Hoehspannüngsinduktionsgerät mit in einem Kasten untergebrachten Wicklungen. Bei Grosstransformatoren oder Drossel ,spulen für Hochspannung, die im zusammen gebauten Zustand auf der Bahn transport fähig sein sollen, ist ,die Breite des Transfor- matorkastens festgelegt durch die Breite des Eisenbahnlademasses. In dem Kasten lässt sich ein Transformator bei einer gegebenen Hochspannunig mit einer um so grösseren Leistung unterbringen,
je kleiner der Ab stand zwischen der bei bestimmten Bauarten aussenliegenden Hochspannungswicklung und der Kastenwand gehalten werden kann. Um diesen. Abstand zu verkürzen, wurden schon zwischen Kastenwand und Hochspannungs wicklung feste Isolationstrennwände einge baut, die die freie Ölstrecke unterteilen.
Bei kleineren Transformatoren ist es be kannt, den Abstand zwischen Kastenwand und Wicklung dadurch zu verringern, dass über die Wicklung ein Isolierzylinder aus festem Isolierstoff geschoben wird, in den teleskopartig Steuerbeläge aus Folie ein- gebettet sind.
Da dieser Isolierkörper im Durchmesser grösser als .der Aussendurch messer der Hochspannungswicklung sein muss und ausserdem der Aussendurchmesser der Wicklung bei Grosstransformatoren in der Grössenordnung bis zu 2 m liegt, ist die ,elektrisch einwandfreie Herstellung solch grosser Isolierkörper, die bei hoher Spannung eine grosse Wandstärke erhalten müssten, auf wirtschaftliche Weise nahezu unmöglich. Hinzu kommt noch, dass die heute benutzten Hochspannungen so hoch sind,
dass die aus Folien bestehenden gondensatorbeläge an den Rändern zu glimmen anfangen können, was mit der Zeit zur Zerstörung des festen Isolierstoffes an diesen iStelIen führen würde.
Erfindungsgemäss können die obigen Mängel .dadurch beseitigt werden, dass die Isolationsschichten aus Weichpapier bestehen und die Steuerringe durch umgewickelte Papierbahnen eingehüllt smd. Die grösste elektrische Beanspruchung, die ja unmittel- bar an den Rändern der Steuerringe auftritt, wird hierdurch bei Wicklungen, die in 01 angeordnet sind,
aus dem Öl in das diese Ränder einhüllende Papier hineinverlegt und so der Öldurchschlag an diesen Stellen unter bunden. Das in der Hochspannungstechnih heute zu Isolationszwecken verwendete Pa pier hält nämlich im ölgetränkten Zustand eine vielfach grössere elektrische Beanspru chung aus als da.s Öl, so dass die nötige Iso- lationsfestigkeit wieder erreicht wird.
Unter Weichpapier versteht man dabei saugfähiiges Papier im Gegensatz zu Hartpapier,-.das mit Kunstharz oder dergleichen imprägniert und ausgebacken isst.
Ausgehend -von der Erkenntnis, dass bei einem Transformator in dem mittleren Raum zwischen Wicklung und Kastenwand das elektrische. Feld ziemlich homogen sein wird, wird es vorteilhaft ,sein, in dem mittleren Teil des Isolationsmantels, keine Steuerringe anordnen und die Steuerung des elektrischen Feldes nur an den obern und untern Enden der Wicklung durch eingelegte, in ihrer Breite zweckmässig gewählte Ringe vorzu nehmen. Die Ringe werden. hierbei vorteil- hafterweise aus abgerundetem Metall, z. B.
Band, hergestellt und mit Papier fest ein bandagiert, so da-ss sich ein dicker Isolations auftrag ergibt, der die höchste elektrische Beanspruchung aufnimmt.
Die Ringe werden zweckmässig spiegel bildlich zu den Rändern der Oberspannungs- wicklung angeordnet, so dass die Hochspan nung in gleicher Weise wie bei der Wicklung von der Stelle höchsten Potentials bis zur Kastenwand stufenweise abgebaut wird.
