DE909479C - Wicklungsanordnung fuer Hochspannungstransformatoren - Google Patents

Description

• Wicklungsanordnung für H'öchspannungstransformatoren Es wurde schon eine Wicklungsanordnung für Hochspannungstransformatoren vorgeschlagen, bei der in die festen Isolierstoffe eingebettete elektrostatische Schirme in Form von Metalleinlagen oder Metallbelägen. vorgesehen waren. Die die Einlagen enthaltenden festen Isolierstoffe liegen auf mindestens einer Seitenfläche der zu schützenden Wicklung dicht auf, und die mit der wellenführenden oder Stoßspannungen führenden, an die Wicklung angeschlossenen Leitung galvanisch verbundene Metalleinlage steuert sämtliche übrigen Metalleinlagen kapazitiv. Zu diesem Zweck überdecken sich aufeinanderfolgende Beläge nur mit einem Teil ihrer Länge oder Oberfläche gegenseitig. Bei dieser Anordnung liegt gewöhnlich jeder Belag in einer anderen Ebene bzw. auf einer anderen Zylindermantelfläche, wenn die Beläge auf der Wicklung an ihren vorgeschriebenen Platz gebracht sind. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die wirksamen Kapazitäten in einfacher Weise zu vergrößern und dabei den Raumbedarf der ganzen Schirmanordnung zu verkleinern. Da derartige Schirmanordnungen meistens im Hochspannungsabstand zwischen der Hochvolt- und der Niedervoltwicklung eines Transformators unterzubringen sind, spielt eine Verringerung des für die Schirme und ihre Isolierstoffe erforderlichenRaumes eine erhebliche Rolle. jede Verkleinerung des Hochspannungsabstandes zwischen Hochvolt- und Niedervoltwicklung selbst um einige Millimeter hat bei Transformatoren für große Leistungen und Höchstspannungen eine erhebliche Ersparnis an Kupfer-, Eisengewicht und Raumbedarf zur Folge. Jede Verkleinerung des genannten Hochspannungsabstandes gestattet, im Eisenbahnprofil größere Tran.sformatorleistungen und Spannungen unterzubringen.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die sich teleskopartig nur mit einem Teil ihrer Längen überdeckenden Metalleinlagen oder Beläge nur in zwei Ebenen oder nur auf zwei Zylindermantelflächenderart verteilt an geordnet werden, daß längs der zu schützenden Wicklung auf einen in der einen Ebene (Zylindermantelfläche) liegenden Belag ein in der zweiten. Ebene (Zylindermantelfläche) liegender Belag abwechselt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt: Fig. i zeigt eine Hochspannungswicklung i, die aus einzelnen Scheibenspulen 2 besteht, jedoch ebensogut auch aus einer oder mehreren lagenweise gewickelten Spulen hergestellt sein kann. Die mit der obersten tScheibenspule2 verbundeneAnschlußleitung 3 kann Stoßspannungen oder Wanderwellen führen. Dementsprechend befindet sich hier das Einzugsgebiet der Wicklung für Stoßspannungen. Diese gilt es längs der Wicklung gleichmäßig zu verteilen. Bekannt ist es, zu diesem Zweck vor der Wicklung einen konisch ausgebildeten oder die Wicklung glockenartig umgebenden metallisch leitenden Schirm anzuordnen. Dieser beansprucht infoIge d er erforderlichen konischen Ausbildung und infolge der erforderlichen Hochspannungsabstände der Schirmenden gegen -die Wicklung und gegen geerdete Teile des Transformators sehr viel Raum, den man durch Zerlegen dieses Schirmes in einzelne Beläge ganz erheblich vermindern kann. Gemäß Fi:g. i sind nun auf der Wicklung leitende Beläge q. innerhalb einer Zylindermantelfläche angeordnet. Die leitenden Beläge 5 werden gegen die ersteren versetzt in einer zweiten Zvlindermantelfläche angebracht. Die Beläge 4. und 5 umgeben die Wicklung ringförmig, wobei natürlich die Erfindung nicht beschränkt ist auf Wicklungen mit zylindrischer Oberfläche, sondern auch verwendet werden kann bei Wicklungen mit rechteckigem oder anderem Querschnitt. Die ersten beiden Beläge 6 und 7 können die Wicklungsstirn umfassen. Der erste Belag 6 wird durch die :Leitung 8 mit der wellenführenden Zuleitung 3 galvanisch verbunden. Die in verschiedenen Ebenen oder Zylindermantelflächen liegenden Beläge q. und 5 sind durch festen Isolierstoff 9 gegeneinander isoliert. Diese 1.soliereinlage kann sehr dünn gewählt werden, da sie nur ein Teilpotential zu isolieren hat. Auf beiden Seiten,der Bleläge sind Isolierschichten io und ii angeordnet, die ebenso wie die Schicht 9 aus Papier oder Preßspanbahnen bestehen können. Wird der Hochspannungsabstand zwischen der Hochvoltwicklung i und der Niedervoltwicklung 12 nicht vollständig mit festen Isolierstoffen ausgefüllt, so ergeben sich die ölkanäle 13 und die Preßspan-oder Papierschichten 1q., die in bekannter Weise miteinander abwechseln. Liegt die Wickelachse an der Stelle 15, so sitzt die Schirmanordnuing also innerhalb der Hochvoltlvicklung i. Man kann außer dieser '.Schirmanordnung auch auf der anderen Seite der Hochvoltwicklung, die in Fig. i als von festen Isolierstoffen freie Seite dargestellt ist, ebenfalls eine derartige Schirmanordnung anbringen und mit festen Isolierstoffen einpacken, besonders dann, -,nenn Eisenkernteile, Rahmenteile oder Kesselteile, die geerdet sind, oder Schalter, Regelischalter nahe an die Hochvoltw icklung i herangesetzt werden können.
