Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Elektroden für einen Höchspannungserzeuger zur Steuerung der Feldverteilung in der Nähe einer Hochspannungszuführung, beispielsweise von der Hochspannungswicklung zur Hochspannungsdurchführung.The invention relates to an arrangement of electrodes for a high voltage generator for controlling the field distribution in the vicinity of a high voltage supply, for example from the high voltage winding to the high voltage feedthrough.
Charakteristik der bekannten technischen LäsungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, Orte hoher elektrischer Feldstärke, z. B. Spitzen, metallisch blanke Kanten und Leiter mittels Elektroden gegen das Auftreten unerwünschter Entladungen abzuschirmen. So ist line Abschirmelektrode für eine Hochspannungsdurchführung bekannt (DD-PS 156558),.wo das Isoliervermögen im Bereich der Anschlußstelle von der Wicklungsausleitung zum inneren Teil der Hochspannungsdurchführung verbessert werden soll. Dieses wird erreicht, indem eine am geräteinnenseitigen Ende der Hochspannungsdurchführung angebrachte Abschirmelektrode zur Hochspannungsdurchführung hin sich trichterförmig verjüngt und sich zumindest ein Teil des Innenraumes der Abschirmelektrode zur Ausleitung trichterförmig erweitert. Damit werden aber nur die durch die Zuleitung auftretenden ungünstigen Feldverhältnisse gebessert, nicht aber die von der gegenüberliegende Seite ausgehenden Gefahren gemindert. Zur Verminderung der Beanspruchung der Isolierstrecke, die üblicherweise unter Isolieröl liegt, wäre es naheliegend, den Bereich der Hochspannungsausleitung durch den Transformatorenkessel unter Vermeidung von Rillen, Kanten, Flanschen und ähnlichen den homogenen Feldverlauf störenden technologisch bedingten Elementen, möglichst gleichförmig zu gestalten. Dieses würde aber in diesem Bereich zu einem hohen fertigungstechnischen Aufwand führen, der durch die Verwendung von unmagnetisierbarem Material, welches zur Vermeidung größerer Verluste bei hoher Stromausleitung durch den Kessel notwendig ist, ohnehin schon beträchtlich ist, denn der Bereich müßte z. B. trichterförmig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Transformatoren bekannt (DD-GM 13450), bei denen die Hochspannungsausleitung nicht nur durch den Transformatorenkessel, sondern auch durch eine über der Hochspannungswicklung liegende Schubwinklung radial hindurchgeführt werden muß. Dabei ist die Schubwicklung als Bandwicklung ausgeführt und bildet demzufolge extrem scharfe Kanten. Zur Verminderung der Durchschlagsgefahr im Bereich der radialen Wicklungsdurchführung ist es üblich, die Offnungen durch spanabhebende Verfahren zu glätten und danach mittels aufwendiger manueller Maßnahmen unter Zuhilfenahme von Klebstoff und Isolierpapier zu belegen. Der hohe Aufwand ist offensichtich, außerdem wird an diesen belegten Stellen die Wärmeabfuhr ungünstig beeinflußt. Eine Vergrößerung des Ausschnittes bei der radialen Durchdringung des Hochspannungsanschlusses durch die Schubwicklung, damit der Abstand zwischen den Potentialen vergrößert wird, ist nicht möglich, da bereits ein minimales Loch zu einer Stromverdrängung mit nachteiligen Wirkungen führt. Es sind weiterhin zwar eine Vielzahl von Elektroden bekannt, die als Wülste und Ringe eingesetzt werden, diese verlangen jedoch bei der Herstellung einen zu hohen Aufwand, sind materialintensiv, auch mpntageunfreundlich durch ihre Starrheit. Eine schnelle Variierbarkeit zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen ist nicht gegeben, ebenso tragen sie nicht zur Minimierung der Verluste bei, da infolge des Querschnittes und bei hohen Strömen die Wirbelstromverluste nicht unerheblich sind. Daneben besteht-auch hier noch das Problem der Isolation, die zur Vermeidung vagabundierender Ströme notwendig ist. Diese wird in der Regel gleichfalls durch eine geklebte, manuell aufgebrachte Papierauflage erreicht. Nun sind auch kapazitiv wirkende Schirme bekannt, die zur Vermeidung von zu großen Wirbelströmen konzentrisch unterteilt sind (DE-PS 694837). So ist eine Scheibe mit einem oder mehreren konzentrischen und mit einem radialen Schlitz versehen worden. Zur Vermeidung der aufwendigen Herstellungstechologie ist es auch bekannt, eine normale Scheibenspule herzustellen, diese