Ausserdem ist es zweckmässig, zwischen den Steuerringen wie bei der Wicklung Winkel ringe aus Weichpapier vorzusehen, die durch Umbiegender Weichpapierschiehten gebildet werden. Elektrische Feldstärkenmessungen bei einem Modellversuch haben ergeben, dass durch die gesteuerten Ringe tatsächlich die Äquipotentiallinien:
an den Stellen höchster Beanspruchung auseinander@ezogen werden und sie angenähert in Richtung der Weich- papierschichten verlaufen, trodurch sich die senkrecht hierzu verlaufende Spannungs- beanspruchung immer auf bestimmte da zwischenliegende Papiensehichten verteilt.
Ausserdem konnte hierdurch bestätigt wer den:, dass das Herauslassen der Steuerbeläge im mittleren Teil des Isolationskörpers ohne weiteres zulässig ist, da auch hier die Linien verschiedenen Potentials im wesentlichen in Richtung der Papierschichten verlaufen und sie sogar in ziemlich gleichen Abständen zu einander liegen.
Um zu besonders schmalen Steuerringen zu kommen, kann auf ihre eigene kapazitive Steuerung verzichtet werden. Die.Ringe sind dann mit den Enden der entsprechenden Wicklungslagen elektrisch zu verbinden.
Man kann gegebenenfalls das Felidbild in gewissen Grenzen verändern und gefähr dete Stellen entlasten, indem man die Steuer ringe nicht mit den spiegelbildlich gegen überliegenden Enden der Lagenwicklung verbindet, sondern je nachdem den Anschluss in einer höheren oder niedrigeren Lage vor nimmt. Die Anzahl der Ringe wird vorteil haft nur auf einen: Bruchteil, z.
B. die Hälfte, der Anzahl der Lagen der Wicklungbe- schränkt, da hierdurch der Aufbau des Iso lationsmantels erleichtert wird und die bau liche Ausbildung sich einfacher gestaltet. Der Zusammenbau mit Kern und Wicklum, wird bei Transformatoren zweckmässiger weise so vorgenommen, dass zuerst die Wick lung auf die Schenkel gesetzt und dann der Isolationsmantel über die Wicklung gescho ben wird ;
jetzt müsste oben sowie unten die Verbindung der einzelnen La.genenden mit den entsprechenden Steuerringen erfolgen. Oben ist diese Verbindung, da das obere Joch zum Aufbau der Wicklung ja abgehoben ist, ohne weiteres möglich, unten ist die Ver bindungsstelle jedoch kaum zugänglich, so dass am besten die Steuerung der untern Ringe von dem obern Ringen durch eine lei tende Verbindung, die zwischen die Weich papierschichten eingelegt ist, erfolgt.. Die untere Verbindungsstelle mit der Wicklung fällt dabei weg.
Die Herstellung,; der Trans port und der Zusammenbau . des Isolier- mantels mit der Wicklung kann dadurch er leichtert werden, dass die Isolierschichten; auf einen Tragzylinder aus festem Isolierstoff, z. B.
Hartpapier, aufgewickelt werden, und bei dieser Ausführungsform die Tragzylin-, der und die Steuerringe durch Klötze aus festem Isolierstoff, die zwischen den Flan schen des Winkelringes des Isoliermantels liegen, nach aussen und im zusammengebau ten Zustand gegen das Joch des Transforma- torkernes abgestützt werden.
Da bei Grosstransformatoren, die spezi fische Ausnützung des Wickelraumes sehr hoch ist, wird häufig zur hinreichenden Ab führung der Verlustwärme durch das 01 -dieses mittels einer Pumpe durch -die Kühl kanäle der Wicklung gepresst. Das 01 wird der Wicklung gewöhnlich vom untern Joch des Kernes -aus über eine Ringleitung und einen daran anschliessenden Druckraum, der vor den untern Wickelringen der Wicklung angebracht ist, zugeführt.
