Isolationsanordnung zwischen aus Scheibenspulen aufgebauten Wicklungen
verschiedener Spannung für Hochspannungstransformatoren u. dgl. Bekanntlich stellt
insbesondere bei sehr hohen Spannungen zwischen der Ober- und Unterspannungswicklung
von Transformatoren die Isolation des Zwischenraums zwischen diesen beiden Wicklungen
ein schwieriges Problem dar, für dessen Lösung bereits verschiedene Wege beschritten
worden sind. Da bekanntlich die Isolationsfestigkeit von den Gradienten des elektrischen
Feldes stark abhängt, ist man bestrebt, besonders am Wicklungsende, wo hohe Feldgradienten
auftreten, durch Auflegen von abgerundeten Schirmringen als Endelektroden und durch
starke Isolation dieser Elektroden sowohl die Gradienten klein zu halten als auch
die Ölstrecken zu entlasten. Dieses Prinzip der Rundung und Verkleidung am Wicklungsende
durch Schirmelektroden wird bei den bekannten Lösungen allgemeinverwirklicht, führt
aber immer noch dazu, daß die Entladungen zuerst im Randgebiet der Wicklungen erfolgen.
Um die Transformatoren noch besser auszunutzen, muß man die Wicklungsabstände weiter
verkleinern. Das erfordert aber eine Verringerung der Feldstärken an den Wicklungsenden.
Dies ist bei bekannten Wicklungsanordnungen bereits dadurch verwirklicht worden,
daß die Innendurchmesser der Scheibenspulen bzw. der Endelektroden im Eingangsgebiet
der Stoßspannungen gestaffelt sind, so daß nach dem Rand der Wicklung zu der Wicklungsabstand
immer mehr abnimmt.Isolation arrangement between windings made up of disc coils
different voltages for high voltage transformers and the like
especially with very high voltages between the high and low voltage windings
transformers isolate the space between these two windings
poses a difficult problem, for the solution of which various paths have already been taken
have been. As is well known, the insulation strength depends on the gradient of the electrical
The effort is made, especially at the end of the winding, where there is a high field gradient
occur by placing rounded shield rings as end electrodes and through
strong insulation of these electrodes both to keep the gradients small as well
to relieve the oil routes. This principle of rounding and cladding at the end of the winding
by shield electrodes is generally implemented in the known solutions, leads
but still to the fact that the discharges first take place in the edge area of the windings.
In order to make better use of the transformers, the winding spacing has to be wider
zoom out. However, this requires a reduction in the field strengths at the winding ends.
In known winding arrangements, this has already been achieved by
that the inner diameter of the disc coils or the end electrodes in the entrance area
the surge voltages are staggered, so that after the edge of the winding to the winding distance
decreases more and more.
Um nun bei derartigen Wicklungsanordnungen eine intensive Kühlung
der Wicklung und eine Verringerung der Feldstärken in den freien Ölstrecken zu erreichen
und darüber hinaus eine Linearisierung der in bekannter Weise nach einer e-Funktion
verlaufenden Stoßspannungsbeanspruchungen (Norris, »The lightning strength of power
transformers«, JIEE 1948, Bd.95, S.389) zwischen den Spulen im Eingangsgebiet der
Wicklungen zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß außerhalb der Wicklungen
unmittelbar an diese angrenzende, ebenfalls divergierende Kühlkanäle vorgesehen
sind, deren Divergenz so gewählt ist, daß entsprechend der nach einer e-Funktion
abnehmenden Stoßbeanspruchung zwischen den. Spulen sowohl der Spulenabstand nach
Erde nach einer gleichartigen e-Funktion abnimmt als auch die Windungszahlen dieser
Spulen in gleichem Maße zunehmen, und daß ferner gleiche Divergenz auch für den
Wicklungsausgang vorgesehen ist.In order to now provide intensive cooling in such winding arrangements
the winding and a reduction in the field strengths in the free oil gaps
and, in addition, a linearization of the in a known manner according to an exponential function
running impulse voltage loads (Norris, »The lightning strength of power
transformers «, JIEE 1948, vol. 95, p.389) between the coils in the entrance area of the
To achieve windings, the invention proposes that outside the windings
directly adjoining this, also diverging cooling channels are provided
are, the divergence of which is chosen so that according to an exponential function
decreasing impact stress between the. Coils according to both the coil spacing
Earth decreases according to a similar exponential function as well as the number of turns of this
Coils increase to the same extent, and that furthermore the same divergence for the
Winding output is provided.
Auf diese Weise wird einmal wegen der Staffelung der Windungszahl
die Stoßspannungsbeanspruchung innerhalb der Wicklung und insbesondere zwischen
den Spulen, zum anderen wegen der Staffelung der Erdabstände die Wechselspannungsbeanspruchung
zwischen Wicklung und Erde bzw. nach der Wicklung erheblich reduziert.This is done once because of the graduation of the number of turns
the surge voltage stress within the winding and especially between
the coils, and on the other hand the alternating voltage stress due to the gradation of the distances to the earth
considerably reduced between winding and earth or after winding.
Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der Fig. 1 bis 4,
die geeignete Ausführungsbeispiele schematisch wiedergeben, noch näher erläutert.Further details of the invention are given with reference to FIGS. 1 to 4,
show the suitable exemplary embodiments schematically, explained in more detail.
Wie aus Fig. 1, in der nur die Endspulen 10 der Wicklung 11 herausgezeichnet
sind, ersichtlich ist, liegen hierbei die Isolierzylinder 13 dicht aufeinander und
bilden einen abgesetzten Zylinder, der natürlich auch eine andere, der Divergenzbedingung
entsprechende Form besitzen kann. Zwischen diesem aus den einzelnen Teilzylindern
gebildeten Zylinder und der Wicklung sind die parallel zur Wicklungsachse verlaufenden
Leisten, die den bzw. die Ölkanäle 12 abgrenzen, vorgesehen. Damit hier die Winkelringe
15 frei gleiten können, sind zwischen den Stirnkanten der Zylinder 13 und den gegenüberliegenden
Stirnkanten der besagten Winkelringe Zwischenräume 14 belassen, deren Ausdehnung
in Richtung der Wicklungsachse dem Schrumpfungsmaß der Wicklung beim Pressen entspricht.
Auf die Eingangsspule ist in an sich bekannter Weise ein Schirmring 17 aufgesetzt,
dessen Isolation 16 dicht an den benachbarten Zylinder 13 anschließt, so daß im
Randgebiet des Schirmrings der kritische Ölkanal 12 vollständig verschwindet. Das
im Kanal 12 strömende Öl wird durch diese Anordnung also in den Kanal 18 umgeleitet.
Die gestrichelt gezeichnete beanspruchte Ölstrecke zwischen der Isolation 16 des
Schirmringes und dem Zylinder 13 wird in ihrer Länge und damit in ihrer spezifischen
dielektrischen Festigkeit durch den abschließenden Winkelring 15 begrenzt. Der im
vorstehenden beschriebenen Figur ist ferner zu entnehmen, daß sich die Windungszahlen
der drei Eingangsdoppelspulen verhalten wie 5:6:7, woraus die Reduzierung der Windungen
der Eingangsspulen klar
hervorgeht. Entsprechend nimmt die Papierisolation
in Höhe der Spulen um so mehr zu, je näher diese nach dem Wicklungsende zu liegen,
was gleichbedeutend ist mit einer verstärkten Isolation im Randgebiet. Dadurch wird
die nach dem Wicklungsende hin zunehmende Spulenbeanspruchung bei Stoß weitgehend
herabgesetzt, und außerdem wird die Wechselspannungsfestigkeit nach Erde durch die
zunehmenden Erdabstände und feste Isolation erhöht.As shown in FIG. 1, in which only the end coils 10 of the winding 11 are drawn out
are, it can be seen, here are the insulating cylinders 13 close to each other and
form a separate cylinder, which of course also has another, the divergence condition
may have a corresponding shape. Between this from the individual partial cylinders
The cylinder formed and the winding are parallel to the winding axis
Bars that delimit the oil channel or channels 12 are provided. So here the angle rings
15 can slide freely, are between the front edges of the cylinder 13 and the opposite
Leaving front edges of said angular rings spaces 14, their extent
in the direction of the winding axis corresponds to the amount of shrinkage of the winding during pressing.
A screen ring 17 is placed on the input coil in a manner known per se,
whose insulation 16 adjoins the adjacent cylinder 13 so that in the
At the edge of the shield ring, the critical oil channel 12 disappears completely. That
Oil flowing in channel 12 is thus diverted into channel 18 by this arrangement.
The claimed oil path between the insulation 16 of the dashed line
Umbrella ring and the cylinder 13 is in their length and thus in their specific
dielectric strength limited by the final angle ring 15. The im
The figure described above can also be seen that the number of turns
of the three input double coils behave like 5: 6: 7, from which the reduction of the turns
of the input coils clear
emerges. The paper insulation increases accordingly
at the level of the coils, the closer they are to the end of the winding, the more
which is equivalent to increased isolation in the peripheral area. This will
the coil stress increasing towards the end of the winding in the event of an impact to a large extent
and also the AC voltage resistance to earth is reduced by the
increasing distances from the earth and solid insulation.
