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Transformator Die Erfindung betrifft einen Transformator mit Lagen-Hochspannungswicklung, welche aus mindestens zwei parallel geschalteten verdri'l'lten Wicklungszweigen besteht und an der mindestens ein Schirm zur Verbesserung der Stossspannungsverteilung vorgesehen ist.
Elektrische Hochspannungsgeräte unterliegen oft im Betrieb einer plötzlichen Spannungsbeanspruchung, die als Folge von Blitzeinschlägen in oder in. der Nähe der Leitung oder anderen elektrostatischen Entladungen auftreten. Diese plötzlichen Stossbeanspruchungen beanspruchen die elektrischen Hochspannungsgeräte, insbesondere die Transformatoren, sehr hoch.
Transformatoren werden meist in lagenweiser oder gestützter Wicklungsart ausgeführt. Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator mit lagenweiser Wicklung. Diese Wicklungsart setzt sich in neuerer Zeit bei Transformatoren höherer Spannung immer mehr durch, weil sich gezeigt hat, dass sie schwingungsärmer ist und dass sie gegenüber anderen Wicklungsarten eine günstigere Spannungsverteilung mit sich bringt.
Trotzdem ist die Spannungsverteilung auch bei solchen Transformatoren entlang der Wicklungslänge bei Beanspruchung mittels Stossspannungen nicht etwa linear, sondern weicht, abhängig von der konstruktiven Ausführung der Transformatoren, mehr oder weniger stark von derselben ab. Es hat sich nun gezeigt, dass die Spannungsverteilung einer solchen Lagenwicklung günstiger wird, wenn man die Längskapazitäten der Wicklungen im Verhältnis zu den Erdkapazitäten vergrössert. Es sind schon eine Reihe von Massnahmen bekanntgeworden, die dieser Aufgabe dienen.
Sie beruhen im Prinzip alle darauf, dass man parallel zu einem Wicklungsteil einen elektrostatischen Schirm anordnet, der mit dem Wicklungsanfang galvanisch verbunden ist. Somit er- reicht man, dass beim Einlaufen einer Stossspannungs- welle der elektrostatische Schirm, da er nur eine sehr geringe Induktivität besitzt, den Wicklungs- teil, dem er parallel zugeordnet ist, kapazitiv be- einflusst. Natürlich ist es auch möglich, solche Schirme galvanisch mit solchen Stellen der Wicklungen zu verbinden,
wo mit einer Reflexion der Spannungs- wellt gerechnet werden muss, z. B. dem isolierten Sternpunkt eines Transformators oder der Verbindungsleitung mehrerer in Reihe geschalteter Lagenspulen. So ist es auch bereits bekanntgeworden, eine in zwei Gruppen aufgeteilte parallel geschaltete Wicklung so mit Schirmen zu versehen, dass diese die Wicklung umgeben, wobei die Schirme an das Hochspannungspotential angeschlossen sind.
Auch ist es bekannt, zwischen einzelne in Reihe geschaltete Wicklungen elektrostatische Schirme anzuordnen, ohne diese auf ein festes Potential zu Olegen. Auch so kann eine kapazitive Kopplung der Wicklung erreicht werden. Weiter bekannt wurde, einer Röhrenwicklung beiderseitig Schirme zuzuordnen, die nur einen Teil der Wicklungslänge umkleiden, wobei ein Schirm an das Hochspannungspotential und der andere Schirm, der sich mit dem ersteren überlappt, an ein anderes vom Hochspannungspotential abweichendes Potential der gleichen Wicklung gelegt wird.
Auch bei doppeltkonzentrischen Wicklungen wurden schon Schirme zur Verbesserung der Stossspannungsfestigkeit angewendet. Sie wurden dabei an den. äusseren Umfang der Spulen, in der Mitte der Spulen und im Inneren der Spulen angebracht, wobei sie zum Teil an die Zuleitung und zum Teil an die Verbindungsleitungen der einzelnen Lagen angeschlossen wurden.