Ein besonderer Druckraum kann dadurch vermieden: werden, dass der Raum zwischen den untern Winkel ringen der Wicklung , und :den: die Steuer ringe enthaltenden Teil des Isoliermantels hierzu benutzt wird. In radialer Richtung schliesst bei einzelnen Ausführungsformen der Isoliermantel die Wicklung gegen den freien Ölraum des Transformatorkessels ab und in axialer Richtung wird dabei der Iso- liermantel und die Wicklung auf einen ge meinsamen <RTI
ID="0003.0029"> Abstützring aufgesetzt, so dass auch hier kein 01 hindurchtreten kann. Zwi schen den einzelnen Weiehpapierlagen des Isoliermantels werden vorteilhafterweiee Öl- kanäle vorgesehen, um die Trocknung des Isoliermantels zu erleichtern. Da diese Ka näle aber wesentlich kleiner sind als die jenigen der Wicklung, ist der Strömungs widerstand so gross, dass nur ein Bruchteil des Kühlöls .seinen Weg durch diese Kanäle nimmt.
Wenn bei einem Transformator die Wicklung und der Isoliermantel Winkelringe besitzen, werden. diese vorteilhafterweise so. angeordnet, dass sie seich in axialer Richtung überlappen, so dass auch die freie Ölstrecke zwischen Hochspannung und Joch durch feste Isolationsbarrieren unterteilt ist.
Bei Grosstransformatoren, die im betriebe- fertigen Zustand bahntransportfähig, sein sollen, werden -die Hochspannungs:
durch- führungen gewöhnlich an den Schmalseiten in horizontaler Lage angebracht und, bei be- etimmten Transformatoren mit Lagenwick- lung im Kasten in geraden Linien mit dem etwa in Wicklungsmitte aussenliegenden Hochspannungspol der Oberspanuungswiek- lung verbunden.
Bei diesen Ausführung formen ist es zweckmässig, die Isolations- schichten an diesen Stellen ringförmig aUf- zuschneiden, so ,dass eine gerade Verbin dung zwischen Hochspannungswicklung und Durchführung möglich ist.
Um bei diesen Beispielen. die Isolationswirkung der in radialer Richtung hintereinanderliegenden Papiereinlagen des Isoliermantels an dieser Stelle nicht zu verschlechtern, werden die verschiedenen Papierschichten vorteilhafter weise winkelförmig umgebogen, so dass sich rohrförmige Ansätze ergeben. Diese werden dann mit den Isolationsrohren der Hoch- apannungsdurchführung verlappt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand eines Transformators mit La- genwickluub. nachfolgend beschrieben.
In der Zeichnung ist ein Teilechnitt durch das untere Ende der Hochspannungswicklung eines Grosstransformators dargestellt. Die Hochspannungswicklung 1'0 besteht aus sechs Lagen 1 bis , die-in bekannter Weise -durch Weichpapierzylinder 7 und Ölkanäle 8 von einander isoliert ist.
Die Weichpapierzylin- der sind an den Lagenenden in bekannter Weise zu Winkelringen 9 umgebogen, so dass zwischen den;
einzelnen Lagen grösse Kriech wege entstehen und das 01 gut .an die Wick lung oberflächen der einzelnen Lagen ge führt wird. Über der Wicklung 10- ist der Isoliermantel 11 angeordnet, .der die Isola tion zwischen der Wicklung und der dicht daran liegenden Kastenwand 12 @dangestellt. An dem untern und obern Ende (nicht ge zeichnet) :
des Isoliermantels liegen spiegel bildlich zu den Lagenenden der Wicklung die .Steuerringe 131, 14 und 15, die mit einer dicken Papierbandage 16 versehen sind. In ähnlicher Weise wie bei der Wicklung sind auch an den Steuerringen die Wei#chpapier- s 'hichten <B>17</B> zu Winkelringen<B>18</B> umgebogen.
<B><I>e,</I></B> z# <I>n</I> Nach der Mitte zu besteht der Isoliermantel nur aus Weichpapierla!g,en 17 und Presspan- la.gen 19, die an mehreren Stellen durch Öl kanäle 20 unterteilt sind. Diese Ölkanäle er leichtern bei der Trocknung und beim Evakuieren des Transformators das Heraus treten der Luft und der Feuchtigkeit aus dem Papier.
Der ganze Isoliermantel erhält eine bestimmte Steifigkeit dadurch, dass die Papierlagen auf :einen Tragzylinder 2'1 a.uf- gewickelt werden, der im zusammengebauten Zustand durch Distanzklötze 22, die zwischen den Winkelringen 18 eingeschoben sind, in seiner Lage gehalten wird.
