Hochspannungstransformator. Bei Hochspannungstransformatoren be steht üblicherweise die Isolation der Hoch spannungswicklung aus einem oder mehreren Isolierzylindern, die zwischen der Ober- und Unterspannungswicklung angeordnet sind.
In Verbindung mit diesen Isolierzylindern wer den noch flanschförmige Stirnisolationen ver wendet, welche die Hochspannungswicklung gegen das Joch abschirmen. Dabei wurde eine Erhöhung der Isolationsfestigkeit durch geeignet angebrachte Ölschichten angestrebt, die einerseits zwischen der Unterspannungs- wicklung und dem Isolierzylinder und zwi schen der Oberspannungswicklung und dem Isolierzylinder, anderseits aber auch in den Stirnenden der Isolation verwendet werden.
Eine bekannte Ausführung dieser Art be nutzt eine Mehrzahl isolierender Kragen, von denen jeder über das Ende eines beson deren Isolierzylinders gesteckt ist, der von den benachbarten Isolierzylindern durch Öl schichten getrennt und mit diesen konzen trisch angeordnet wird. Auch die Kragen wurden, durch Ölschichten getrennt, in ge wissen Abständen voneinander befestigt, so dass die Abmessung der gesamten Isolation einschliesslich der Ölschichten am Stirnende in axialer Richtung grösser war als die Ab messung der Isolation zwischen Ober- und Unterspannungswicklung in radialer Rich tung.
Eine Abart solcher Transformatoren sieht ebenfalls mehrere konzentrisch lau fende, bis zum Joch durchgehende Isolier- zylinder vor, die voneinander und von der Ober- und Unterspannungswicklung durch Ölstrecken getrennt sind, wobei aber die kragenförmige Stirnisolation nur auf der Oberspannungswicklung selbst befestigt ist.
Eine weitere Ausführungsform, die etwas geringere Abmessungen der isolierenden Strecken gestattet, benützt nur einen massi ven Isolierzylinder zwischen Ober- und Un- terspannungswicklung, der von den Wick lungen ebenfalls durch Ölstrecken getrennt ist. An seinem Ende ist der Isolierzylinder treppenartig abgestuft und trägt mit Schiebe- sitz aufgesetzte Stirnflanschen, die in ra dialer Richtung über die Oberspannungs- wicklung hinausragen und in axialer Rich tung durch grössere Ülstrecken distanziert sind.
Um eine genügende Isolationsfestigkeit mittels dieser an sich bekannten Massnahmen zu erreichen, sind reichliche Abmessungen sämtlicher isolierenden Teile und insbeson dere der Stirnisolation notwendig, wenn Überschläge oder Durchschläge der Isolation verhindert erden sollen. Es wurde nun ver sucht, bei einer gegebenen Betriebsspannung und gegebener Isolationsfestigkeit die Ab stände für die Isolationen kleiner zu wählen, ohne dass die Betriebssicherheit gefährdet wird.
Dabei wurde festgestellt, dass es vor allem darauf ankommt, nicht nur Kriech wege, sondern gleichzeitig auch diejenigen Anordnungen zu vermeiden, die das Auftre ten von C@uleitentladungen begünstigen. lll=eh- rere voneinander getrennte Isolierzylinder mit dazwischenliegenden 0'lschichten sind in dieser Hinsicht vollkommen untauglich. Wenn aus irgendwelchen Gründen, z. B. bei Brückenbildung durch Unreinigkeiten, ein Teildurchschlag einer der Ölstrecken erfolgt.
geht die vorwachsende Entladungsspitze in eine Gleitentladung längs der Isolierzylinder über und kann den vollständigen Durch brach der gesamten Isolation herbeiführen. Ähnlich liegen die Verhältnisse, wenn nur ein massiver Isolierzylinder zwischen Ober und Unterspannungsisolation vorgesehen ist, der aber von wenigstens einer der Wicklun gen durch eine Ölschicht getrennt ist, die in folge ihrer geringeren Dielektrizitätskon- stanten bekanntlich einen grösseren Anteil der Spannungsdifferenz aufnimmt als das feste Isoliermaterial.
