CH106023A - Device to protect high-voltage windings against overvoltages caused by surge waves. - Google Patents

Device to protect high-voltage windings against overvoltages caused by surge waves.

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CH106023A
CH106023A CH106023DA CH106023A CH 106023 A CH106023 A CH 106023A CH 106023D A CH106023D A CH 106023DA CH 106023 A CH106023 A CH 106023A
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CH
Switzerland
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winding
capacitance
voltage
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German (de)
Inventor
A-G Emil Haefely Cie
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Haefely & Cie Ag Emil
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • HELECTRICITY
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    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/005Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection avoiding undesired transient conditions

Description

  

      Vorrichtung    zum Schutze von     llochspannungswicklungen    gegen durch     Sprungwellen     verursachte Überspannungen.    Bekanntlich treten an den Eingangs  spulen von     Hochspannungswicklungen,    sei es  an Generatoren, sei es an Transformatoren,  insbesondere bei Schaltvorgängen oder     Über-          echlä,gen,    im Hochspannungskreis starke elek  trische Beanspruchungen der Isolation in und  zwischen diesen Eingangsspulen auf, die oft  zu Überschlägen und Defekten der Wick  lungen führen.

   Physikalisch ist dies so zu  erklären, dass eine oder mehrere Wander  wellen mit steiler Wellenstirn in die erste  Spule einzuziehen suchen, wobei sich in  folge des grossen Wellenwiderstandes, den  dieser induktive Kreis bietet, ein äusserst  starkes Potentialgefälle ausbildet zwischen  den Stellen, wo sich augenblicklich .die ein  gezogene Welle befindet, und den     b,enacInbar-          ten    Stellen.

   Zur Behebung dieser     Über-    oder  Durchschläge ist ausser der Verringerung der       Windungszahl    der Eingangsspulen, das heisst  der     Verringerung    des Wellenwiderstandes,  und der Anordnung einer äusserst guten Iso  lation der einzelnen Eingangswindungen vor  geschlagen worden, die Kapazität der Ein  gangswindungen gegen Erde zu erhöhen.

    Auch die Erhöhung :der Eigenkapazität der    Spulen selbst ist     bekannt.    Doch können alle  diese     Massnahmen    nur in beschränktem Masse,  nämlich soweit es der     konstruktive    Aufbau       hinsichtlich    -der     Isolationsabstände    erlaubt,  eine genügende Betriebssicherheit gewähr  leisten.  



  Die vorliegende Erfindung betrifft nun  eine Vorrichtung zum Schutze von Hoch  spannungswicklungen an Transformatoren,  Generatoren oder andern Hochspannung füh  renden Apparaten, gegen durch     Sprungwel-          len    verursachte     Überspannungen    unter Zu  hilfenahme einer     Kapazitätswirkung,    zeich  net sich aber     vorteilhaft    dadurch aus, dass  zwischen Anfang der Eingangsspule der  Wicklung und einer andern davon entfern  ten, vor dem Ende der Wicklung liegenden  Wicklungsspule eine schützende Kapazität  mit der Massgabe parallel geschaltet ist, dass  immerhin noch ein merklicher Bruchteil der  Überspannung auf den     überbrückten    Wick  lungsteil fällt.  



  Die beiliegende     schematische    Zeichnung  betrifft mehrere Ausführungsbeispiele des  Erfindungsgegenstandes.           Fig.    1     migt    ein Beispiel der     Vorrichtung     an der     Hochspannungswicklung    eines Hoch  spannungstransformators, und     Fig.    ? ist das  Schema hierzu. Eine     '\\-anderwelle        a.    möge  in die Eingangsspule b einer     U.oclispannungs-          wicklung    H einziehen.

   Es findet     naturgemäss     an der ersten Spule eine teilweise     Refl?xion     der Welle statt,     Zwobei    gleichzeitig ein     durch     die Grösse des     Wellenwid#-rstandes        bedin-'ter     Anteil der Spannung in die     Wicklung    ein  zieht. Hierbei entstehen gegenüber den  Nachbarspulen Spannungsdifferenzen, die  fast, die     Clrössenordnung    der     BetriAsspan-          nung    des ganzen Transformators erreichen  können.

