingewickelt, um deren Ränder Weichpapierschichien umgeschlagen sind.

Diese Anordnung hat, wird sie bei extrem hohen Spannungen, z. B. bei Spannungen größer 1 MV angewardt, zwei Unzulänglichkeiten. Zunächst ist zu verzeichnen, daß die Isolationsanordnung in dem besonders kritischen Gebiet des Trichters mit angemessenen Toleranzen und ohne Verwendung von Klebstoffen schwierig herstellbar ist. Außerdem nimmt die Wicklung bei der genannten Spannung bereits derartige Ausmaße und der Wicklungspelz derartige Stärken an, daß seine mechanische Festigkeit, insbesondere in dem durch die trichterförmigen Aussparungen im Querschnitt geschwächten Bereich nicht mehr gewährleistet ist. Bei der Leurteilung des zuletzt genannten Nachteile? "nuß man berücksichtigen, daß die Masse des Isolatiunspelzes bei einem Prüftransformator der genannten Spannung etwa 2 Mp betragen kann und daß die äußeren Schichten des Isolationspelzes im Bereich der trichterförmigen Aussparung nur noch ungefähr lO°/o der Gesamtlänge des Isolationspelzes ausmachen, während der Rest ausgespart werden muß, um die Durchführung aufnehmen zu können.

Ferner bekannt ist es (französische Patentschrift 939 858 und deutsche Patentschrift 1213 911) Maßnahmen vorzusehen, um durch spannungssteuernde Beläge in der Weichpapierisolation eine gleichmäßige Beanspruchung der Weichpapier-Öl-Kombination zu erzielen. Dabei sind diese Beläge auch an Zwischenpotentiale angelegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Wicklungsanordnung für einen Transformator höchster Spannung zu schaffen, der die Einhaltung eines möglichst geringen Abstandes zwischen Wicklung und Gefäß durch Verwendung einer Weichpapierisolationsanorinung am die Wicklung gestattet. Dabei sollen Mittel zur mechanischen Verfestigung des Isolierstoffpelzes angewandt werden, die es ei möglichen, den Isolierstoffpelz an einer Stelle derart aufzuschneiden, dals ein trichterförmiger Ausschnitt zur Aufnahme der Kondensatordurchführung entsteht.

Diese Aufgabe wird bei einem Hochspannungstransformator der eingangs beschriebenen Art erfi·.-dungsgemäß dadurch gelöst, daß am äußeren Umfang des Isolationspelzes sich ein als Potentialring wirkender ringförmiger Körper anschmiegt, der den trichterförmigen Ausschnitt am Isolationspelz begrenzt und an dem den Isolationspelz umschlingende Spannbänder oder dergleichen Mittel angreifen. Um den spannungsmäßig besonders kritischen Bereich des Trichters besser steuern zu können, werden vorteilhafterweise auch in den Trichter weitere Potentialringe eingebaut. Wurden in den Isolationspelz halbleiteude oder leitende Folien eingewickelt, um die Spannungsverteilung über dem Pelz zu steuern, so empfiehlt eu sich, die Potentialringe jeweils in der Ebene in dem Trichter anzuordnen, in denen die Folien liegen.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Folien mit den äquivalenten Lagen der Hochspannungswicklung einerseits und mit den Potentialringen andererseits zu verbinden. Die Verbindung der Folien mit den Potentialringen kann derart erfolgen, daß die Folien um die Potentialringe umgeschlagen werden.

Der weiteren spannungsmäßigen Verbesserung dient auch, wenn die Potentialringe mit Weichpapierschichten umhüllt werden. Dabei ist es vorteilhaft, sowohl bei der Umhüllung der Potentialringe mit dem Weichpapier als auch bei allen anderen Bearbeitungsgängen des Isolationspelzes auf die Verwendung von Klebstoffen zu verzichten, da Klebstoffne-

ster in den sonst homogenen Isolierstoffwickel die Isoiationseigenschaften desselben verschlechtern. Die Potentialringe werden am günstigsten so gestaltet, daß sich bei orthogonaler Projektion ein Kreis ergibt.

Es ist zwar bereits ein elektrischer Hochspannungsapparat mit Gießharzisolation bekannt, dessen die Wicklung umhüllender Isolierstoffkörper radial am Wicklungsumfang einen trichterförmigen Ausschnitt aufweist, in der eine Durchführung hineinragt (österreichische Patentschrift 196 004).

Dieser Hochspannungsapparat weist aber keine ölgetränkte Weichpapierisolation auf; Mittel zur Verfestigung einer solchen Weichpapiei isolation sind mithin nicht nötig. Eine solche Isolationsanordnung ist auch nur für kleinere Hochspannungsapparate relativ kleiner Spannung geeignet, nicht zuletzt deshalb, weil die Abführung von Verlustleistung nur in geringem Maße möglich ist.