Der Ölraum der Wicklung wird in ra- dialer Richtung aussen durch den umgebo genen Papierzylinder \?''3 und nach innen durch den Papierzylinder 24 abgeschlossen. In axialer Richtung wird ein Abschluss durch Isolierscheiben 25 erreicht. Das Öl wird von der Verteilerleitung 26, aus, dem Druckraum 29 zwischen Isoliermantel und Wicklung zugeführt. Die Bewegungsrich tung des Öls ist :durch eingezeichnete Pfeile kenntlich gemacht.
Die Verbindungen zwi- sehen den Steuerringen und der Wicklung sind gestrichelt durch die Linien 27 ange deutet. Die Verbindungsleitungen liegen na türlich nicht in der gleichen Axia,lebene, sondern sind gegeneinander versetzt, so dass an diesen Stellen keine Überschläge auftreten können. Gegebenenfalls werden zwischen ihnen noch Papierschichten eingelegt, so dass die Isolationsstrecken unterteilt sind.
Der untere Druckraum 29, in den das Öl eintritt, kann durch Verlängerung der Isolierflansche 9 und 18 der Wicklung, wie gestriehelt ange deutet ist, noch unterteilt werden, so dass der freie Weg von der Lage 6, die die höchste Spannung hat, zur Erde bezw. Joch<B>28</B> durch Barrieren unterbrochen ist.
Bei den in Frage stehenden Transforma toren höchster Leistung und Spannung wird meistens ein Drehstromtransformator aus drei getrennten Einphasentransformatoren aufgebaut. Ist die Hochvoltwicklung so auf gebracht, dass die entsprechenden Steuerringe auf beiden Schenkeln im wesentlichen das glei:ehe Potential erhalten würden, dann können sie so zusammengefasst werden, dass sie entweder gar nicht oder nur vereinzelt durch das Fenster des Transformators <B>ge-</B> führt werden und im wesentlichen: die Form einer in :der Mitte nicht geschlossenen Acht aufweisen.
Zur Entlastung der Steuerringe von Ausgleichsströmen werden diese Doppel ringe, selbstverständlich auch jeder Einzel ring, geschlitzt ausgeführt. Die eben er wähnte besondere Ausbildung der Steuer ringe kommt selbstverständlich auch für jeden andern Hoc.hspannungisapparat in Frage, dessen Isolationsaufbau in ähnlicher 'Weise steuerbar ist, z. B. bei Einphasen drosselspulen.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die Hochspannungswicklung aus ein zelnen Lagenspulen. Selbstverständlich lässt sich aber der erfindungsgemässe Isolations aufbau auch bei andern Wicklungen, z. B. verstürzten Wicklungen., Scheibenwicklun gen usw., anwenden. Das Ausführungsbei spiel nach Fig. 2 zeigt z. B. eine Ilochspan- nungswicklung 31, bestehend aus einzelnen Scheibenspulen 3'2'.
High voltage induction device with windings housed in a box. In the case of large transformers or chokes, coils for high voltage, which should be able to be transported on the train when assembled, the width of the transformer box is determined by the width of the rail loading gauge. In the box, a transformer can be accommodated at a given high voltage with an even greater power,
the smaller the distance between the high-voltage winding on the outside of certain types and the box wall can be kept. To this one. To shorten the distance, solid insulating partitions were built in between the box wall and the high-voltage winding, which divide the free oil path.
In the case of smaller transformers, it is known to reduce the distance between the box wall and the winding by sliding an insulating cylinder made of solid insulating material over the winding, in which control linings made of foil are embedded telescopically.
Since this insulating body has to be larger in diameter than the outer diameter of the high-voltage winding and, in addition, the outer diameter of the winding in large transformers is in the order of magnitude of up to 2 m, the electrically perfect production of such large insulating bodies, which are given a large wall thickness at high voltage would have to, in an economical way almost impossible. In addition, the high voltages used today are so high
that the capacitor linings made of foils can start to glow at the edges, which over time would lead to the destruction of the solid insulating material at these points.
