DE1228335B - Spartransformator mit Stufenwicklung - Google Patents

Spartransformator mit Stufenwicklung

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DE1228335B
DE1228335B DEL41033A DEL0041033A DE1228335B DE 1228335 B DE1228335 B DE 1228335B DE L41033 A DEL41033 A DE L41033A DE L0041033 A DEL0041033 A DE L0041033A DE 1228335 B DE1228335 B DE 1228335B
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DE
Germany
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winding
series
parallel
potential
autotransformer
Prior art date
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Pending
Application number
DEL41033A
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English (en)
Inventor
Dipl-Math Gottfried Broszat
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Publication of DE1228335B publication Critical patent/DE1228335B/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H01F29/025Constructional details of transformers or reactors with tapping on coil or windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • Spartransformator mit Stufenwicklung Bei Spartransformatoren mit einer Stufenwicklung, die verschiedene unter Last einstellbare Spannungen ermöglicht, gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Anordnung der Regelwicklung. Die naheliegende Möglichkeit, die Regelwicklung am Sternpunkt anzuordnen, ergibt den Nachteil zu großer Induktionsänderungen bei den verschiedenen Reglerstellungen, so daß sie für den ungünstigsten Fall auszulegen ist. Man ordnet daher im allgemeinen die Reglerwicklung in der Nähe der gemeinsamen Klemme, d. h. zwischen Parallel- und Serienwicklung an.
  • F i g. 1 zeigt eine solche bekannte Schaltung. Dabei ist 11 die Parallelwicklung, 12 die Serienwicklung, 13 die Stufenwicklung und 14 die Ausgleichswicklung. Die Anzapfungen sind mit 1 bis 7, das Hochspannungsseitige Ende der Wicklung 11 mit 8, das niederspannungsseitige Ende der Serienwicklung 12 mit 9 und das hochspannungsseitige Ende der gleichen Wicklung mit 10 bezeichnet. In F i g. 1 ist weggelassen, wie die einzelnen Punkte 8 und 9 mit den Wicklungspunkten der Stufenwicklung 13 verbunden werden. Es ergibt hierfür verschiedene bekannte Möglichkeiten.
  • Nun ist die Beanspruchung, insbesondere bei Stoß der Stufenwicklung 13 oft sehr hoch. Sie beeinflußt die Isolation der Wicklung ganz erheblich, da für die verschiedenen Grenzstellungen des Stufenschaltwerkes unterschiedliche elektrische Felder auftreten. Die Berücksichtigung jeweils des ungünstigsten Falls erfordert dabei insgesamt wesentlich größere Joch-und Hauptabstände, als sie bei einem Transformator ohne Stufenwicklung erforderlich wären. Das gilt insbesondere für die Ausbildung der Parallelwicklung 11 und der Serienwicklung 12 als Lagenwicklung, weil dann der Abstand zwischen diesen beiden Wicklungen einerseits und der Stufenwicklung andererseits von vornherein kleiner gemacht werden kann als bei Spulenwicklungen.
  • Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen das elektrische Feld durch zusätzliche Abschirmringe oder Schirmringe an den kritischen Stellen verbessert wird. Die Schirmringe liegen dabei im allgemeinen an den Wicklungen an. Solche Schirmringe an die Stufenwicklungen, die Serien- oder Parallelwicklung anzulegen und anzuschließen, hat nur eine Verringerung der Feldstärken in den freien ölstrecken an den Rändern dieser Wicklungen zur Folge. Sie ändern aber nicht den mit der Reglerstellung stark wechselnden Grundverlauf des elektrischen Feldes, der, wie später beschrieben wird, diese Ölstrecken überbeansprucht.
  • Es ist auch bekannt, die Schaltverbindungen der einzelnen Wicklungslagen sowie die zur Regeleinrichtung führenden Verbindungsleiter in einem elektrostatisch völlig abgeschirmten Raum des die Oberspannungswicklung in bekannter Weise außen umhüllenden festen Isolationspelzes unterzubringen. Dieser völlig abgeschirmte Raum verlangt auf der Innenseite einen auf Hochspannungspotential liegenden elektrostatischen Schirm. Ein solcher metallischer elektrostatischer Schirm ist bei einer zwischen Serien-und Parallelwicklung angeordneten Regelwicklung aber nicht anwendbar, weil zu große Potentialunterschiede in axialer Richtung vorhanden sind.