• Die Schirmanordnung gemäß der Erfindung kann in sehr einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß man in an sich bekannter Weise auf eine Preßspan- oder Papierbahn durch die Isolierabstände 16 voneinander getrennte dünne Metallfolienibänder aufwalzt, gegebenenfalls unter Einfügen von Klebemitteln. In den meisten Fällen kann man vom Aufkleben der Metallfolien auf die festen Isolierstoffe absehen, so daß ein A,ndrüclcen oder Aufwalzen der Folien auf die Isolierstoffe diese so lange in ihrer Lage hält, bis die Folie gegen Verlagern durch Aufbriingen weiterer Isolierstoffe 9 festgelegt ist. Zwei derartige mit Folie versehene Isolierstoftbahnen kann man, nun so aufeinanderlegen, daß die Folien einander zugekehrt sind und gleichzeitig gegeneinander in der aus Fig. i ersichtlichen Weise versetzt sind. Zur Isolation der Folien gegeneinander genügt unter Umständen schon eine Lackschicht aus Kunstharzlack, tEmaill,elack oder aus in Lösungsmitteln gelösten Zellulosederivaten, deren Lösungsmittel man später verdampfen läßt .oder auf ändere Weise entfernt. Ist die in Fig. i mit g bezeichnete isolierende Zwischenschicht ebenfalls aus Papier oder Preßspan hergestellt, kann sie gleichzeitig .der Träger für die Metallfolie 5 sein. Das Gebilde 5, 9 wird also auf das Gebilde 4., 1o so aufgelegt, daß die Isolierschicht mit ihrer von Folie freien Seite unmittelbar auf die Fal`ien4 zu liegen kommt. Bei Verwendung von Ölkanälen 13 kann unter Umständen, die feste Isolierschicht i i .erspart werden, .doch empfiehlt es sich meistens, die außenliegenden Folien 5 mit Isolierstoffen i i zu bedecken. Beim Abwinkeln der Folien und Isolierstoffenden 6 und 7 werden diese vorteilhaft von der Kante her eingeschnitten und um die Wicklungsstirn gelegt.
• Als Werkstoff für die Folie kann Aluminium, Zinn oder anderes Metall dienen. Der ganze Schirmkörper kann auch ähnlich wie bei der Herstellung von Isolierpreßstoffen hergestellt werden. Dann ist mindestens die Isolierschicht io ein Hartpapierzylinder, oder,der ganze Körper 9, io und i i ist unter Einfügen von Folien .I und 5 aus Hartpapier zusammengepreßt. Dabei kann dieser vor der Pressung getrocknet, gegebenenfalls evakuiert und mit flüssigen Isolierstoffen, die später erstarren, so durchtränkt werden, daß die Hohlräume 16 vollkommen ausgefüllt sind.
