DE1064623B - Mit Schilden versehene Lagenwicklung fuer Transformatoren - Google Patents

Description

• Mit Schilden versehene Lagenwicklung für Transformatoren Um bei Transformatoren mit Lagenwicklungen eine bessere Stoßspannungsverteilung über den Lagen zu erzielen, werden bekanntlich zylindrische metallische Schilde verwendet. Meist genügt ein Schild über der Eingangslage. Dabei wird das Schild mit dem Wicklungseingang leitend verbunden, wobei es jedoch gegen das Ende der Lage, mit deren Eingang es leitend verbunden ist, isoliert werden muß, was praktisch am besten durch eine zylindrische Isolation geschieht. Bekanntlich wurde, um Wickelraum einzusparen, schon daran gedacht, das Schild nicht zylindrisch, sondern konisch aufzuwickeln, und zwar derart, daß an der Verbindungsstelle mit der Lage der Schildkonus am engsten, hingegen am entgegengesetzten Ende am weitesten ist. Vielfach erfordert das konische Wickeln eine erhebliche -Umstellung der normalen Fertigung, und dieses Verfahren bringt nur dann eine lohnende Einsparung an Isolation, wenn die Lagenisolation nur aus Papier besteht. Praktisch müssen im allgemeinen zur Kühlung jedoch noch Ölkanäle vorgesehen sein, so daß diese Art der Schildurig technisch uninteressant wird.
• Es ist auch schon eine Wicklungsanordnung für Hochspannungstransformatoren bekanntgeworden., bei der in den testen Isolierstoff einsgebettete elektrostatische Schirme in Form von sich teleskopartig nur mit einem Teil ihrer Längen überdeckenden Metalleinlagen vorgesehen sind und bei der die Metalleinlagen oder Beläge nur in zwei Ebenen oder nur auf zwei Zylindermantelflächen derart verteilt angeordnet sind, daß längs der Wicklung auf einen in der einen Ebene liegenden Belag ein in der zweiten Ebene (Zylindermantelfläche) liegender Belag abwechselt.
• Bei einer solchen Anordnung der Metalleinlagen bzw. Beläge, wobei die Beläge jeweils als zur Wicklung konzentrische Teilzylinder mit entsprechend ihrer teleskopartigen Anordnung verschiedenen Zylinderdurchmessern ausgeführt sind und die Stirnseiten der Teilzylinder in Ebenen senkrecht zur Wicklungsachse liegen, erfolgt die kapazitive Kopplung der einzelnen Beläge untereinander durch die sich ergebende gegenseitige Überlappung jeweils zweier Zylinder. Nachteilig bei einer solchen Schildanordnung ist einmal die Notwendigkeit der Verschachtelung der einzelnen zylindrischen Beläge insofern, als diese Verschachtelung zusätzlichen Raum in radialer Richtung beansprucht, schon um einen Spannungsdurchschlag zwischen übereinanderliegenden Metallbelägen zu vermeiden; zum anderen müssen die Abstände zur Wicklung ebenfalls aus Spannungsgründen verhältnismäßig groß gewählt werden, so daß die kapazitive Koppelwirkung zur ß'icklung entsprechend begrenzt ist. Daher ist diese Anordnung insbesondere für Lagenwicklungen, bei denen zwischen den Lagen nur einige Millimeter Isolation vorgesehen sind, kaum anwendbar, weil nämlich die zusätzliche Unterbringung von solchen Schilden in dieser Isolation die Isolationsstärke, die ja durch die Schildurig herabgesetzt werden soll, wieder vergrößern würde.