  • Die geschilderten Nachteile sind zu vermeiden, wenn es gelingt, das je nach Reglerstellung wechselnde elektrische Feld nicht nach außen in das Gebiet des durch die anderen Wicklungen bestimmten Feldes dringen zu lassen. Außerdem tritt noch folgende Schwierigkeit auf. Man muß die Stufenwicklung 13, wenn man sie geometrisch zwischen Serienwicklung 12 und Parallelwicklung 11 anordnet, in verschiedene Lagen aufteilen. Dabei werden in einer Lage meist mehrere Zweige ineinander gewickelt und hintereinandergeschaltet. F i g. 2 zeigt eine solche Anordnung. Die Herausführung der Zuleitungen 1 bis 8 macht dabei erhebliche Schwierigkeiten, weil sie einen kleineren Abstand zwischen Joch bzw. zur Spulendruckplatte haben müssen als die entsprechenden zugehörigen Wicklungsteile. Von diesen Zuleitungen muß außerdem ein entsprechend großer Abstand zur Serienwicklung 122 eingehalten werden, wenn man die Leitungen radial nach außen führt. Eine axiale Herausführung durch die Spulendruckplatte 16 ist meist aus Platzgründen konstruktiv nicht möglich.
  • Man erreicht nun erheblich kleinere Jochabstände und radiale Abstände zwischen den Wicklungen, wenn man eine Anordnung entsprechend der Erfindung vorsieht. Die Erfindung betrifft einen Spartransformator mit Stufenwicklung für verschiedene unter Last einstellbare Spannungen, die im Streukanal zwischen Parallel- und Serienwicklung angeordnet ist; erfindungsgemäß sind an den den Jochen benachbarten Wicklungsstimseiten axial über dem Streukanal in an sich bekannter Weise Schirmringe angeordnet, die von den benachbarten Teilen der Reihen- und Parallelwicklung distanziert diese teilweise überdecken und an ein Potential der Stufenwicklung angelenkt sind, wobei die zu den Anzapfungen der Stufenwicklung führenden Leitungen im Raum zwischen den Schirmringen und den Stimen der Serien- und Parallelwicklung radial nach außen geführt sind.
  • An Hand der F i g. 2 bis 4 sei die Erfindung näher erläutert. Dabei sind stets die gleichen Bezugszeichen gewählt wie in F i g. 1. Innerhalb der Ausgleichswicklung 14 liegt der Kein 15. Die Druckplatten bzw. Joche sind mit 16 bezeichnet. 17 ist der Schirmring gemäß der Erfindung. Durch die Schirmringe werden die Leitungen 1 bis 8 im Bereich der mechanisch und elektrisch besonders anfälligen Biegestellen und Lötstellen nach den Erdteilen 16 hin in axialer Richtung abgeschirmt.
  • F i g. 3 zeigt nähere Einzelheiten dazu. Die innenliegenden Wicklungen 11 und 13 sind mit Stützzyhndem 18 aus Isoliermaterial, insbesondere Hartpapier eingefaßt. Die außenliegenden Wicklungen 12 sind dagegen gestaffelt und mit umgerissener Isolation 19 versehen. Jochseitig des Schirmrings 17 verlaufen die Isolierbarrieren 20 in ähnlicher Weise wie bei 19 horizontal, während die neben den Stützzylindern verlaufenden Lagenisolationen 21 vertikal verlaufen. Die Isolationsschichten 19 und 21 verlaufen parallel zu den Potentiallinien, die durch die Wicklungen 11 und 12 allein bestimmt sind, wie in F i g. 4 gestrichelt eingezeichnet.
  • Eine solche Anordnung parallel zu den Potentiallinien ermöclicht sehr kleine Jochabstände. Sie sind nur durch die Schirmringanordnung nach der Erfindung möglich geworden, wie folgende überlegung zeigt. Wegen der hohen Spannung zwischen den Laaen 13 verlaufen die Potentiallinien im Endgebiet der Lagen 13 achsparaHel, ähnlich wie die Linien bei 11, jedoch infolge der hohen Spannung sehr dicht und je- weils mit der Reglerstellung in ihrer örtlichen Konzentration wechselnd. Da ohne einen Schirmring die achsparallel verlaufenden Potentiallinien den unmittelbar an. die Stützzylinder 18 der Wicklung 13 angrenzenden ölkanal, der in radialer Richtung verläuft, durchsetzen, wird dieser ölkanal sehr hoch beansprucht.
  • Infolge des über diesen ölkanal erfindungsgemäß angeordneten Schimiringes 17 wird im Bereich dieses ölkanals, da dieser unmittelbar an 17 angrenzt, ein parallel zur Ausdehnung von 17 verlaufender, d. h. vorwiegend radial gerichteter Potentiallinienverlauf erzwungen, so daß der Ölkanal in seiner radialen Ausdehnung weitgehend spannungsentlastet ist. In F i g. 4 ist das Gebiet mit den Potentiallinien, die von der Stufenwicklung 13 bestimmt sind, punktiert gezeichnet. Das punktierte Gebiet wird durch den Schirmring 17 von dem gestrichelten Gebiet ab-C gegrenzt. Der Schirmrin 17 -ordnet die Potential-9 verhältnisse nun nicht; nur in axialer Richtung und vermag hierzu Abstandsverringerungen zu erreichen, sondem auch in radialer Richtung, wie genaue Untersuchungen und Feldbilder in verschiedenen Reglerstellungen zeigen. Das Ergebnis sind kleinere radiale Abstände zwischen den Wicklungen 11 und 12 einerseits und 13 andererseits. Dabei zeigt es sich, daß es vorteilhaft ist, das an sich noch frei verfügbare Potential des Schirmringes 17 gleich dem Potential einer. mittleren Stufe der Stufenwicklung 13 zu wählen. Dadurch wird außerdem die Spannung zwischen dem Schirmrina 17 und einer der Leitungen 1 bis 8 verringert. Der Schirmring 17 hat schließlich noch die Aufgabe, die Zuleitungen 1 bis 8 im Gebiet ihrer starken Abbiecyeradien abzudecken.