radial zu schlitzen und die Enden ein- oder beidseitig zu verbinden und ein Ende an ein Potential zu legen. Doch diese als kapazitive Schirme wirkenden Scheibenspulen dienen zur Spannungsvergleichsmäßigung über die Lage einer Wicklung bei Stoßspannungsbeanspruchung, wozu diese Schirme mit in die Wicklung in entsprechenden Abständen eingewickelt werden. Für die Steuerung der Feldverhältnisse bei der axialen Durchführung des Hochspannungsanschlusses durch einen darüberliegenden Schubwicklungszylinder wurden bisher keine Maßnahmen getroffen.It is known, places of high electric field strength, z. B. spikes, metallic bare edges and conductors by means of electrodes to shield against the occurrence of unwanted discharges. Thus, line shielding electrode for a high-voltage bushing is known (DD-PS 156558), where the insulating capacity in the region of the connection point from the Wicklungsausleitung to the inner part of the high-voltage feedthrough is to be improved. This is achieved by a shielding electrode attached to the device inside end of the high voltage leadthrough tapering in a funnel shape toward the high voltage leadthrough and at least part of the interior of the shielding electrode widens in a funnel shape for discharge. However, only the unfavorable field conditions occurring due to the supply line are improved, but the dangers emanating from the opposite side are not reduced. To reduce the stress on the insulating section, which is usually under insulating oil, it would be obvious to make the area of high voltage leakage through the transformer tank while avoiding grooves, edges, flanges and similar homogeneous field disturbing technologically related elements as uniform as possible. However, this would result in this area to a high production outlay, which is already considerable by the use of unmagnetisierbarem material which is necessary to avoid larger losses at high current discharge through the boiler, because the area would z. B. be funnel-shaped. However, there are also known transformers (DD-GM 13450), in which the high-voltage discharge must be passed radially not only by the transformer tank, but also by an overlying the high-voltage winding shear angle. The shear winding is designed as a tape winding and therefore forms extremely sharp edges. To reduce the risk of breakdown in the area of the radial winding bushing, it is customary to smooth the openings by machining methods and then to prove them by means of complex manual measures with the aid of adhesive and insulating paper. The high cost is obvious, in addition, the heat dissipation is adversely affected at these occupied places. An enlargement of the cut-out in the radial penetration of the high voltage terminal by the shear winding, so that the distance between the potentials is increased, is not possible, since even a minimal hole leads to a current displacement with adverse effects. Although there are still a variety of electrodes known which are used as beads and rings, but these require in the production too much effort, are material-intensive, also mpntageunfreundlich by their rigidity. A rapid variability to compensate for manufacturing tolerances is not given, as well as they do not contribute to minimizing the losses, since due to the cross section and at high currents, the eddy current losses are not insignificant. In addition, there is also the problem of isolation, which is necessary to avoid stray currents. This is usually also achieved by a glued, manually applied paper support. Now capacitive shields are known, which are divided concentrically to avoid excessive eddy currents (DE-PS 694837). Thus, a disc has been provided with one or more concentric and with a radial slot. To avoid the complicated manufacturing technology, it is also known to produce a normal disc coil, to slit this radially and connect the ends on one or both sides and to put one end to a potential. However, these disc coils acting as capacitive screens serve to reduce the voltage across the position of a winding under impulse voltage stress, for which purpose these shields are wrapped in the winding at appropriate intervals. To date, no measures have been taken to control the field conditions in the axial passage of the high-voltage connection through an overlying shear winding cylinder.