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Spulenanordnung für Trockentransformatoren.
Die Wicklungen von Trockentransformatoren werden von bestimmten Leistungen an der erforderliehen Kühlung und der zu begrenzenden Kurzschlussspannung wegen sehr gerne als sogenannte Scheibenwicklungen mit abwechselnd aifeinandsrfolgenden Hoch-und Niedervoltspulenschiehten ausgeführt.
Die Isolation der einzelnen Schichten voneinander m lss der Isolationsprobe wegen für die gesamte volle Prüfspannung vorgesehen werden. Es kommt für die von den Potentialen erstrebte Vereinigung einerseits der direkte Durchschlag an den Sitzflächen der Spulen oder deren nächsten Umgebung in Betracht, anderseits die von bestimmten Spannungen an beginnenden Randstrahlungen von Spule zi Spule.
Den Gefahren des direkten Durchschiages an den Sitzflächen der Spulen kann man durch entsprechend Auswahl der Qualität und Stärk"der trennenden Isolierschichte ohne weiteres fast unfehlbar bis zu beliebigen Grenzen der Spannung begegnen, nicht aber den Gefahren der bei bestimmten Spannungsgrenzen beginnenden und mit dem Wachsen derselben im beschleunigten Masse sich verstärkenden Ausstrahlungen, die nach mehr oder minder kurzen Zeiten sich den Durchbruch von Blankstelle zj Blankstelle verschaffen.
Diesen Gefahren begegnet man bei Trockentransformatoren mit Scheibenwicklungen in den Anfängen des Transformatorenbaues durch Abisolierung der Spulen an sich selber, d. h. indem man sie mit Isolierumhüllungen (Bandagen) fefller noch mit weiterenBeilagen (Glimmcrschichten) und schliesslich mit Imprägnationen (Lack, Compoundierung) umgibt. Diese Mittel wurden bei den höheren Spannungen nicht nur unverhältnismässig kostspielig, sondern behinderten auch die freie Wärmeabgabe an die umgebende Luft, u. zw. mit dem Steigen der Spannung und schnell zuwachsende Masse.
Aus dieser Erkenntnis kam man alf das neuzeitliche Konstruktionsprinzip für die Isolation von Hoch-und Niedervoltspulenbei Scheibenwicklungen anTrockentransformatoren, nämlich gegen die direkten Durchschläge isolierende Trennschichten aus festem, gleich irgend welchen Materialien vorzusehen,
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isolieren zu lassen. Zu diesem Zwecke ist es vor allem notwendig, die Spulen frei aufzusetzen, d. h. sie von allen Seiten mit Luft zu umgeben, insbesonders auch an den inneren Spulenumfängen, weil dort infolge der kleineren Krümmungsradien die Hochspannungslinien am dichtesten austreten. Weiters sind die für die Randentladungen gefährlichen Kriechweg längst der Trennschichten künstlich zu verlängern, was in einfacher Weise durch Abschirmungen als Isoliermaterial erzielt werden kann.
Eine solche Abschirmung schafft künstliche Niveauflächen, an denen sich die Feldstärken der Durchbruchslinien infolge des Energieaufwandes der aufgezwungenen Längen in ungefährlicher Weise verschwächen. Solche Abschirmungen können in schon bekannter Weise die Trennscheiben zwischen Hoch-und Niedervoltspulen, also die Durchbruchsisolation selbst ohneweiters besorgen, soferne diese Scheiben die Spulen-
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Spulendimensionen sehr leicht unwirtschaftlich.
Man hat daher bereits vorgeschlagen (österr. Patent Nr. 95219), durch geeignete Formgebung der Spulen eine wirtschaftliche Kriechwegisolation"zu schaffen. Ein anderer Weg wäre auch der, die Trennscheiben zwischen den Hoch-und Niedervoltsehichten in zweckentsprechender und wirtschaftlicher Weise als Absehirmscheiben auszubilden. Dies erfordert, wie früher erwähnt, dass auch an den inneren Spulenumfängen genügende Luftisolation vorgesehen werde.
