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Anordnung zur Verhütung von Entladungen längs der Hochspannungswicklung eines Hochspannungstransformators Es ist bekannt, dass bei Hochspannungstransformatoren Teilentladungen an den Hochspannungswicklungen entstehen können, die eine Folge der überbeanspruchung des Öls beim Auftreffen stossartiger Spannungen auf die Wicklungen sind. Dies kommt besonders bei der Beanspruchung von aus Scheibenspulen bestehenden Hochspannungswicklungen mit Stossspannung, z. B. bei Stossprüfungen, vor. In diesem Falle liegt an den Kanten der innersten und äussersten Windungen der einzelnen Scheibenspulen nicht nur das durch den geerdeten Kessel des Transformators oder andere Wicklungen verursachte Feld, sondern auch jenes, das von den verschiedenen Potentialen der einzelnen Spulen herrührt.
Ferner ist bekannt, dass sich die Vorentladungen längs der Trennfläche zwischen dem Öl und der festen Isolation (Papier, Pressspan usw.) als Gleit- entladungen sehr leicht fortpflanzen.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei genügender Intensität und Länge der Vorentladungen, wobei Wicklungsteile mit wesentlich verschiedenem Potential praktisch kurzgeschlossen werden, ein überschlag über mehrere Spulen eintreten kann. Eine Verstärkung der Windungsisolation ist keine tragbare Lösung zur Erhöhung der Einsatzspannung der Vorentla- dungen.
Bei Transformatoren, deren Hauptisolation aus einem System von festen Isolierkappen und -zylin- dern besteht und deren Hochspannungswicklung in zwei axial übereinandergelegene Parallelzweige aufgeteilt ist, wobei der Eingang der Hochspannungswicklung in die Mitte der Wicklung zu liegen kommt, ist bereits vorgeschlagen worden, die Kappen so anzuordnen, dass der vollständige Spannungszusammenbruch über die Wicklung verhindert wird. Mit einer solchen Anordnung werden aber Teilüberschläge nicht verhindert.
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine Anordnung zur Verhütung von Entladungen, insbesondere bei Stossspannungen längs der aus Scheibenspulen aufgebauten Hochspannungswicklung eines Transformators mit konzentrischen Wicklungen. Gemäss der Erfindung werden die erwähnten Entladungen dadurch vermieden, dass mindestens ein Teil der Hochspannungswicklung mit Winkelringen aus Isoliermaterial versehen wird, die so angeordnet sind, dass sie eine Unterbrechung der Gleitwege entlang der Wicklung nach mindestens jeder zweiten Doppelscheibenspule der Hochspannungswicklung in unmittelbarer Nähe des möglichen Entstehungsortes der Vorentladung bewirken.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch im Schnitt durch einen Teil der Wicklungen eines Hochspannungstransformators gezeigt. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung an einem Transformator mit einfachkonzentrischer und Fig. 2 eine solche an einem Transformator mit doppeltkonzentrischer Wicklungsanordnung.
In den Figuren ist mit 1 die der Kernsäule 2 des Eisengestelles zunächst angeordnete zylindrische Un- terspannungswicklung bezeichnet. Die Oberspannungswicklung 3, die konzentrisch zur Unterspannungswicklung liegt, ist aus Doppelscheibenspulen aufgebaut, wobei je zwei benachbarte Scheibenspulen durch eine elektrische Verbindung 4 zu einer Dop- pelscheibenspule zusammengefasst werden. Zwischen der Ober- und der Unterspannungswicklung liegt die aus Lagenpapier gewickelte feste Isolation 5.
Ferner sind zwischen den Doppelscheibenspulen der Hochspannungswicklung 3 und der Isolation 5 eine Anzahl
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Winkelringe 6 aus festem Isoliermaterial so angeordnet, dass sie entlang der Wicklung in unmittelbarer Nähe der möglichen Entstehungsorte einer Vorent- ladung eine Unterbrechung des Gleitweges bewirken.
Bei der einfachkonzentrischen Wicklungsanordnung gemäss Fig. 1 ist auf der innern Seitenfläche der Hochspannungswicklung 3 jede Doppelscheibenspule mit einem Winkelring 6 versehen, dessen radialer Flanschteil 6a die für die Unterbrechung des Gleit- weges entlang der Wicklung erforderliche Abschirmung bewirkt. Die Winkelringe erstrecken sich hier in axialer Richtung jeweils nur über eine Doppelscheibenspule.
Fig.2 zeigt einen doppeltkonzentrischen Transformator mit einer innern Unterspannungswicklung 1 und einer äussern, konzentrisch angeordneten Unterspannungswicklung 10: Die aus Doppelscheibenspulen aufgebaute Hochspannungswicklung ist wieder mit 3 bezeichnet. Zwischen der äussern Unterspannungswick- lung 10 und der Hochspannungswicklung 3 liegt die feste Isolation 50. Ferner sind auf beiden Seitenflächen der Hochspannungswicklung 3 die Winkelringe 6 vorgesehen, die sich in axialer Richtung über je zwei Doppelscheibenspulen erstrecken und sich teilweise überlappen.