   Schaltet man nun beispielsweise  zwischen die erste und dritte Eingangsspule  der     Wicklung    eine zusätzliche Kapazität     e,     deren Grössenordnung so gewählt ist,     da.ss    der  aus Kapazität und Selbstinduktion     zusarn-          mengesetzte        Schwing        inbskreis    einen Wellen  widerstand von zum Beispiel ungefähr 50      .ö     des     Wellenwiderstandes    des ursprünglichen       M"icklungsteils    ohne zusätzliche Kapazität  besitzt, so kann die Hälfte der     @'GT-ander    wellen  in die Windungen der Spule 1 einziehen,

    während die andere Hälfte über die     Kapazi-          tiit    c sofort zur Spule 3      =eitergeleitet        wird.     Die Wellenstirn wird hierdurch treppenför  mig auf ungefähr den halben \Wert abge  stuft, so dass sowohl die Spule 1, als auch  die Spule 3 nur mit. ungefähr der halben       Sprungwellenspannung    beansprucht:     w,-#i-deii.     Diese 50      ,öige    Abstufung     der    Sprungwellen  annung ist bei nur einem Kondensator die  günstigste; sie ist hier nur als Beispiel an  genommen.  



  In ähnlicher Weise lässt sieh zur wei  teren Abstufung der Wellenstirn     eine    unter  teilte Kapazität     verwenden,    etwa, gemäss       Fig.    3, derart, dass ein Teil     cl    der Kapazität  zwischen beispielsweise die erste und dritte,  ein weiterer Teil     c@    der Kapazität zwischen  die dritte und fünfte, ein fernerer Teil c"  der Kapazität zwischen die fünfte     und    sie  bente Eingangsspule der     Wicklung        I1    in  Parallelschaltung zu liegen kommt.     '\@jälilt     man.

   nun die Teilkapazitäten von solcher       rrössenordnung,    dass bei     Vorhandensein    von         i@        Teill@apazitiiten    der im Kreis der     Teil-          kapazität        cl    resultierende Wellenwiderstand  gleich
EMI0002.0055  
   des     urspriinglith    vorhandenen       Z@@ellenivider:

  sta,ndes    dieser     Wicklungsgruppe,     der im Kreis der     folgenden    Teilkapazitäten       c'2,        c"    resultierend,     Wellenwiderstand    je um  den Betrag     von        e,i,össer    wird als der  vorangehende, dann
EMI0002.0065  
   erhält     man    eine entspre  chende Zerlegung der Sprungwellen in     ra    +1  Teile, so dass die einzelneu     )\'icklungsgrup-          pen    nur mit     dem   
EMI0002.0071  
   Teil der     ur:

  sprüng-          liehen        Sprungwellenspannung    beansprucht  werden.     Dementsprechend    ergibt sich eine       treppenförmige    Verflachung der Wellenstirn,  wie das durch die     aufenartig    abgesetzte Li  nie .x schematisch     dargestellt    ist. Es wird  also die erste, dritte, fünfte und siebente  Eingangsspule     ungefähr    mit. gleich grosser,  aber in der     erwähnten    Weise reduzierter       Sprungu=ellenspannung        be.i-n@prnclit        werden.     



  In allen Rillen besteht die     blöglielikeit,     dass die     sciriitzende        Kapazitiit    unmittelbar an  die     @@Tiehlungsepulen    angebaut wird. Im       Falle        ehre;        (_)ltransforrntitors    zum Beispiel       niii,    einer mehrpoligen     Druehführungsklemme;          ivie    sie in     Fig.    d     dargestellt    ist und-wo die       .z1nzapfstellen    f     dieser    Klemme an die     be-          tr;

  -ffenden        Eiiigarr--:spulcrr    der     Transforma-          tor-,vicldung        II        angeschloaen    sind,     kann    eine  der Polzahl     cntsprechenrl    unterteilte zusätz  liche     Iiapazit < it        cl,    e2,       c"    ausserhalb des Trans  formators in     betriebsiclierster    Weise,     ge-          güb@nenfalls    unter Zwischenschaltung einer  Sicherung c,     angeordnet     -erden.