• Zur Erhöhung der Kapazitätswerte kann man je zwei in verschiedenen Ebenen aufeinanderfolgende Beläge miteinander galvanisch leitend verbinden. Ein Beispiel hierfür ist in Fig.2 dargestellt. Zwischen die festen Isolierstoffe 2o und 21 ist eine Schirmanordnung, bestehend aus den Schirmen 25 und 26, eingebettet. Diese Schirme sind gegeneinander versetzt und an ihren Überlappungsstellen durch zweckmäßig hohle, nietenartige Bolzen 22 miteinander verbunden. Die Bolzen können durch die an sich dünnen lSchirmbeläge, wie aus dem oberen Teil der Fig. 2 ersichtlich ist, durchgeschlagen werden, so daß sich die Schirme an der Durchstoßstelle etwas aufbiegen. Die beiderseitigen, über die Schirme vorstehenden Enden der Bolzen sind vernietet. Der Bolzenschaft kann an den Stellen 23 und 24 geschlitzt sein, so daß in die hohlen Bolzen eingebrachtes, niedrigschmelzendes Lötmetall sich mit den Bolzen und den Metallschirmen 25 und 26 elektrisch leitend verbindet. Wenn einzelne oder alle Schirme mit Zwischenpotentialen der Hochvoltwicklung galvanisch leitend zu verbinden sind, empfiehlt es sich, die Anschlußleiturug für -die einzelnen Beläge an die Niete22 festzulöten, indem man sie z. B. in den Niet, wie Fig. 2 zeigt, einsetzt. Einen anderen Aufbau der LAhschirmung gemäß derlErfindung zeigt Fig. 3. Dieser gestattet eine sehr einfache Herstellung des ganzen Schirmkörpers. Die einzelnen Beläge 30 liegen zwischen den festen Isolierstoffen 3 1 und 32 und sind voneinander durch die Isolierschicht 33 isoliert. Hierbei liegen. aufeinan.derfolgende Beläge schuppenartig aufeinander. Die Herstellung des Schirmkörpers kann dabei in folgender Weise erfolgen: Von einer Vorratsrolle wird eine Preßspan- oder Papierbahn 32 abgezogen und einem Kalander oder Preßwalzen zugeführt. Gleichzeitig «-erden den Preßwalzen von weiteren Vorratsrollen abgezogene :Metallfolien 3o, die sich gegenseitig überdecken, zugeführt, wobei man zwischen zwei aufeinanderfolgende Metallfolien Papier- oder Preßspanhänder 33 einlaufen läßt, falls zur gegenseitigen Isolation der Folien nicht ein Lack- oder Klebemittelanstrich ausreichen sollte. Die ganzen Bänder zusammen mit einem Deckblatt 32 läßt man in die Druckwalzen einlaufen, wobei man zwischen Isolierstoff und Metallfolie an allen Stellen .oder nur stellenweise gegebenenfalls Klebemittel oder erstarrende Isolierlacke zuführen kann. Auf diese Weise .ergibt sich ein Isolierkörper, der Serien, kapazitäten enthält und dessen ganze Wandstärke 34 unter Umständen i bis 2 mm nicht zu überschreiten braucht. Der als große Bahn hergestellte Schirmkörper kann bequem auf Vorratsrollen, gelagert werden und nach Bedarf abgewickelt und um zu schützende Wicklungen bei dem Aufbau eines Hochspannungstransformators herumgelegt werden. Die Länge der Schirme 3o kann so bemessen werden, daß bei Logenwicklungen durch einen Schirm mehr als zwei Schraubengänge des Wicklungsleiters überdeckt werden, während bei Scheibenspulen mehr als zwei Scheibenspulen .gleichzeitig durch einen einzigen Belag kapazitiv miteinander gekoppelt werden.
• In den Figuren sind die Isolierschichten und die Stärke der Metallfolien im Verhältnis zu den Spulenabmessungen der Wicklungen übertrieben gezeichnet. Insbesondere sind die Metallfolien meistens wesentlich schwächer als die sie einhüllenden festen Isolierstoffe. Da auch in Fig. 3 die zwischen benachbarten Folien liegenden Isolierstoffe 33 meistens noch schwächer sind als die Isolierkörper 32, kann die Folie bei der Herstellung und beim Zusammenwalzen der einzelnen Schichten auch nicht die in Fig. 3 übertrieben gezeichnete Kröpfung 36 annehmen. Da vielmehr die Ränder der Folie und Isolierstoffe 33 inniger miteinander verwalzt werden, ist auch der Übergang der Folie von einer Ebene bzw. Zylindermantelfläche in, die andere gleichmäßiger, als es aus Fig. 3 hervorgeht. Das Ausfüllen etwaiger Hohlräume 35 läßt sich insbesondere .bei Verwendung saugfähiger Preßspäne oder Papiere leicht durch Tränken mit in der Wärme flüssigen Isoliermitteln erzielen. Unter Umständen ist eine völlige Durchtränkung mit Kunstharz und ein anschließendes Backen des Schirmkörpers unter Druck und Hitze empfehlenswert. Eine derartige mit Kunstharz behandelte Isolierstoffbahn läßt sich bei entsprechender schwacher Wandstärke immer noch so gut biegen und rollen, daß auch ein mit Kunstharz behandelter Schirmkörper mühelos um die zu schützende Wicklung herumgelegt werden kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wicklungsanordnung für Hochspannungstransformatoren mit in festen Isolierstoffen eingebetteten elektrostatischen Schirmen in Form von sich teleskopartig nur mit einem Teil ihrer Längen überdeckenden Metalleinlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlagen oder Beläge nur in zwei tEbenen oder nur auf zwei! Zylindermantelflächen derart verteilt angeordnet sind, daß längs der Wicklung auf einen in der einen Ebene liegenden Belag ein in .der zweiten Ebene (Zylindermantelfläche) liegender Belag abwechselt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge der einen Ebene mit denen der anderen Ebene derart galvanisch leitend verbunden sind, daß je zwei in verschde-@denen Ebenen liegende, miteinander verbundene Beläge mit den folgenden zwei untereinander verbundenen Belägen kapazitiv gekoppelt sind.