Bei einem Teildurchschlag der Ölschicht wird dann von der Entladungs spitze aus die elektrische Feldstärke am Iso- lierzylinder so gross, da,ss das Auftreten und Vorwachsen einer Gleitentladung selbst durch die reichlicher bemessene Isolations stirn nicht unterdrückt werden kann. Ausser dem besteht auch die Gefahr eines direkten Durchschlages des Isolierzylinders, wenn ein Teildurchschlag der Ölstrecke stattgefunden hat. Die Verwendung der auf den Isolierzy- linder mit Schiebesitz aufgesetzten Stirn flansche hat ebenfalls schwere Nachteile.
Erfahrungsgemiiss ist es nämlich nicht mög lich, den Sitz der Stirnflansche auf dem Isolierzylinder so genau einzupassen, dass selbst bei treppenartig abgestuftem Schaft teil längs der Berührungsflächen zwischen Stirnflansch und Isolierzylinder Kriech wege vermieden erden, die hauptsächlich bei Teildurchschlägen von angrenzenden 01- strecken besonders gefährdete Stellen sind.
Hinsichtlich der nur auf die Oberspannungs- wicklung aufgesetzten Stirnflansche sind die selben Nachteile zu nennen, die bisher nur durch sehr reichliche Bemessung vermieden tverden konnten.
Nach der Erfindung kann nun eine sehr hohe Isolationsfestigkeit. gegen Gleitentla- dungen erreicht werden, ohne dass zu grosse Abmessungen der isolierenden Teile in Kauf genommen werden müssen. Besonders für grosse Transformatoren ergibt. sich dadurch eine erhebliche Ersparnis an Raum und Ge wicht, denn es lässt sich bei kleineren Ab ständen das Gewicht. des Eisenkernes ver kleinern. Der Trausformatorkessel und das 0lvolumen werden infolgedessen ebenfalls geringer.
Bei grossen Transformatoren kann die durch die Isolationsanordnung gemäss der Erfindung erzielte Raum- und Gewichtser sparnis unter Umständen erst den Bahn transpori: des Transformators ermöglichen, da er infolge der verkleinerten Abmessungen auf der Eisenbahn profilgängig wird.
Dies wird bei einem Hochspannungstransformator mit zwischen Ober- und Unterspannungswicklung angeordnetem Isolierzylinder dadurch er reicht, dass der Isolierzylinder an den Wick lungen praktisch ohne Zwischenraum anliegt und an wenigstens einem seiner Enden durch schichtenweises Auseinanderspreizen in einen die Oberspannungswicklung gegen das Joch abschirmenden Flansch überläuft, dessen Ab messung in axialer Richtung ein Mehrfaches der in radialer Richtung gemessenen Wand stärke des zwischen den Wicklungen liegen den Isolierzylinderschaftes beträgt.
In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Unterspannungswicklung 1 unter Zwischenlage einer Isolierschicht 2 unmittel bar über dem Transformatorkern 3 angeord net. Zwischen der Unterspannungswicklung und der Oberspannungswicklung 4, die gleichfalls im Schnitt angegeben ist, befindet sich der Isolierzylinder 5, welcher die Ober spannungswicklung gegen das Joch 6 flanschförmig abschirmt.
Die flanschförmige Abbiegung des Isolierzylinders liegt vorzugs weise nicht direkt auf der Hochspannungs wicklung auf, sondern auf einem Schutzring 7, der aus Isoliermaterial mit metallisierter Oberfläche oder auch ganz aus Metall be stehen kann. In bekannter Weise ist der Schutzring geschlitzt, damit er nicht als Kurzschlusswindung wirkt. Dieser Schutz ring dient einerseits zur Potentialsteuerung und anderseits auch dafür, ein sattes Auf liegen des flanschförmigen Endes des Iso- lierzylinders und damit eine gleichmässige Pressung der Hochspannungswicklung 4 zu gewährleisten.