According to the invention, the above deficiencies can be eliminated in that the insulation layers are made of soft paper and the control rings are wrapped in paper webs that are wrapped around them. The greatest electrical stress, which occurs directly on the edges of the control rings, is hereby in the case of windings that are arranged in 01,
from the oil into the paper enveloping these edges, thus preventing the oil penetration at these points. The paper used today for insulation purposes in high-voltage technology can withstand a much greater electrical load than oil when it is soaked in oil, so that the necessary insulation strength is achieved again.
Soft paper is understood to mean absorbent paper in contrast to hard paper - which is impregnated with synthetic resin or the like and then baked.
Based on the knowledge that in the case of a transformer in the middle space between the winding and the box wall the electrical. Field will be fairly homogeneous, it will be advantageous not to arrange any control rings in the middle part of the insulation jacket and to control the electrical field only at the upper and lower ends of the winding by means of inserted rings of appropriate width. The rings will. in this case advantageously made of rounded metal, e.g. B.
Tape, made and tightly bandaged with paper, so that a thick layer of insulation results that absorbs the highest electrical stress.
The rings are expediently arranged in mirror image to the edges of the high-voltage winding, so that the high-voltage is gradually reduced in the same way as with the winding from the point of highest potential to the box wall.
It is also useful to provide angle rings made of soft paper between the control rings, as in the case of the winding, which are formed by bending the soft paper sheets. Electrical field strength measurements in a model experiment have shown that the controlled rings actually create the equipotential lines:
are pulled apart at the points of greatest stress and they run approximately in the direction of the soft paper layers, so that the stress stress running perpendicular thereto is always distributed over certain paper layers lying between them.
In addition, it was possible to confirm: that leaving out the control linings in the middle part of the insulation body is permissible without further ado, since here, too, the lines of different potentials essentially run in the direction of the paper layers and they are even at fairly equal distances from one another.
In order to achieve particularly narrow control rings, their own capacitive control can be dispensed with. Die.Ringe are then to be electrically connected to the ends of the corresponding winding layers.
You can change the Felidbild within certain limits and relieve endangered areas by not connecting the control rings to the mirror image opposite ends of the layer winding, but depending on the connection in a higher or lower position. The number of rings is advantageous only to one: fraction, z.
B. half, the number of layers of the winding is limited, since this facilitates the construction of the insulation jacket and the structural training is easier. The assembly with core and winding is carried out in transformers expediently so that first the winding is placed on the legs and then the insulation jacket is pushed over the winding;
Now the connection of the individual La.genenden with the corresponding control rings would have to take place above and below. At the top this connection, since the upper yoke is lifted to build up the winding, is easily possible, but at the bottom the connection point is hardly accessible, so that it is best to control the lower rings from the upper rings through a lei tend connection, which is inserted between the soft paper layers, takes place .. The lower connection point with the winding is omitted.
The production,; the transport and the assembly. the insulating jacket with the winding can be lightened by the fact that the insulating layers; on a support cylinder made of solid insulating material, e.g. B.
Hard paper, wound up, and in this embodiment the Tragzylin-, the and the control rings are supported by blocks of solid insulating material, which are between the flanges of the angle ring of the insulating jacket to the outside and in the assembled state against the yoke of the transformer core .
Since with large transformers, the specific utilization of the winding space is very high, the cooling channels of the winding are often pressed through the cooling channels of the winding in order to adequately dissipate the heat loss through the oil. The oil is usually fed to the winding from the lower yoke of the core via a ring line and an adjoining pressure chamber which is attached in front of the lower winding rings of the winding.
A special pressure space can be avoided by using the space between the lower angle rings of the winding and: the part of the insulating jacket containing the control rings. In the radial direction, the insulating jacket closes the winding from the free oil space of the transformer tank in individual embodiments, and in the axial direction the insulating jacket and the winding are on a common <RTI
ID = "0003.0029"> Support ring attached so that no 01 can pass through here either. Advantageously, oil channels are provided between the individual layers of soft paper of the insulating jacket in order to facilitate the drying of the insulating jacket. Since these channels are much smaller than those of the winding, the flow resistance is so great that only a fraction of the cooling oil takes its way through these channels.
