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Anordnung zur räumlichen Festlegung von Isolierbarrieren in flüssigkeitsgefüllten
Transformatoren, Wandlern Drosselspulen u. dgl. Zur Erhöhung der dielektrischen
Festigkeit von Flüssigkeiten, insbesondere der Ölisolation vonTransformatoren, Drosselspulen,
Wandlern u. dgl., wird bekanntlich das flüssige Dielektrikum durch Isolierbarrieren
aus festem Material unterteilt. Beispielsweise werden bei Transformatoren zwischen
dem Umfang der äußeren Wicklung und der Kastenwand oder den Rückschlußschenkeln
Isolierbarrieren angeordnet, um die Erdabstände und damit die Transformatorabmessungen
möglichst klein halten zu können.
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Je feiner die Unterteilung, d. h. je kürzer die einzelne freie spannungsbeanspruchte
Ölstrecke zwischen den Isolierbarrieren ist, desto höher ist die spezifische diei`ektrische
Festigkeit der Ölstrecke. Es kommt also darauf an, die vorgeschriebene größte Breite
der Ölstrecken durch genaue Halterung der Isolierbarrieren festzulegen. Hierzu ist
es bekannt, Leisten aus Isoliermaterial zwischen den Isolierbarrieren einzuschieben,
wie das auch für die Hauptisolation zwischen Ober- und Unterspannungswicklung geschieht.
Die Schwierigkeit besteht darin, die Leisten so zu befestigen, daß sie sich nicht
verschieben können, daß aber auch nicht die dielektrische Festigkeit der Anardnung
verringert wird.
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Das Maximum an dielektrischer Festigkeit ließe sich natürlich dann
erreichen, wenn es gelänge, die Isolierbarrieren jeweils auch in Form der oft in
sich verwundenen Äquipotentialflächen auszubilden und räumlich festzulegen oder
zumindest die Barrieren so zu formen, daß sie dem Verlauf solcher Äquipotentialflächen
möglichst nahe kommen. Bei bekannten Anordnungen mit zwischen den Hochspannungswicklungen
verlaufenden, die Isolierhülle bildenden Lagen hat man zwar schon im Gebiet gefährlicher
Zwickelräume Teile dieser Lagen verschieden stark aufgebogen bzw. ausgebaucht, so
daß der übrigbleibende leere Zwickelraum außerhalb des Gebietes hoher Feldstärken
liegt. Diese Isolationslagen sind dabei aber so geformt, daß sie dem Verlauf der
Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes nur folgen, soweit diese Flächen lediglich
einfach gekrümmt und nicht in sich verwunden sind. Der Anschluß dieser Isolierbarrieren
an z. B. die Wicklungsstirnisolation erfolgt daher auch mittels besonderer und für
sich hergestellter Formteile nach Art von Kappen- bzw. Winkelringen. In sich verwundene
Äquipotentialflächen können mit den bekannten Maßnahmen daher nicht nachgebildet
werden. Außerdem ist die Herstellung solcher vorgeformter Isolierkappen sehr kompliziert
und aufwendig, so daß es erwünscht ist eine Anordnung zu finden, die einfacher herstellhar
ist.
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Eine vorteilhafte Lösung wird durch die Erfindung angegeben, die darin
besteht, daß unter Verwendung an sich bekannter mit Schlitzen, Nuten od. dgl. versehener
isolierender Halteteile die Schlitze, Nuten od. dgl. den in den j eweiligen -Halteteilen
verlaufenden Spuren der Äquipotentialflächen des elektrischen Feldes nachgebildet
sind und daß durch die verschiedenartige Form der Spuren in verschiedenen Halteteilen
die in ihnen gehaltenen Isolierbarrieren angenäherte Äquipotentialflächenform annehmen,
insbesondere räumlich in sich verwunden sind. Isolierende Halteteile mit Schlitzen,
Nuten oder kammartig angeordneten Zähnen sind an sich bekannt. Sie dienen dabei
z. B. zur Abstützung von Flachspulen und deren Windungen, bei denen zwischen den
Windungen Luftspalte zur Isolation und Wärmeabfuhr einzuhalten sind. Bezüglich des
elektrischen Feldes verlaufen die Nuten etwa senkrecht zu den jeweiligen Äquipotentialflächen.