Das flanschförmige Ende 8 des Isolierzylinders 5 ist. in mehrere kreis ringförmige Schichten 9 aufgeteilt, die aus einandergespreizt werden. Die Spreizung kann durch ein wellenförmiges Verbiegen dieser Schichten, das heisst durch Kreppen derselben erfolgen. Besser bewährt haben sich eingeschobene sektorförmige Zwischen stücke 10, welche die Schichten 9 vonein ander distanzieren.
Diese Zwischenstücke, die vorzugsweise aus demselben Isolations material wie der Zylinder 5 bestehen, sind in der Umfangsrichtung voneinander ge trennt, wie dies im Grundriss (Fix. 3) ange geben ist. Dabei. wird so vorgegangen, dass in den verschiedenen Schichten die Schlitze 11 nicht übereinander liegen, sondern jeweils durch die darüber bezw. darunter liegenden Zwischenstücke in axialer Richtung abge deckt werden. Die Schlitze 11 sind für die Entgasung des Isolierzylinders vorgesehen und bezwecken auch, das Eindringen von flüssigem Isolierstoff in das flanschförmige Ende 8 zu erleichtern.
Zur Vergrösserung des Kriechweges sind die Schichten 9 des Isolier- zylinders über die eingefügten Zwischen stücke 10 vorstehend ausgeführt. Um die Ge fahr von Gleitdurchschlägen zu verringen, hat es sich als genügend erwiesen, die Dicke des flanschförmigen Endes 8 wenigstens gleich der doppelten Wandstärke des Isolier zylinders zwischen Ober- und Unterspan nungswicklung zu nehmen.
Ferner wird die Dicke der Zwischenstücke 10 vorzugsweise derart gewählt, dass die flanschförmigen En den 8 des Isolierzylinders den gesamten Raum zwischen der Oberspannungswicklung und dem Transformatorjoch 6, bezw. zwi schen dem Schutzring 7 und dem Joch ein nehmen.
Die beschriebene Bauart des Isolations zylinders erlaubt eine beträchtliche dielek- trische Entlastung des im Raum 12 befind lichen Isolationsvolumens, die hauptsächlich in Ültransformatoren wünschenswert er scheint. Mittels: eines axialgeschlitzten, leiten den Belages 13, der auf der von der Ober spannungswicklung abgewandten Seite des flanschförmigen Endes 8 aufgebracht und mit dem Joch 6 leitend verbunden ist, wird der gesamte Feldverlauf an den Enden des Isolierzylinders in die Flanschen 8 verlegt.
Wie in Fig. 2 und 3 angedeutet, können an Stelle der leitenden Schicht 13 in den Raum 12 geschlitzte und gegeneinander isolierte, oder mit einer Isolationsschicht 14 überzo gene Metallringe 15 zur Potentialverteilung eingelegt werden, wodurch ohne Benachtei ligung der Isolationsfestigkeit im Raum 12 eine Einsparung an flüssigem Isolationsma terial möglich ist.
In diesem Fall wird auch zwischen dem Ende der Unterspannungs- wicklung 1 und dem Joch 6 eine reichliche, gut gesteuerte Isolation erzielt, was bei höheren Unterspannungen notwendig sein kann.
In der Unterspannungswicklung 1 oder zwischen derselben und der Isolierschicht 2, bezw. zwischen den Ringen 15 und der Iso lierschicht 2 können in den Figuren nicht ge zeichnete Kühlkanäle vorgesehen sein. Die Herstellung der flanschartig ausgebildeten Enden 8 des Isolierzylinders 5 kann bei spielsweise in der )'eise erfolgen, dass der zunächst glatt gewickelte Papierzylinder an seinen Enden in axialer Richtung lagen #eise versetzt geschlitzt v: ird, worauf die entstan denen Lappen umgebogen und an den Enden verleimt ;
werden. 'Nach einer bestimmten An zahl Papierlagen werden jeweils die. Zwi schenstücke 10 aufgeleimt. Es ist. leicht zu er kennen, dass eine derartige Isolation den ein gangs erwähnten Anforderungen entspricht und eine hohe Festigkeit gegen Gleitentla- dungen besitzt, so da,ss Teildurchschläge der noch vorhandenen geringen Ölstrecken voll kommen gefahrlos sind, und gleichzeitig auch gefährliche Kriechwege nicht mehr existieren.