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine technologisch einfache kostengünstige Lösung für die Verbesserung des Feldverlaufes bei einer Hochspannungsdurchleitung im Inneren eines elektrischen Apparates anzugeben, bei der die genannten Nachteile beseitigt sind.The object of the invention is to provide a technologically simple cost-effective solution for improving the field profile in a high-voltage transmission in the interior of an electrical apparatus, in which the disadvantages mentioned are eliminated.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung für das innere Durchführungsbereich zwischen Hochspannungswicklungsanschluß und der Hochspannungsdurchführung in einem Kessel eines elektrischen Apparates zu schaffen, die eine starke Zusammendrängung der Äquipotentialflächen vermeidet, damit die Spannungsfestigkeit erhöht oder das Bauvolumen eines elektrischen Apparates vermindert wird. Die Aufgabe wird entsprechend den in im Patentanspruch ang'egebenen Merkmalen erfindungsgemäß gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und technologische Ausführungsformen dargelegt.The invention has for its object to provide an electrode assembly for the internal feedthrough area between high voltage winding terminal and the high voltage bushing in a boiler of an electrical apparatus, which avoids a strong compression of the equipotential surfaces, so as to increase the dielectric strength or the physical volume of an electrical apparatus is reduced. The object is achieved according to the invention in ang'egebenen in claim characteristics. In the dependent claims advantageous developments and technological embodiments are set forth.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung ist ein Querschnit durch das Innere eines Hochspannungstransformators im Bereich zwischen einer Hochspannungswicklung 1 und eines Porzellanüberwurfes 2 prinzipiell dargestellt. Die Zeichnung verdeutlicht in ihrer oberen und unteren Hälfte verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von Steuerelektroden, die als radial geteilte Ringe 3 ausgeführt sind. Die Hochspannungswicklung 1 ist mit einer auf gleichem Potential befindlichen Übertragungswicklung 4 versehen, deren Anschlußdrähte 5 gemeinsam mit dem Anschlußdraht 6 der Hochspannungswicklung 1 durch das Innenrohr 7 einer kapazitiv gesteuerten Hartpapierdurchführung 8 geführt sind. Die Hartpapierdurchführung 8 besteht aus mehreren ineinandergesteckten und durch Isolierklötzer distanzierten Röhren, die elektrisch leitende Beläge zur Vergleichmäßigung der Spannungsaufteilung besitzen, sie ist also kapazitiv gesteuert. Sie durchdringt, aus dem Porzellanüberwurf 2 kommend, zunächst die Gefäßwand eines Transformatorenkessels 9, danach in radialer Richtung den als Bandwicklung ausgeführten Mantel einer Schubwicklung 10, danach mehrere Isolierstoff barrieren 11 und ist mit einer trichterförmigen Elektrode 12 auf einen die Hochspannungswicklung 1 und die Übertragerwjcklung 4 umhüllenden Isolierpelz 13 aufgesetzt. Die Schubwicklung 10, die nahe des Transformatorenkessels 9 angebracht ist, besitzt Massepotential, wobei die Kanten desPurchbruchsbereiches durch die mechanische Bearbeitung und durch besondere Maßnahmen zur Beherrschung der erhöhten Stromdichte und damit Erwärmung relativ ungleichförmig ausgeführt sind. Dieses ist aus den unterschiedlichen Ausführungen der Einzelheit A ersichtlich. Hinzu kommen noch Fertigungstoleranzen, Schweißnähte und Bearbeitungsunebenheiten, die bei hohen Nennspannungen, beispielsweise 60OkV zum vorzeitigen Teilentladungseinsatz führen können. Zur Vermeidung dieses Umstandes sind an den gefährdeten Stellen, wie Kanten des Transformatorenkessels 9 im Bereich der Hartpapierdurchführung 8 (angedeutet im unteren Teil der Zeichnung) und dem Schubwicklungsdurchbruch, Ringe 3 aus Wickeldraht 14 mit umwickelter Papierisolation 15 mittels Isolierstoffreitern 16, die aus Hartpapier oder -textil oder Preßspan bestehen, befestigt. Dieses erfolgt in einfacherWeise durch eine Verschnürung 17 mittels Kordelschnur, wozu am Umfang der Schubwicklung kleine Bohrungen 18 angebracht sind. Die Isolierstoffreiter 16 stabilisieren die parallelliegenden Ringe 3 in ihrer Lage, derart, daß eine Überdeckung des ungünstigen