Transformator für hohe Spannungen. Beim Bau von Leistungstransformatoren in Ö<B>l</B> für hohe Spannungen mit fester Isola tion aus hochwertigem Isolierstoff zwischen Ober- und U nterspannungswicklung in Form 5 eines Zylinders, bietet das Isolierproblem be sondere Schnvierigkeiton. Es handelt sich näm lich nicht nur darum, Überschläge zwischen aktiven Teilen verschiedenen Potentials zu verhindern, sondern es muss auch das elek trische Feld,
das sich an der Durchtrittsstelle des Isolierzylinders durch die aktiven Teile (Wicklung, Eisen) aufbaut, so beeinflusst werden, dass ein höchstzulässiger Spannungs,- längsgradient in ,den verbleibenden Ölschich ten zwischen den festen Isolationen nicht überschritten wird.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Transformator für hohe Spannungen mit fester Isolation zwischen Ober- und Unter- spannungwicklung in Formeines Zylinders.
Die Kennzeichen der Erfindung bestehen darin, dass der Isolierzylinder über die Stirn flächen der an ihn grenzenden aktiven Teile des Transformators hinaus vorsteht, dass ak tive Teile an :den Austrittsstellen. des Isolier- zylinders divergierdn,
sowie dass die durch die Divergenz der aktiven Teile gebildeten Räume zwischen ersteren und dem Isolier- zylinder durch Isolierkörper aus geschichte- tem Stoffausgefüllt sind, deren Schichtrich- tung mindestens annähernd senkrecht zu den Feldlinien verläuft, das ganze zum Zwecke,
an den Austrittsstellen des Isolierzylinders aus den aktiven Teilen ein elektrisches Feld zu erzeugen, welches Gleitentladungen oder Überschläge zu geerdeten Teilen von den aktiven Teilen entlang .der Ölspalte an den Austrittsstellen des Isolierzylinders nicht hervorruft.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele :der Erfindung schematisch in Fig. 1 bis 3 im Längsschnitt dargestellt. Fig. 1 zeigt die Isolierung von Teilen des Eisenkernes ge geneinander und gegen das Gehäuse, wäh rend Fis. 2 und 3 die Isolierung der Ober und Unterspannungswicklung gegeneinander und gegen das Joch de Eisenkernes behan deln.
Fig. 1 zeigt die Anwendung von das Feld an den Enden des Isolierzylinders 1 steuern den Elektroden 5, 6 sowie von Isoliereinlagen 7, 8 zur Isolierung von Teilen des Joches 4 gegeneinander und gegen das nicht gezeich nete Gehäuse des Transformators. Die Ober spannungswicklung 2 ist hier vom Isolier- zylinder 1 umschlossen. Das Joch ist aus ein zelnen Teilen zusammengesetzt, nämlich dem am Kern sitzenden Teil 4 mit hohem Poten tial und dem Teil 4a mit niedrigem oder Erdpotential.
Zwischen dem Joch und der Unterspannungswicklung 3 liegt ein mit Iso lation überzogener metallischer Abstandsring 9. Die Jochteile 4, 4a sind gegen ihre Stirn flächen hin abgestuft, und haben mit den gegeneinander divergierenden Elektroden 5, 6 eine solche Form, dass ,der Längsgradient iin Spalt zwischen dem Isolierzylinder 1 und den Isoliereinlagen 7, 8 stets einen bestimm ten Höchstwert nicht überschreitet, so dass Gleitfunken und Öldurchschläge nicht mehr entstehen können.
Die Isoliereinlagen 7, 8 zwischen Zylinder und Elektroden besitzen die Form von Winkelringen, deren am Iso lierzylinder anliegende Schenkel angeschärft und in axialer Richtung keilförmig zwischen die abgestuften Jochteile bezw. die Elektro den und den Isolierzylinder hineingezogen sind, während ihre andern Schenkel die Stirn flächen der Jochteile bedecken und solche Abmessungen erhalten, dass das von den Joch- teilen aus sich aufbauende Feld eine gleich mässige Entlastung der Isolierteile herbei führt.
Die Winkelringe bestehen aus ge schichtetem Isolierstoff (Papier), dessen Schichtrichtung wenigstens annähernd senk recht zur Richtung des elektrischen Feldes verläuft.
Fig. 2 zeigt die Anwendung von das Feld steuernden Elektroden 5, 6 sowie von Isolier- einlagen 7, 8 zur Isolierung der Ober- und Unterspannungswicklungen \3, 3 gegeneinan der und gegen das Joch 4. Hier ist die U nter- spannungswicklung 3 vom Isolierzylinder 1 umschlossen. Die Stirnenden der Wicklungen sind der Elektrodenform entsprechend abge stuft. Die Ausbildung des Isolierzylinders, der Elektroden und der Isoliereinlagen ist gleich wie bei Fig. 1. ebenso die Wirkungs weise.