If the winding and the insulating jacket of a transformer have angular rings, they are. this advantageously so. arranged that they overlap seich in the axial direction, so that the free oil path between high voltage and yoke is divided by solid isolation barriers.
In the case of large transformers that should be capable of being transported by rail when they are ready for operation, the high voltage:
Bushings are usually attached to the narrow sides in a horizontal position and, in the case of certain transformers with layer winding in the box, are connected in straight lines to the high-voltage pole of the high-voltage wave which is located approximately in the middle of the winding.
With this design, it is advisable to cut the insulation layers out in a ring shape at these points so that a straight connection between the high-voltage winding and the bushing is possible.
To look at these examples. In order not to worsen the insulating effect of the paper inserts of the insulating jacket lying one behind the other in the radial direction at this point, the various paper layers are advantageously bent at an angle, so that tubular extensions are obtained. These are then lapped with the insulation pipes of the high-voltage bushing.
An embodiment of the invention is based on a transformer with a layer winding. described below.
The drawing shows a partial cut through the lower end of the high-voltage winding of a large transformer. The high-voltage winding 1'0 consists of six layers 1 to 1 which - in a known manner - are isolated from one another by soft paper cylinders 7 and oil channels 8.
The soft paper cylinders are bent at the ends of the ply in a known manner to form angular rings 9 so that between the;
Large creepage paths are created in the individual layers and the oil is well guided to the winding surfaces of the individual layers. The insulating jacket 11 is arranged over the winding 10, the insulation between the winding and the box wall 12 lying close to it. At the bottom and top (not drawn):
of the insulating jacket are the .Steuerringe 131, 14 and 15, which are provided with a thick paper bandage 16 in mirror image to the layer ends of the winding. In a similar way to the winding, the white paper sheets <B> 17 </B> on the control rings are also bent into angular rings <B> 18 </B>.
<B><I>e,</I> </B> z # <I> n </I> Towards the middle, the insulating jacket consists only of soft paper layers 17 and press panels 19, which In several places by oil channels 20 are divided. These oil channels make it easier for the air and moisture to escape from the paper when drying and when evacuating the transformer.
The entire insulating jacket is given a certain rigidity by the fact that the paper layers are wound up on: a support cylinder 2'1 which, in the assembled state, is held in its position by spacer blocks 22 which are inserted between the angle rings 18.
The oil space of the winding is closed in the radial direction on the outside by the folded paper cylinder 3 and on the inside by the paper cylinder 24. A closure is achieved in the axial direction by insulating washers 25. The oil is fed from the distributor line 26 to the pressure space 29 between the insulating jacket and the winding. The direction of movement of the oil is indicated by the arrows drawn.
The connections between the control rings and the winding are indicated by dashed lines 27. The connecting lines are of course not in the same axis, but are offset from one another so that no flashovers can occur at these points. If necessary, layers of paper are also inserted between them so that the isolation paths are divided.
The lower pressure chamber 29, in which the oil enters, can be divided by extending the insulating flanges 9 and 18 of the winding, as gestriehelt is indicated, so that the free path from the layer 6, which has the highest voltage, to earth respectively Yoke <B> 28 </B> is interrupted by barriers.
For the transformers in question with the highest power and voltage, a three-phase transformer is usually built up from three separate single-phase transformers. If the high-voltage winding is brought up in such a way that the corresponding control rings on both legs would essentially have the same potential, then they can be combined in such a way that they either not at all or only occasionally through the window of the transformer / B> leads and essentially: have the shape of a figure eight not closed in the middle.
To relieve the control rings of equalizing currents, these double rings, and of course every single ring, are slotted. The just he mentioned special training of the control rings is of course also for every other Hoc.hspannungisapparat in question, the insulation structure in a similar 'way can be controlled, for. B. with single-phase reactors.
In the embodiment of FIG. 1, the high voltage winding consists of a single layer coil. Of course, the insulation according to the invention can also be used for other windings, e.g. B. overturned windings., Scheibenwicklun conditions, etc., apply. The Ausführungsbei game of Fig. 2 shows, for. B. an I-hole voltage winding 31, consisting of individual disc coils 3'2 '.