Randfeldes erfolgt. Die Ringe sind entweder durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsstelle mit dem Potential der Schubwicklung 10 oder mit einem höher liegendem Potential verbunden. Dabei liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die weitere Verringerung des Abstandes oder Erhöhung der Spannungsfestigkeit durch eine kapazitive Übertragung eines Zwischenpotentials auf die Ringe 3 vorzunehmen. Bei der Verwendung solcher Ringe 3 als Elektroden besteht dertechnologische Vorteil, daß diese lediglich grob vorgefertigt werden können und am Schubwicklungsdurchbruch die exakte Anpassung vorgenommen wird. Damit ist gleichzeitig ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen möglich, eine Kantenbearbeitung entfällt. Durch die Verwendung mehrerer paralleler Ringe kann eine günstige Gestaltung des Randfeldes vorgenommen werden, wobei die Wirbelströme gering bleiben, ebenso ergeben sich keine Nachteile bei der Kühlung, da das Kühl-Isolieröl ungehindert Zutritt zu den metallisch blanken Kanten hat.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment and a drawing. In the drawing, a cross section through the interior of a high voltage transformer in the region between a high voltage winding 1 and a porcelain throw 2 is shown in principle. The drawing illustrates in its upper and lower half different possibilities of arranging control electrodes, which are designed as radially split rings 3. The high-voltage winding 1 is provided with a transmission winding 4 located at the same potential, the connecting wires 5 are guided together with the connecting wire 6 of the high-voltage winding 1 through the inner tube 7 of a capacitively controlled paper bushing 8. The paper bushing 8 consists of several nested and distanced by Isolierkötzer tubes having electrically conductive pads to equalize the voltage distribution, so it is capacitive controlled. It penetrates, coming from the porcelain cap 2, first the vessel wall of a transformer boiler 9, then in the radial direction designed as a tape winding jacket of a sliding coil 10, then several Isolierstoff barriers 11 and is with a funnel-shaped electrode 12 to a high-voltage winding 1 and the Übertragerwjcklung enveloping insulating fur 13 is placed. The shear winding 10, which is mounted near the transformer vessel 9, has ground potential, wherein the edges of the breakdown region are made by the mechanical processing and by special measures for controlling the increased current density and thus heating relatively non-uniform. This can be seen from the different versions of detail A. In addition, there are manufacturing tolerances, welds and processing unevenness, which can lead to premature partial discharge use at high rated voltages, for example 60OkV. To avoid this circumstance are at the vulnerable points, such as edges of the transformer tank 9 in the hard paper bushing 8 (indicated in the lower part of the drawing) and the shear winding breakthrough, rings 3 of winding wire 14 with wrapped paper insulation 15 by Isolierstoffreitern 16, the paper or textile or pressboard exist, attached. This is done in a simple way by a lacing 17 by means of cord, to which small holes 18 are attached to the periphery of the thrust winding. The Isolierstoffreiter 16 stabilize the parallel-lying rings 3 in their position, such that an overlap of the unfavorable edge field occurs. The rings are connected either by a connection point not shown in the drawing with the potential of the thrust winding 10 or with a higher potential. It is also within the scope of the invention to make the further reduction of the distance or increase the dielectric strength by a capacitive transfer of an intermediate potential to the rings 3. When using such rings 3 as electrodes, there is the technological advantage that they can only be roughly prefabricated and the exact adaptation is made to the shear winding breakthrough. This compensation of manufacturing tolerances is possible at the same time, edge processing is eliminated. By using a plurality of parallel rings, a favorable design of the edge field can be made, the eddy currents remain low, as well as there are no disadvantages in the cooling, since the cooling insulating oil has unhindered access to the metallic bare edges.