Auch bei in Reihe geschalteten Spulen ist es bekannt, aussen und innen der in Reihe geschalteten Spulen sowie zwischen ihnen Schirme anzuordnen. Dabei wurde der mittlere Schirm an das Potential
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des isolierten Mittelpunktes gelegt. Weiter bekannt wurde auch, einen Teil) der Hochspannungswicklung als :elektrostatische Schirme dadurch auszubilden, da:ss -ein Teil der Wicklung mit verändertem Querschnitt und verringerter Windungszahl ausgeführt wurde.
Es ist auch schon bekanntgeworden, die Schirmkapazitäten vom Anfang bis zum Ende der Wicklung so zu staffeln, dass ,sie kontinuierlich abnehmen. Auch wurde bekannt, zwischen Grob- und Feinstufenteil Schirme in Gestalt weniger Windungen einzubringen.
Es ist auch bekanntgeworden, mehrere elektrostatische Schirme über die gleiche Spule anzuordnen, wobei der erstere galvanisch an die Spule angekoppelt ist und dieser nunmehr die anderen kapazitiv beeinflusst.
Ferner wurde bekannt, in die Hochspannungswicklung potentialsteuernde Beläge gleichzeitig mit der Anfertigung der Wicklung einzuwickeln, wobei diese Beläge einen Wicklungsschritt grösser 1 haben sollen.
Die bekannten Ausführungen betreffen alle Sagenwicklungen mit in Reihe geschalteten Spulenteilen. Sie haben den Nachteil, dass die Schirme in Bereichen hoher Feldstärken anzuordnen sind und so die Isolationsfestigkeit des Transformators bei Beanspruchung mit Betriebsfrequenz ungünstig beeinflussen.
Bei Transformatoren hoher Leistungen ist es auch oft nötig, mehrere Spulengruppen parallel zu schalten. Dies ergibt sich in erster Linie aus technologischen wie auch aus wärmetechnischen Gründen. Würde man bei solchen Spulen die bekannten Schirmanordnungen verwenden., so ergäbe sich eine unterschiedliche Ankopplung der einzelnen Spulengrup- pen an den Schirm und somit eine unterschiedliche Beeinflussung bei Stossspannungsbeanspruchung.
Aufgabe der Erfindung ist es, parallel geschaltete Spulengruppen gleichmässig von .elektrostatischen Schirmen zu beeinflussen, wobei durch die Anordnung der Schirme eine Verminderung der Isolations- festigkeit bei Betriebsfrequenz vermieden werden soll.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass mindestens ein Schirm zwischen den parallel geschalteten Lagen angeordnet ist.
An Hand der Zeichnung wird der Gegenstand der Erfindung beispielsweise näher beschrieben.
Die Hochspannungswicklung besteht aus den parallel geschalteten Lagen 1 und 2. Diese Lagen sind nach bekannter Weise verdrillt, damit der Ohmsche wie auch der Blindwiderstand der parallel geschalteten Lagen gleich wird. Diese Bedingung muss erfüllt werden, sofern man eine gleichmässige Stromverteilung über die einzelnen Lagen erreichen will. Die Parallelschaltung dieser einzelnen. Lagen ist mittels der Endringe 3 und 4 geschehen, die gleichzeitig einer Homogenisierung des Feldes in axialer Richtung dienen.
Erfindungsgemäss ist nun der elektrostatische Schirm 5 zwischen den einzelnen Lagen der Wicklung angeordnet. Somit erfolgt beim Einlaufen einer Stossspannungswelle eine nahezu gleichmässige Beeinflussung der einzelnen Wicklungsteile, gleichgültig, ob sie einen kleineren oder einen grösseren Durchmesser als der elektrostatische Schirm haben. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt, wie bereits beschrieben, darin begründet, dass zwischen den einzelnen Lagen kein von der Wicklung ausgehendes elektrisches Feld besteht. Somit braucht die Isolation zwischen Schirm und Wicklung höchstens für eine Lagenspannung ausgelegt zu werden.