• Die Nachteile der vorstehend beschriebenen bekannten Schildanordnungen lassen sich nun dadurch vermeiden, daß bei einer mit Einzelschilden versehenen Lagenwicklung, bei der die Einzelschilde in gegeneinander allseitig isolierte und dadurch verschiedenes Potential aufweisende Schildelemente aufgeteilt sind, erfindungsgemäß die gegenseitige kapazitive Kopplung benachbarter Schildelemente über die diesen Schildelementen gemeinsamen Windungen oder Wicklungsteile erfolgt. Hierdurch wird also die ka.pazitive Kopplung eines Schildelements mit dem Nachbarelement über die Wicklung als Kopplungsglied erreicht, so daß die Spannungsdifferenz zwischen Schildelement und Wicklung bzw. Nachbarschildelement im Gegensatz zu der bekannten verschachtelten Schirmanordnung zwangläufi.g sehr gering wird, was gleichbedeutend ist mit kleinerem Abstand zwischen Schilden und Wicklung (Lage. Somit können die Schildelemente sämtlich auf nur einer gedachten Zylindermantelfläche, also in einer Ebene liegen. Der radiale Platzbedarf für die gesamte Schildanordnung beschränkt sich daher praktisch nur auf die Folienstärke.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei gleiche Teile in den einzelnen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
• in Fig. 1 ist mit 4 eine Lage einer Lagenwicklung bezeichnet und mit 3 zwei benachbarte Leiter dieser Lage 4. Bevor auf eine Lage die Schilde gemäß der Erfindung aufgebracht werden können, ist noch ein Isolationsauftrag erforderlich. Aus diesem Grunde sind die einzelnen Leiter der Tage nur gestrichelt angedeutet. Getrennt durch die auf die Lage 4 aufgebrachte Isolation sind die Teilschilde f und 2 angeordnet, die, wie in Fig. 1, leicht schräg, in Fig. 4 stark schräg oder in Fig. 2 a und 2 b gerade verlaufen können. Dieselbe Wirkung kann aber auch durch eine sägezahnartige Form der Metallfolie, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. oder eine andere geometrische Form lVgl. Fig. 5) erzielt werden. Fig. 2a zeigt eine Anordnung, bei der sich die Schildelemente isoliert überlappen.
• Um die mit der Erfindung beabsichtigte Wirkung zu erreichen, ist es jedoch erforderlich, daß die Schildelemente über verschiedenen Windungen der Lage liegen und voneinander isoliert sind. Durch die Isolation der einzelnen Schildelemente gegeneinander wird dann weiter erreicht, daß diese Schildelemente nicht gegeneinander überschlagen können, daß sie aber dennoch für Stoßspannungsvorgänge kapazitiv dicht miteinander gekoppelt sind.
• Die Herstellung eines solchen Schildes ist einfach. Man klebt vorher die vorbereiteten Schildelemente mit Distanz mittels Isolierlack auf eine Papierbahn und legt diese zylindrisch auf die Lagerisolation, oder man wickelt auf die Lage zylindrische Isolation und darauf einen Zvlinder aus dünner 1lIetallfolie. Durch nachträgliches Entfernen der Folie an den späteren '\ erschachtelungslinien und Trennstellen wird aus dem einteiligen Schild leicht jede gewünschte Form von mehrteiligen Schilden erreicht.
• Außer einem Beispiel für die Form der Schildelemente ist Fig.4 auch ein Beispiel für die Herstellung. Dort werden Streifen schräg spiralförmig aufgewickelt und nachträglich aufgeschnitten. Dabei ist es wesentlich, die Schildelemente oder Streifen schmal zu wählen, um einmal die Wirbelstromverluste durch die Radialkomponenten des magnetischen Streufeldes in den Schildelementen klein zu halten, und zum anderen, um dadurch einen Ausgleich zwischen den kapazitiven Spannungsabfällen am Schild und den induktiven Spannungsabfällen über den R'indungen der Lage beim Stoßvorgang bzw. bei Hochfrequenzen zu erreichen.
• Die durch Oszillogramme festgestellten hochirequenten Schwingungen im Verlauf der Spannungskurve jeder Windung der Lage bei Stoßvorgängen werden dadurch je nach Wahl der Aufteilung des Schildes in Schildelemente oder Streifen mehr oder weniger unterbunden. Diese Schwingungen führen gerade zu den hohen Beanspruehengen zwischen den Lagen.