Bei dieser Anordnung und -Ausbildung der Halteteile ist daher eine Festlegung von
Isolierbarrieren derart, daß sie dem Verlauf der Äquipotentialflächen entsprechen
oder wenigstens angenähert sind, nicht vorhanden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
dargestellt. In Fig. 1 ist mit 1 die Spule bezeichnet, deren Potential gegenüber
der durch eine Metallfolie 4 abgeschirmfen Ecke 2 des Rückschlußschenkels 3 zu isolieren
ist. Zur Erreichung der entsprechenden Isolation sind zwischen der Wicklung 1 und
der Metallfolie 4 Isolationsbarrieren 5 'eingebracht, die zweckmäßigerweise dem
Verlaufe der Äquipotentiallinien entsprechend angeordnet sind. Auf diese Weise wird
erreicht, daß die freien Ölstrecken
in Feldrichtung am kürzestexi.ünd
damit höher spannungsbelastbar sind. Um nun die Isolationsbarrieren5 in dieser gewünschten
Lage einwandfrei festzulegen, sind.. isolierende Halteteil-,6-.vorgesehen, in -welche
Schlitze 7 kammartig eingeschnitten sind, die dann zur Aufnahme der Isolierbarrieren
dienen. Das Einschneiden erfolgt dabei-so, daß die Schlitze 7 in ihrem Verlauf den
im Haltetei16 verlaufenden Spuren der Äquipotentialflächeii des elektrischen Feldes
nachgebildet sind. Ein Beispiel für ein derartiges Halteteil 6 ist in Fig.2 wiedergegeben.
Von zwei gegenüberliegenden Flachseiten sind in dieses Halteteil 6 die Schlitze:
7 eingeschnitten.. -Aus isolationstechnischen Gründen ist es grundsätzlich.zweckmäßig,
diese Halteteile insbesondere an solchen Stellen anzuordnen, an denen eine verhältnismäßig
.geringe Spannungsbeanspruchung besteht. Sind die Schlitze 7 in das Halte -teil
6 so eingeschnitten, dal3'eine freie Ölstrecke zwischen dem Potential der Spule
1 und der Metallfolie 4 entsteht, so daß unter Umständen auf diesem Wege ein Überschlag
auftreten -könnte, so werden zweckmäßigerweise die Einschnitte-in--das- -Halteteil6
derart vorgenommen, daß die Schlitze 7 ein Stück einander überlappen, wodurch dann
auch eine Überlappung der Isolierbarrieren und damit eine Unterteilung der beanspruchten
Astrecke erreicht wird. Fig.2a zeigt ein Halfeteif$; bei dem nur auf einer Seite
Barrieren 5 in Schlitzse:eingelegt sind, während breitere Unterbrechungen: auf der
gegenüberliegenden Seite dafür sorgen, daß hört; wo keine unterteilenden Barrieren
5 liegen, weil dort die Spannungsbeanspruchung schon klein genug ist, kein durchgehender
Kriechweg längs der Oberfläche des Halteteils entsteht. Die gestrichelt einge_zeichnebe
Linie zeigt, daß dort diese Oberfläche stets durch Ölgebiete unterbrochen ist. `
In zweckmäßiger Weiterbildung des Erfindungsgedankens können Halteteile--gemäß der
Erfindung z. B. auch auf die Stangen"der Preßkons.truktion aufgesetzt und derart
mit Einschnitten versehen sein, daß eine einwandfreie Abschirmung dieser Teile erreicht
wird, die unter Umständen eine erhebliche Störung des elektrischen Feldes hervorrufen
können. Ein Beispiel -hierfür ist in Fig. 3 dargestellt, in der wiederum die Spule
mit 1 bezeichnet ist. Mit $ ist eine derartige leitende, isolierte Stange bezeichnet,
auf die ein Halteteil 6 aufgesetzt ist, das mit Schlitzen versehen ist; in die dann
die Isolierbarrieren 5 eingebracht sind. Wie in Fig. 1 ist auch in" Fig. 3 in analoger
Weise eine Isolierbarriere zwischen der Spule 1 und der Gehäusewand dargestellt,
wobei die Barrieren 5 durch entsprechende Halteteile 10.gehalten werden, die ihrerseits
an geeigneten Konstruktionen 11 befestigt sind.