Die Elektroden 5, 6 werden vorteilhaft an ihren die Wicklungen 2, 3 überragenden Enden mit Wulsten 10 versehen, um Sprüh entladungen zu verhüten. Zur Ergänzung der Isolation können Isolierringe 11 aus hoch- wertigeni Isolierstoff in beliebiger Anzahl vorgesehen sein, die gegeneinander und gegen die Isoliereinlagen 7, 8 sowie das Joch 4 durch Abstandhalter 1.2 abgestützt werden. Gleichartige Stücke 13 können auch zwischen den Wicklungen und den Elektroden bezw. den Isoliereinlagen vorgesehen sein.
Die Ober- und rnterspannungswicklung \?, 3 sind mit axial durchgehenden Längskanälen für die Kühlung versehen.
Anstatt wie bei den Ausführungsbeispie len nach Fig. 1 und 2 besondere Elektroden zu verwenden, ist es ohne weiteres möglich, die aktiven Teile des Transformators selbst an ihren Stirnflächen so auszubilden, dass sie als Elektroden zur Entlastung des an den Austrittsstellen des Isolierzylinders aus den aktiven Teilen sich aufbauenden elektrischen Feldes wirken. Es ist weiter möglich, als Elektroden oder Elektrodenteile die Schutz ringe aus Metall oder metallisiertem Isolier stoff zu verwenden, die vielfach auf die akti ven Teile aufgelegt werden.
Werden der >trtige Elektroden in Verbindung mit Isolier- einlagen i , 8 nach den Beispielen Fig. 1 und 2 verwendet, so werden vorteilhaft zwischen den Elektroden und den winkelförmigen Iso- liereinlageli zusätzliche Isolationen aus ge schichtetem Isolierstoff eingelegt.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der letzteren Art. Der Isolierzylinder 1 liegt wie der zwischen Ober- und Unterspannungs- wieklung ?, 3. Die Elektroden werden gebil det durch die auf die Stirnflächen der Wick lungen aufgelegten Schutzringe 14, 15 aus Isolierstoff mit metallisierter Oberfläche und die dem Isolierzylinder benachbarten Win dungen der Wicklungen 2, 3, welche gegen die Stirnflächen zu abgestuft sind. Mit 16 und 17 sind zusätzliche Isolationen zwischen den Elektroden und den Isoliereinlagen 7, 8 bezeichnet.
Die Isoliereinlagen 7, 8 ragen hier nicht mehr in die Wicklungen 2, 3 hinein, dafür sind die zusätzlichen Isolationen 16, 17 in der Achsenrichtung in die Wicklungen hinein verlängert und treppenförmig abge setzt, wobei die Enden dieser abgestuften Schichten um die den Stirnflächen der Wick lungen abgekehrten Flächen der Spulen um gelegt sind.
Dabei muss beachtet werden, dass die die Wicklungen durchsetzenden Längs kanäle für die Kühlung freibleiben. Die zwi schen den Elektroden und den Isoliereinlagen 7, 8 liegenden zusätzlichen Isolationen 16, 17 können die Elektroden radial überragen, oder aber es können ihre Ränder über die Elektroden abgebogen sein.
Die Wirkung ist wieder die gleiche, wie bei Fig. 1 und 2 beschrieben. Das Umlegen der .stufenförmig abgesetzten Schichten der zusätzlichen Isolationen 16, 17 um die Spulen dem Wicklungen hat den Zweck, die Ent stehung von Teilentladungen von den Spulen her zu verhindern. Um den Kriechweg zwi schen den einen Spalt bildenden, einander ge genüberliegenden Flächen des Isolierzylin- ders und den Isoliereinlagen 7, 8 zu verlän gern, können die Flächen zum Beispiel durch Wellung, Faltung oder Rauhung vergrössert werden.
Der Isolierzylinder 1 kann an seinen Enden, die aus den Wicklungen 2), 3 heraus ragen, über die Länge der Isoliereinlagen und der in die Wicklungen hineinragenden zu sätzlichen Isolationen 16, 17 verjüngt sein.
Es steht nichts im Wege, die an Hand der Fig. I bis 3 beschriebenen Tsolationsmöglich- keiten und die Elektrodenformen auszutau schen oder miteinander zu kombinieren.
Transformer for high voltages. When building power transformers in Ö <B> l </B> for high voltages with solid insulation made of high-quality insulating material between the upper and lower voltage winding in the form of a cylinder, the insulation problem is particularly easy. It is not only a question of preventing flashovers between active parts of different potentials, but also the electrical field,
that builds up at the point where the insulating cylinder passes through the active parts (winding, iron), are influenced in such a way that a maximum permissible voltage - longitudinal gradient in the remaining oil layers between the solid insulation is not exceeded.
The invention now relates to a transformer for high voltages with solid insulation between the high and low voltage winding in the form of a cylinder.
The characteristics of the invention are that the insulating cylinder protrudes beyond the end faces of the active parts of the transformer adjoining it, that active parts at: the exit points. of the insulating cylinder diverge,
and that the spaces formed by the divergence of the active parts between the former and the insulating cylinder are filled with insulating bodies made of layered material, the direction of which is at least approximately perpendicular to the field lines, the whole for the purpose of
to generate an electric field at the exit points of the insulating cylinder from the active parts, which does not cause sliding discharges or flashovers to earthed parts from the active parts along the oil gaps at the exit points of the insulating cylinder.