Zu diesem Zwecke können die unter dem Namen "Kappen" schon bekannten tellerförmigen Isolierscheiben ohne weiteres vorgesehen
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werden, die jedoch erfindungsgemäss derart aufgebördelt werden, dass die Spulen frei aufsitzen, also sowohl an den inneren als auch äusseren Umfängen nur von Luftschichten als Isolation umgeben werden, die derart bemessen sind, dass sie für die jeweilige Spannung die genügende Luftisolation bieten ; mit andern Worten, dass diese Isolierscheiben als richtige Abschirmscheiben ausgebildet sind.
Von diesem Gedanken geleitet, werden einige neue Spulenanordnungen angegeben. Die Fig. 1-3 der Zeichnung zeigen drei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.
Die Spulen sind nicht umhüllt, oder nur mit mässigen Isolationen versehen, die trennende Schichte an den Sitzflächen 1 (Fig. 1) besteht aus festen Isolierscheiben von genügender Stärke und Qualität, um den direkten Durchbruch zu verhindern. Diese Isolierscheiben werden zwecks Ausbildung zu wirtschaftlichen Abschirmseheiben an den inneren Rändern derart aufgebordelt, dass je nach der Spannung ein noch genügender Luftisolierpolster I vorgesehen ist. Wenn die Qualität oder Stärke der Isolierscheiben an den auf direkten Durchschlag beanspruchten Sitzflächen der Spulen nicht genügen sollte, sind Extrascheiben 2 aus irgendwelchem Isoliermaterial, eventuell von besserer Qualität, gemäss der rechten Hälfte von Fig. 1, beizufügen.
Zwecks weiterer Vergrösserung der künstlichen Kriechwegisolation werden die Abschirmscheiben nicht wie in Fig. l angegeben nur an den inneren, sondern auch an den äusseren Rändern aufgebördelt,
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Umbördelrändern aufeinander gelegt.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwecks weiterer Vergrösserung der künstlichen Kriechwegisolation zwei oder mehrere Abschirmungsscheiben l'eventuell paarweise mit den Bördelungen nach oben und unten in konzentrischer Lage, mit verschiedenen Innen- und Aussendurchmessern, eingelegt werden. Die äusseren Umbördelungen könnten eventuell entfallen.
Es ist ohne weiteres verständlich, dass durch entsprechende Dimensionierung der die Spulen allseitig überragenden Abschirmungen, ferner durch die Wahl der Extrascheiben, sowie durch die nach Fig. 2 und 3 nach Belieben vervielfachende Wirkung der künstlichen Kriechwegisolation die bisher auf nicht allzuhohe Spannungen beschränkt gewesenen Trockentransformatoren mit Scheibenwicklungen auch noch für höhere Spannungen hinaus erweitert werden können, ohne dabei zu kostspieligen und die Abkühlung hindernden Spulenumhüllungen Zuflucht nehmen zu müssen.
Aus den angegebenen neueren Wicklungsanordnungen ergibt sich auch von selbst, dass die bisher gebräuchlichen und unbedingt erforderlichen Isolationen der inneren Spulenumf änge von selbst entfallen, dass also die Spulen auch an den Innenumfängen die Wärme fast unbehindert abzugeben vermögen. Weiters dass auch die Säulen des Eisenkernes von Luftkanälen umgeben sind, was eine Verbesserung der Abkühlung auch des Eisenkernes ergibt.
Die Abstützungen der Spuien von den Eisenkernen können durch beliebige und in den Formen zweckentsprechend gewählte Distanzstücke vorgenommen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Spulenanordnung für Trockentransformatoren mit Scheibenwicklungen und Zwischenlagscheiben aus festem Isoliermaterial irgendeiner Art, welche zum Schutze gegen Randentladungen allseitig über die Spulenaufsitzflächen schirmartig hinausragen, dadurch gekennzeichnet, dass diese schirmartige Schutzscheibe (1 bzw. 1') in einem der Spannung entsprechenden Luftabstande von den Spulen entfernt, zwecks wirtschaftlicher Vergrösserung der künstlichen Kriechwegisolation am inneren, oder am inneren und äusseren Bmfangsrande aufgebördelt werden.