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- Entsprechend der Vielzahl von Isolationsforderungen bei Hochspannungsgeräten
ist auch eine Vielzahl von konstruktiv verschiedenen Halteteilen möglich. Um die
Lage der Isolierbarrieren eindeutig festzulegen, -ist es zweckmäßig, für- die einzelnen
Barrieren zwei und mehr Halteteile zu verwenden, die zum Teil gegeneinander verdreht
sein können, sofern der Veriavf der Äquipotentialflächeh dies erfordert. Beispiele
hierzu zeigen die Fig. 4, 4a und 5, 5 a, 5 b.
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. So zeigt beispielsweise Eig. 4.eine Halterung 6 für die Isolierbarriere
zwischen zwei zu isolierenden Leitungen 12` mit hoher Potentialdifferenz. Fig. 4a
zeigt die- entsprechenden Schlitze 7 in der Halterung 6.
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- Fig. 5 zeigt ein Beispiel für in sich verwundene -Barrieren
5, die durch entsprechend geführte Schlitze 7 in den Halteteilen -6 festgelegt
sind. Fig. 5 a zeigt die Halteteile 6 mit -Schlitzen 7_-ällein.-Fig_ 5 b zeigt eine
der Fig. 5 a entsprechende Anordnung, bei der sich die Schlitze 7 und demnach ebenso.
die dort festgelegten Barrieren überlappen.
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Mit einer Anordnung nach der Erfindung können insbesondere Hochspannungsgeräte,
etwa Wandler, versehen werden, deren auf Hochspannungspotential liegende Formen
mehrfach gekrümmt und in sich verwunden sind und die in ein Gehäuse eingebaut sind,
dessen Teile zum Teil geerdet werden. Sowohl die Hochspannungsform als auch dieGefäßformbewirken,
daß sich die Äquipotentialflächen dort in sich verwinden oder mehrfach gekrümmt
sind. Diesen ölgefüllten Zwischenraum zu isolieren, macht oftmals Schwierigkeiten:
Man wählt ihn daher so groß, daß ein weiteres Einbringen von festen Isolierbarrieren
nicht nötig ist. Durch nach der Erfindung eingebaute, entsprechend den Äquipotentialflächen
gekrümmte Barrieren, deren Verlauf durch die genannten einfachen Halteteile gesichert
wird, ist es möglich, diesen Zwischenraum auf das kleinste erdenkliche Maß zu reduzieren,
so daß das Ölvolumen der Geräte auf mehr als die Hälfte zum Teil verringert werden
kann. Ein Anbau von Isolierbarrieren nach den bisherigen sehr komplizierten Methoden
wäre dagegen nicht nur schwierig, sondern ließe auch die gefordertenGenauigkeiten
nicht erreichen, die durch die sehr genau herstellbaren Schlitze in den Halterungen
nach der Erfindung erreicht werden.
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Nach Einbau von Gerät und Halterungen werden etwa Preßspanwände nachträglich
in die Schlitzhalterungen eingefügt und haben dann von selbst den beabsichtigten.
Äquipo.tentialflächenverlauf.
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Die Erfindung bringt daher erhebliche Ei@nsparungen an Material und
Ölvolumen und ist deshalb geeignet, die Fertigungskosten für Transformatoren, Wandler
und Drosselspulen herabzusetzen. Sie gewinnt um so größere Bedeutung, je höher die
Betriebsspannungen des betreffenden Gerätes sind.