An Hand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Figur zeipt den Aktivtei! eines Hochspannungsprüftransformators, der zur Erzeugung einer Spannung großer 1 MV bestimmt ist.

Auf einem Mantelkern 1 ist eine Hochspannung wicklung 2 montiert, die von einem aus Weichpapier gewickelten Isolationspelz3 umgeben ist. Durch Umreißen der Lagenisolation der Wicklung sowie durch Umreißen der axialen Enden des Isolationspelzes 3 wurde erreicht, daß die Hochspannungswicklung allseitig mit Weichpapier umhüllt ist.

Zur Herausführung der Spannung aus dieser Isolationsanordnung ist der Isolationspelz im rechten Winkel zur Mantelkernebene ringförmig aufgeschnitten, so daß ein Trichter 4 im Isolationspelz entsteht, in den ein Teil einer Kondensatordurchführung gesteckt wird. Im Isolationspelz 3 wurden leitfähige Folien 5 ein- bzw. aufgewickelt, die die Spannungsverteilung im Pelz steuern. Diese Folien sind auch in dem Bereich der Winkelringe mit umgeschlagen und stehen mit den äquivalenten Lagen der Hochspannungswicklung in galvanischer Verbindung. Damit wird auch die Steuerung der Isolationsanordnung in axialer Richtung bewirkt, was mit Rücksicht darauf, daß sich auch in diesem Bereich die ölein- und ölausirittskanäle befinden, besonders wichtig ist. Um den Isolationspelz 3 zusammenzuhalten und die an den Rändern des Trichters 4 verbleibenden schmalen Weichpapierbahnen vor Zerstörung zu schützen, ist ein Ring 6 vorgesehen, der den Trichter 4 umgibt und sich an den Isolationspelz 3 anschmiegt. An diesem Ring 6, der im Ausführungsbeispiel als Potentialring ausgebildet ist, und auf Endpotential liegt, greifen Spannbänder 7 an, die den Isolationspelz 3 umschlingen und den Ring 6 auf denselben ziehen. Der Ring 6 trägt an den, den Spulenpreßmitteln zugewandten Seiten Laschen 8, die dazu dienen, den Ring 6 mit den Spulen- bzw. Kernpreßmitteln zu verbinden.

Damit wird es möglich, den Ring 6 trotz erheblich ϊγ Spannkräfte relativ schwach auszubilden. Die

Spannbänder 7, die im Ausführungsbeispiel mit dem Ring 6 durch schnallena^rtige Verschlüsse verbunden sind, werden mittels Schnappverschlüssen gespannt, die auf der der trichterförmigen Aussparung entgegengesetzten Seite des Isolationspelzes 3 angeordnet sind. Als Spannbänder 7 werden aus Textilien bestehende Gurte eingesetzt, womit gewährleistet wird, daß keine Kurzschlußwindung entsteht. Da der Ring 6 mittels der Laschen 8 mit dem Kern verbunden ist, ist auch dessen Potential eindeutig festgelegt. Es ist al er auch möglich, diesem Ring 6 ein von Erdpotential abweichendes Potential zuzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hochspannungstransformator, dessen Hochspannungswicklung von einem aus Weichpapier gewickelten Isolationspelz umgeben ist, der an einer Stelle seines Umfanges derart ringförmig aufgeschnitten ist, daß ein trichterförmiger Ausschnitt im Isolationspelz entsteht, in den ein Teil einer Kondensatordurchführung hineinragt, d a - ίο durch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang des Isolationspelzes sich ein als Potentialring wirkender ringförmiger Körper anschmiegt, der den trichterförmigen Ausschnitt am Isolationspelz begrenzt und an dem den Isolaiionspelz umschlingende Spannbänder oder dergleichen Mittel angreifen.

2. Hoch Spannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem trichterförmigen Ausschnitt des Isolationspelzes weitere Potentialringe angeordnet sind.

3. Hochspannungstransformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialringe in dem trichterförmigen Ausschnitt jeweils in einer Ebene des Isolierpelzes angeordnet sind, in der sich ein leitender oder halbleitender Belag befindet.

4. Hoch pannungstransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialringe mit dem leitenden Belag derart ver- bunden sind, daß der leitern? ■; Belag um die Potentialringe herumgeschlagen ist.

5. Hochspannungstransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Beläge im Bereich der zu Winkelringen umgeformten axialen Enden des Isolierpelzes mit den potentialmäßig jeweils zugeordneten Lagen der Hochspannungswicklung galvanisch verbunden sind.

6. Hochspannungstransformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß um die Potentialringe die aufgeschnittenen Schichten des Isolationspelzes geschlagen sind.

7. Hochspannungstransformator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialringe so gestaltet sind, daß sich bei senkrechter Parallelprojektion ein Kreis ergibt.