   Diese zu  sälzliclie     KapaziEit    kann entbehrt werden,  wenn man die mehrpolige Durchführungs  klemme selbst     derart        dimensioniert,    dass ihre       E.i;enlza.pazii-iit    den     beabsi@h        tigten        Ziveclz    der  Sprunges     @@llenspannungszerteilung    erfüllt.



      Device to protect hole voltage windings against overvoltages caused by surge waves. It is well known that high electrical stresses on the insulation in and between these input coils occur on the input coils of high-voltage windings, be it on generators or on transformers, especially during switching operations or flashovers, which often lead to flashovers and defects of the windings.

   Physically, this can be explained in such a way that one or more traveling waves with a steep wave front seek to move into the first coil, whereby as a result of the large wave resistance offered by this inductive circuit, an extremely strong potential gradient develops between the points where it is currently. the drawn-in shaft is located, and the b, enaccessible points.

   To remedy these surges or breakdowns, apart from reducing the number of turns of the input coils, that is, reducing the wave resistance, and arranging an extremely good insulation of the individual input windings, it has been proposed to increase the capacity of the input windings to earth.

    Also the increase: the self-capacitance of the coils themselves is known. However, all of these measures can only guarantee sufficient operational safety to a limited extent, namely to the extent that the structural design with regard to the isolation distances allows.



  The present invention relates to a device for protecting high-voltage windings on transformers, generators or other high-voltage leading apparatus against overvoltages caused by jump waves with the aid of a capacitance effect, but is advantageously characterized in that between the beginning of the input coil the Winding and another therefrom remote winding coil located in front of the end of the winding a protective capacitance is connected in parallel with the proviso that at least a noticeable fraction of the overvoltage falls on the bridged winding part.



  The accompanying schematic drawing relates to several exemplary embodiments of the subject matter of the invention. Fig. 1 shows an example of the device on the high voltage winding of a high voltage transformer, and Fig. is the scheme for this. A '\\ - other wave a. let a U.ocli voltage winding H move into the input coil b.

   Naturally, a partial reflux of the wave takes place on the first coil, although at the same time a portion of the voltage due to the size of the wave resistance is drawn into the winding. This creates voltage differences compared to the neighboring coils, which can almost reach the order of magnitude of the operating voltage of the entire transformer.

   For example, if you connect an additional capacitance e between the first and third input coil of the winding, the order of magnitude of which is chosen so that the oscillating circuit composed of capacitance and self-induction has a wave resistance of, for example, about 50 .ö the wave resistance of the original one Winding part has no additional capacity, half of the other shafts can move into the turns of coil 1,

    while the other half is immediately passed on to coil 3 via the capacitance c. As a result, the shaft end is stepped down to approximately half the value, so that both coil 1 and coil 3 only have. about half the jump wave voltage: w, - # i-deii. This 50-year graduation of the jump wave rule is the cheapest with only one capacitor; it is only taken here as an example.



  In a similar way, a sub-divided capacity can be used for further gradation of the shaft end, for example, according to FIG. 3, such that a part cl of the capacity between, for example, the first and third, a further part c @ of the capacity between the third and fifth, a further part c "of the capacitance between the fifth and fourth input coil of the winding I1 comes to lie in parallel connection. '\ @ jälilt one.

   Now the partial capacities are of such a magnitude that if i @ part @ apazitiiten are present, the wave resistance resulting in the circle of the partial capacitance cl is equal
EMI0002.0055
   of the original Z @@ ellenivider:

  sta, ndes of this winding group, which in the circle of the following partial capacitances c'2, c "resulting, characteristic impedance each by the amount of e, i, ö is greater than the preceding, then
EMI0002.0065
   one obtains a corresponding breakdown of the jump waves into ra +1 parts, so that the individual development groups can only be identified with the
EMI0002.0071
   Part of ur:

  jumps borrowed jump wave voltage are claimed. Accordingly, there is a step-shaped flattening of the shaft end, as is shown schematically by the line-like stepped line .x. So it will be about the first, third, fifth and seventh input coil. be.i-n@prnclit be.i-n@prnclit of the same size, but reduced in the manner mentioned.