In the drawing, Ausführungsbei are games: the invention is shown schematically in Fig. 1 to 3 in longitudinal section. Fig. 1 shows the isolation of parts of the iron core ge against each other and against the housing, while rend Fis. 2 and 3 treat the insulation of the upper and lower voltage winding against each other and against the yoke de iron core.
Fig. 1 shows the application of the field at the ends of the insulating cylinder 1 control the electrodes 5, 6 and insulating inserts 7, 8 to isolate parts of the yoke 4 against each other and against the housing of the transformer not signed designated. The upper voltage winding 2 is enclosed by the insulating cylinder 1 here. The yoke is composed of individual parts, namely the part 4 sitting on the core with high potential and the part 4a with low or ground potential.
Between the yoke and the low-voltage winding 3 is a metallic spacer ring 9 coated with insulation. The yoke parts 4, 4a are stepped towards their end faces, and with the mutually diverging electrodes 5, 6 have a shape such that the longitudinal gradient is in a gap between the insulating cylinder 1 and the insulating inserts 7, 8 always does not exceed a certain maximum value, so that sliding sparks and oil breakdowns can no longer occur.
The insulating inserts 7, 8 between the cylinder and the electrodes are in the form of angular rings, whose legs abutting the Iso lierylinders are sharpened and wedge-shaped in the axial direction between the stepped yoke parts and respectively. the electrodes and the insulating cylinder are drawn in, while their other legs cover the end faces of the yoke parts and are given such dimensions that the field that builds up from the yoke parts brings about a uniform relief of the insulating parts.
The angle rings consist of layered insulating material (paper), the direction of which is at least approximately perpendicular to the direction of the electrical field.
2 shows the use of the field-controlling electrodes 5, 6 as well as insulating inserts 7, 8 for isolating the high and low voltage windings 3, 3 against one another and against the yoke 4. Here the undervoltage winding 3 is from Insulating cylinder 1 enclosed. The ends of the windings are graded according to the electrode shape. The formation of the insulating cylinder, the electrodes and the insulating inserts is the same as in Fig. 1. As well as the effect.
The electrodes 5, 6 are advantageously provided with beads 10 at their ends projecting beyond the windings 2, 3 in order to prevent spray discharges. To supplement the insulation, any number of insulating rings 11 made of high-quality insulating material can be provided, which are supported against one another and against the insulating inserts 7, 8 and the yoke 4 by spacers 1.2. Similar pieces 13 can BEZW between the windings and the electrodes. the insulating inserts be provided.
The high and low voltage windings 3 are provided with axially continuous longitudinal channels for cooling.
Instead of using special electrodes as in the Ausführungsbeispie len according to FIGS. 1 and 2, it is easily possible to design the active parts of the transformer itself at their end faces so that they act as electrodes to relieve the pressure at the exit points of the insulating cylinder from the active Parts of the building up electric field act. It is also possible to use the protective rings made of metal or metallized insulating material as electrodes or electrode parts, which are often placed on the active parts.
If the necessary electrodes are used in conjunction with insulating inserts 1, 8 according to the examples in FIGS. 1 and 2, additional insulation made of layered insulating material is advantageously inserted between the electrodes and the angular insulating inserts.
Fig. 3 shows an embodiment of the latter type. The insulating cylinder 1 is like that between the upper and lower voltage like ?, 3. The electrodes are formed by the protective rings 14, 15 placed on the end faces of the windings made of insulating material with a metallized surface and the windings adjacent to the insulating cylinder of the windings 2, 3, which are stepped towards the end faces. With 16 and 17 additional insulation between the electrodes and the insulating inserts 7, 8 are designated.
The insulating inserts 7, 8 no longer protrude into the windings 2, 3, but the additional insulations 16, 17 are extended in the axial direction into the windings and stepped abge sets, the ends of these graduated layers around the end faces of the winding lungs facing away from surfaces of the coils are placed around.
It must be ensured that the longitudinal channels penetrating the windings remain free for cooling. The additional insulation 16, 17 lying between the electrodes and the insulating inlays 7, 8 can project radially beyond the electrodes, or their edges can be bent over the electrodes.
The effect is again the same as that described for FIGS. 1 and 2. The purpose of turning over the stepped layers of the additional insulation 16, 17 around the coils and the windings is to prevent the formation of partial discharges from the coils. In order to lengthen the creepage distance between the gap-forming, opposing surfaces of the insulating cylinder and the insulating inserts 7, 8, the surfaces can be enlarged, for example, by corrugation, folding or roughening.
The insulating cylinder 1 can be tapered at its ends that protrude from the windings 2), 3 over the length of the insulating inserts and the additional insulations 16, 17 protruding into the windings.
Nothing stands in the way of exchanging or combining the isolation possibilities and the electrode shapes described with reference to FIGS. 1 to 3.