  • Ein besonderer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung ist, daß in dem in F i g. 4 gestrichelt eingezeichneten Gebiet stets die gleiche Potentialverteilung herrscht, ganz gleich, welche Reglerstellung gewählt ist, so daß die Isolierung nur für ein- und dieselbe Beanspruchung auszuführen und daher erheblich vereinfacht ist gegenüber der gleichen Anordnung, bei der der Schirmring 17 fehlt.
  • Die Stoßbeanspruchung über den Regelwicklungen ist bei Spartransformatoren oft so groß wie die Stoßspannung gegen Erde. Das liegt daran, daß im ungünstigsten Fall nur ein sehr kleiner Teil der Regelwickluncy vom Stoßstrom durchflossen ist und der übrige nicht durchflossene Teil in einer Art Sparschaltung von der Stoßspannung miterregt wird, und zwar dem übersetzungsverhältnis der eingeschalteten Windungen zum gesamten Regelteil entsprechend, so daß sich sehr hohe Spannungen ergeben. Das erforderte bei den bekannten deutschen 400-kV-Spartransformatoren den bekannten äußeren Überspannungsschutz durch eine besondere Ableiterschaltung, die vielfach durch die erfindungsgemäße Anordnung vermieden werden kann.
  • Die verschiedenen, bei den einzelnen Reglerstellungen auftretenden Felder durchsetzen jeweils nur das in F i g. 4 punktiert gezeichnete Gebiet, da es durch den Schinnring 17 abgeschirmt ist und mit wesentlich einfacheren Isolationsmaßnahmen beherrscht werden kann. Durch den Schii mi ing 17 wird daher eine Trennung in innere, durch die verschiedenen Regelungsfälle hervorgerufenen Beanspruchungen und in unveränderliche, durch die Wicklung 11 und 12 allein gegebene Beanspruchungen erreicht. Auch diese Trennung in zwei Teile vereinfacht das Isolationsproblem erheblich.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Spartransformator mit Stufenwicklung für verschiedene unter Last einstellbare Spannungen, die im Streukanal zwischen Parallel- und Serienwicklung angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß an den den Jochen benachbarten Wicklungsstirnseiten axial über dem Streukanal in an sich bekannter Weise Schirmringe angeordnet sind, die von den benachbarten Teilen der Reihen- und Parallelwicklung distanziert diese teilweise überdecken und an ein Potential der Stufenwicklung angelenkt sind, wobei die zu den Anzapfungen der Stufenwicklung führenden Leitungen im Raum zwischen den Schirmringen und den Stirnen der Serien- und ParaUelwicklung radial nach außen geführt sind.
  2. 2. Spartransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmringe an das Potential der Nüttelstufe der Stufenwicklung angelenkt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 953 727; deutsche Auslegeschriften Nr. 1082 341, 1089877.
DEL41033A 1962-01-24 1962-01-24 Spartransformator mit Stufenwicklung Pending DE1228335B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE953727C (de) * 1954-07-02 1956-12-06 Siemens Ag Isolationsanordnung fuer Wicklungen von Hochspannungstransformatoren
DE1082341B (de) * 1957-09-19 1960-05-25 Licentia Gmbh Isolieranordnung fuer fluessigkeitsisolierte Hochspannungstransformatoren od. dgl.
DE1089877B (de) * 1958-04-11 1960-09-29 Licentia Gmbh Isolieranordnung fuer oelisolierte Transformatoren oder Drosselspulen hoechster Spannung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE953727C (de) * 1954-07-02 1956-12-06 Siemens Ag Isolationsanordnung fuer Wicklungen von Hochspannungstransformatoren
DE1082341B (de) * 1957-09-19 1960-05-25 Licentia Gmbh Isolieranordnung fuer fluessigkeitsisolierte Hochspannungstransformatoren od. dgl.
DE1089877B (de) * 1958-04-11 1960-09-29 Licentia Gmbh Isolieranordnung fuer oelisolierte Transformatoren oder Drosselspulen hoechster Spannung

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