Durch diese Abschirmung der Kanten der innersten und äussersten Windungen der einzelnen Spulenscheiben wird ein optimale Wirkung bezüglich der Unterbrechung des Gleitweges für die Vorentladungen erreicht.
Die Unterbrechung des Gleitweges braucht nicht unbedingt nach jeder Doppelscheibenspule zu erfolgen. Es genügt unter Umständen, wenn nur nach jeder zweiten Doppelscheibenspule ein Winkelring vorgesehen wird. Im allgemeinen genügt es, wenn nur ein Teil der Hochspannungswicklung mit Winkelringen ausgerüstet wird. Die Winkelringe selbst werden aus irgendeinem bekannten festen Isolierstoff hergestellt, und zwar vorzugsweise als Segmente, die leicht zu Winkelringen zusammengebaut werden können.
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Arrangement for preventing discharges along the high-voltage winding of a high-voltage transformer It is known that in high-voltage transformers partial discharges can occur on the high-voltage windings, which are a consequence of the overstressing of the oil when sudden voltages hit the windings. This is particularly the case when high-voltage windings consisting of disc coils are exposed to surge voltages, e.g. B. for impact tests. In this case, at the edges of the innermost and outermost turns of the individual disc coils, there is not only the field caused by the earthed tank of the transformer or other windings, but also that which comes from the different potentials of the individual coils.
It is also known that the pre-discharges propagate very easily as sliding discharges along the interface between the oil and the solid insulation (paper, pressboard, etc.).
Experience has shown that with sufficient intensity and length of the pre-discharges, where winding parts with significantly different potentials are practically short-circuited, a flashover over several coils can occur. Reinforcing the winding insulation is not a viable solution for increasing the threshold voltage of the pre-discharges.
In transformers whose main insulation consists of a system of fixed insulating caps and cylinders and whose high-voltage winding is divided into two axially superimposed parallel branches, with the input of the high-voltage winding in the middle of the winding, it has already been proposed that the caps should be like this to arrange that the complete voltage collapse across the winding is prevented. With such an arrangement, however, partial flashovers are not prevented.
The invention now relates to an arrangement for preventing discharges, in particular in the case of surge voltages, along the high-voltage winding of a transformer with concentric windings, which is made up of disc coils. According to the invention, the mentioned discharges are avoided by providing at least part of the high-voltage winding with angle rings made of insulating material, which are arranged in such a way that they interrupt the sliding paths along the winding after at least every second double-disc coil of the high-voltage winding in the immediate vicinity of the possible point of origin cause the pre-discharge.
In the drawing, two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in section through part of the windings of a high-voltage transformer. 1 shows an embodiment of the invention on a transformer with a single concentric winding arrangement and FIG. 2 shows one such embodiment on a transformer with a double concentric winding arrangement.
In the figures, 1 denotes the cylindrical undervoltage winding initially arranged in the core column 2 of the iron frame. The high-voltage winding 3, which is concentric to the low-voltage winding, is made up of double disc coils, with two adjacent disc coils being combined by an electrical connection 4 to form a double disc coil. The solid insulation 5, wound from layer paper, lies between the upper and lower voltage winding.
Furthermore, between the double disk coils of the high voltage winding 3 and the insulation 5 are a number
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Angle rings 6 made of solid insulating material are arranged in such a way that they cause an interruption of the glide path along the winding in the immediate vicinity of the possible locations of a pre-discharge.
In the single-concentric winding arrangement according to FIG. 1, each double-disc coil is provided with an angular ring 6 on the inner side surface of the high-voltage winding 3, the radial flange part 6a of which provides the shielding required to interrupt the sliding path along the winding. The angular rings extend here in the axial direction only over a double disc coil.
2 shows a double-concentric transformer with an inner low-voltage winding 1 and an outer, concentrically arranged low-voltage winding 10: the high-voltage winding made up of double-disc coils is again designated by 3. The solid insulation 50 lies between the outer low-voltage winding 10 and the high-voltage winding 3. Furthermore, the angular rings 6 are provided on both side surfaces of the high-voltage winding 3, each extending in the axial direction over two double-disc coils and partially overlapping.
This shielding of the edges of the innermost and outermost turns of the individual coil discs achieves an optimal effect with regard to the interruption of the sliding path for the pre-discharges.
The glide path does not necessarily have to be interrupted after each double disc coil. Under certain circumstances it is sufficient if an angle ring is only provided after every second double disc coil. In general, it is sufficient if only part of the high-voltage winding is equipped with angle rings. The angle rings themselves are made from any known solid insulating material, preferably as segments which can be easily assembled into angle rings.