Bei dem in Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der an den Spulen
10 mit abnehmender Breite unmittelbar anliegende Ölkanal 19 durch eine nicht
näher bezeichnete biegsame Leiste begrenzt, die sich auf den Zylinder 9 anlegt,
der im Randgebiet entsprechend der Kontur 20 verläuft. In der Stirnfläche der Zylinderisolation
9 sind so tiefe Schlitze 14 vorgesehen, daß die darin einzusetzenden Winkelringe
15 beim Pressen der Wicklung frei und ausreichend weit gleiten können. Die mit 18
bezeichneten, zwischen den einzelnen Spulen verlaufenden Distanzstücke sind im Gegensatz
zu den Distanzstücken 21, welche in die Begrenzungsleisten der Ölkanäle eingreifen,
zwischen den Normalspulen mit winkelförmig zugespitzten, an den den Ölkanal 19 begrenzenden
Leisten anliegenden Flanschteilen ausgeführt.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the oil channel 19 , which is directly adjacent to the coils 10 with decreasing width, is delimited by a flexible strip, not designated in more detail, which rests on the cylinder 9, which runs in the edge area according to the contour 20. In the end face of the cylinder insulation 9, slots 14 are so deep that the angle rings 15 to be inserted therein can slide freely and sufficiently far when the winding is pressed. The spacers marked 18 and running between the individual coils are, in contrast to the spacers 21, which engage in the delimitation strips of the oil ducts, between the normal coils with angularly pointed flange parts resting on the strips delimiting the oil duct 19.
Eine ähnliche Ausführung läßt Fig.3 erkennen. Hierbei sind die Distanzleisten
18 zwischen den Endspulen 10 ebenfalls winkelförmig ausgeführt, jedoch bilden die
winkelförmigen Enden 22 der Flanschteile selbst die Begrenzung für die Ölkanäle,
die an die Wicklung angrenzen und eine Fortsetzung der Ölkanäle 19 in Höhe der Normalspulen
darstellen. Zwischen den Normalspulen sind gewöhnlich Distanzleisten 21 vorgesehen,
die in die Begrenzungsleisten der Ölkanäle 19 eingreifen. Diese Begrenzungsleisten
reichen in diesem Beispiel nur bis zum Ende der Normalspulen. Die weitere Ausführung
der Randisolation, die beispielsweise etwa auch nach der in der vorstehend beschriebenen
Fig. 3 angegebenen Art ausgeführt werden könnte, ist so getroffen, daß die unmittelbar
an den Schirmring 17 angrenzenden Winkelringe 15 auf einem etwa konisch verlaufenden
Isolierzylinder 23 gleiten, wobei die an diesen Zylinder angrenzenden Enden der
Winkelringe ebenfalls entsprechend ausgebildet sind. Der Zwischenraum 14 zwischen
dem Teil 23 und dein zylindrischen Teil 9 der Isolation, der die Wicklung
begrenzt und fest ausgeführt ist, besitzt eine solche Ausdehnung, daß auch hier
beim Pressen ein Gleiten aller Teile ohne Einreißen möglich ist.A similar embodiment can be seen in Fig.3. Here, the spacer strips 18 between the end coils 10 are also angular, but the angular ends 22 of the flange parts themselves form the delimitation for the oil channels that adjoin the winding and represent a continuation of the oil channels 19 at the level of the normal coils. Spacer strips 21 are usually provided between the normal coils and engage in the delimitation strips of the oil ducts 19. In this example, these delimitation bars only extend to the end of the normal coils. The further embodiment of the edge insulation, which could for example also be carried out according to the type specified in the above-described FIG. 3, is made such that the angle rings 15 directly adjacent to the shield ring 17 slide on an approximately conical insulating cylinder 23, the ends of the angle rings adjoining this cylinder are also designed accordingly. The space 14 between the part 23 and the cylindrical part 9 of the insulation, which delimits the winding and is made solid, has such an extension that all parts can slide without tearing during pressing.
Der Ausschnitt eines Wicklungsaufbaues für höchste Spannungen ist
in Fig. 4 dargestellt. Bei dieser Anordnung, deren Bezugszeichen dieselben Teile
bezeichnen wie in den vorgenannten Figuren, ist dafür gesorgt, daß in unmittelbarer
Nachbarschaft der Wicklungen überhaupt kein Ölkanal vorhanden ist. Dies wird dadurch
erreicht, daß der Ölkana112 in Höhe bzw. im Bereich der mit 10 (E) bezeichneten
Endspulen in das Innere der Wicklung verlegt ist, während er als Kanal 19 im Gebiet
der Normalspulen 10 (N) wie üblich außerhalb der Spulen, d. h. zwischen Tragzylinder
9 und Spulen, verläuft. Wenn etwa an Stelle des bzw. der Kühlkanäle 19 die Normalspulen
der Wicklung unmittelbar am Zylinder 13 anliegen, so wird auch in diesem Bereich,
d. h. im Gebiet des homogenen Feldes, die Isolationsfestigkeit weiter erhöht.The section of a winding structure for the highest voltages is shown in FIG. 4. In this arrangement, the reference numbers of which designate the same parts as in the aforementioned figures, it is ensured that there is no oil duct at all in the immediate vicinity of the windings. This is achieved in that the Ölkana112 is laid in the height or in the area of the end coils designated by 10 (E) in the interior of the winding, while it as channel 19 in the area of the normal coils 10 (N) as usual outside the coils, ie between the support cylinder 9 and the coils. If, for example, instead of the cooling channel (s) 19, the normal coils of the winding are in direct contact with the cylinder 13, the insulation strength is further increased in this area too, ie in the area of the homogeneous field.