  In all grooves there is the possibility that the sciriitzende capacity is attached directly to the cooling coil. In the case of honor; (_) ltransforrntitors for example niii, a multi-pole pressure lead terminal; How it is shown in Fig. d and where the .z1nzapfstellen f this terminal to the operator;

  -ffenden Eiiigarr -: spulcrr of the transformer, circuit II are connected, an additional capacity corresponding to the number of poles can be subdivided outside the transformer in the most operational manner, if necessary with interconnection a fuse c, arranged -ground.

   This excessive capacity can be dispensed with if the multipole feed-through terminal itself is dimensioned in such a way that its capacity fulfills the intended purpose of the voltage distribution.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zum Schutze von Hochspan- nungswicklungen gegen durch Sprungwellen verursachte Überspannungen unter Zuhilfe nahme einer Kapazitätswirkung, dadurch ge- kennzeichnet, d.ass zwischen Anfang der Ein gangspule der Wicklung und einer andern davon entfernten, vor dem Ende der Wick lung liegenden Wicklungsspule eine schüt zende Kapazität mit der Massgabe parallel geschaltet ist, dass immerhin noch ein merk licher Bruchteil der Überspannung auf den überbrückten Wicklungsteil fällt. Claim: Device to protect high-voltage windings against overvoltages caused by jump waves with the aid of a capacitance effect, characterized in that between the beginning of the input coil of the winding and another remote coil located before the end of the winding a winding coil protective capacitance is connected in parallel with the proviso that at least a noticeable fraction of the overvoltage falls on the bridged part of the winding. UNTERANSPR üCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kapazität in mehrere Teilkapazitäten unterteilt ist, welche mit entsprechenden Eingangsstel len der Wicklung verbunden und derart ausgebildet sind, dass der Wellenwider stand der Wicklungsteile vom Anfang der Wicklung ausgehend um einen von .der Anzahl der Teilkapazitäten abhängi gen Bruchteil von Anzapfung zu Anzap- fung zunimmt, so dass die Sprungwellen in entsprechende Teile zerlegt, den ver schiedenen Wicklungsteilen zugeführt werden. 2. SUB-CLAIMS 1. Device according to claim, characterized in that the capacity is divided into several partial capacities, which are connected to the corresponding input points of the winding and designed such that the wave resistance of the winding parts stood from the beginning of the winding to one of .der The number of partial capacities, a fraction of which increases from tap to tap, so that the jump waves are broken down into corresponding parts and fed to the various winding parts. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei einem Hochspannungstransformator mit mehr- poliger Durchführungsklemme die Kapa zität ausserhalb des Transformators ver legt und über die Pole dieser Klemme an die Wicklungsgruppen der Hochspan nungswicklung desselben angeschlossen ist. Vorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei einem Hochspannungstransformator mit mehr- poliger Durchführungsklemme diese selbst mit solcher Eigenkapazität ausgestattet ist, dass sie die Rolle der schützenden Ka pazität zu übernehmen vermag. Device according to patent claim, characterized in that in the case of a high-voltage transformer with a multi-pole lead-through terminal, the capacitance is laid outside the transformer and is connected to the winding groups of the high-voltage winding via the poles of this terminal. Device according to patent claim, characterized in that, in the case of a high-voltage transformer with a multi-pole lead-through terminal, this is equipped with such a self-capacitance that it can take on the role of protective capacitance.
CH106023D 1922-07-29 1922-07-29 Device to protect high-voltage windings against overvoltages caused by surge waves. CH106023A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3484679A (en) * 1966-10-03 1969-12-16 North American Rockwell Electrical apparatus for changing the effective capacitance of a cable

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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