• Eine Weiterbildung der Erfindung ist Fig.6 zu entnehmen. Da nämlich ein derart aufgeteiltes Schild überhaupt keine leitende Verhindting mit der Lage erfordert, kann ohne Schwierigkeit das Schild nicht nur für die Eingangslage vorgesehen werden, sondern auch für jede andere Lage.
• Die Anwendung der Erfindung geschieht nun folgendermaßen: Auf die erste Lage werden Leisten, die den (i1kanal bilden, darauf zylindrisch gewickeltes Papier, darauf - wie beschrieben - das zu unterteilende Schild, darauf wieder Papier und erst darauf die zweite Lage gewickelt.
• Die übrigen Lagen werden genauso aufgebracht, nämlich auf die zweite Lage wieder Leisten, Papier. Schild und wieder Papier, darauf dritte Lage usw. bis zur letzten Lage. Insbesondere ist es ein weiterer Erfindungsgedanke, das Schild so -zwischen den Papierlagen der festen Lagerisolation anzuordnen, daß es längs einer Potentiallinie des Feldes und möglichst im homogenen Teil des Feldes zwischen zwei Lagen verläuft. Das erreicht man, indem man das Schild gegen den Lagerrand zurückstehen läßt, so daß das gegenüber der Lage kürzere Schild nicht ins Randfeld zu liegen kommt und von den Schildrändern keine Entladungen erfolgen können.
• Werden zwischen allen Lagen solche Schilde angeordnet, so wird eine optimale Anpassung an die lineare Spannungsverteilung auch bei Stoßvorgängen erreicht, und man kommt mit wesentlich geringerer Isolation oder Lagerzahl aus.

Claims (10)

1. PATENT ANSPRÜc:HF_ 1. Mit Einzelschilden versehene Lagerwicklung für Transformatoren, bei der die Einzelschilde in gegeneinander allseitig isolierte und dadurch verschiedenes Potential aufweisende Schildelemente aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige kapazitive Kopplung benachbarter Schildelemente über die diesen Schildelementen gemeinsamen Windungen oder Wicklungsteile erfolgt.
2. 2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Isolation der Schildelemente Pur durch geeignete Distanz der voneinander zu isolierenden Schildelemente erreicht wird.
3. 3. Wicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schildelemente als Streifen, als sägezahnförmige Metallfolien, Teilspiralen od. dgl ausgebildet sind.
4. 4. Wicklung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Schildelemente so gewählt ist, daß die bei Hochfrequenzvorgängen über den Windungen der geschildeten Lage auftretenden Spannungsabfälle durch die entsprechenden kapazitiven Spannungsabfälle gegen das Schild und längs des Schildes kompensiert werden.
5. 5. Wicklung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schildelemente aus einer zylindrisch auf einen Isolierzylinder aufgewickelten Metallfolie hergestellt sind, bei der durch Herausschneiden von Teilen die Aufteilung in die gewünschte Form der Teilschilde erreicht ist.
6. 6. Wicklung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in Schildelemente aufgeteilte Einzelschild innerhalb der Lagerisolation angeordnet ist, wobei beiderseits des Einzelschildes feste Isolation verläuft.
7. 7. Wicklung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in Schildelemente aufgeteilte Einzelschild nur im homogenen Teil des Feldes zwischen zwei Lagen insbesondere so angeordnet ist, daß es eine kürzere axiale Länge als die Lagen hat. B.
8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schildelemente schuppenartig überlappen und an den Überlappungsstellen gegeneinander isoliert sind.
9. 9. Verfahren zur Herstellung der Schilde nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der zylindrischen Metallfolie der Isolierzylinder mit Isolierlack bestrichen und das aus den Schildelementen bestehende Einzelschild vor dem Aufbringen der nächsten festen Isolierschicht wiederum mit Lack bestrichen wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dafi bei der Herstellung die einzelnen Metallfolien der Schildelemente auf eine Bahn aus Isolierstoff, insbesondere Papier, geklebt werden und diese Bahn als Ganzes in zylindrischer Form auf die isolierte Lage gewickelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 909 479, 925 186.