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
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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
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erhält man eine entspre chende Zerlegung der Sprungwellen in ra +1 Teile, so dass die einzelneu )\'icklungsgrup- pen nur mit dem
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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
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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
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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
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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.