DE1513997B2 - Abschirmflaeche fuer transformatoren, drosselspulen und dgl. hochspannungsgeraete - Google Patents

Description

taktstreifen angeordnet sind, von denen einer alle übrigen Kontaktstreifen miteinander verbindet und außerdem zur Potentialanlenkung dient, und die mindestens auf der spannungszugekehrten Seite mit Isolierpapier abgedeckt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die halbleitende Doppelschicht mindestens je einen durch Ruß halbleitend gemachten Isolierpapier- '" streifen aufweist und daß das aus mindestens einem Streifen bestehende Isolierpapier sowie die halbleitende Doppelschicht die gleichen Abmessungen im Bereich ihres Übereinanderliegens aufweisen und daß die physikalischen Eigenschaften für das Trägermaterial des Leitpapiers mit denen des Isolierpapiers übereinstimmen und daß das Isolierpapier und das Trägermaterial der leitenden Doppelschicht in gleicher Faserrichtung zueinander angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Abschirmfläche enthält schon bei ihrer Herstellung die Isolationsverkleidung. Sie sieht äußerlich wie eine aus Streifen aufgebaute Isolation aus. Man erkennt nicht die leitenden im Innern liegenden Teile, welche in ihrer Struktur ganz ähnlich der äußerlich sichtbaren Isolierung aufgebaut sind. Infolgedessen kann eine solche vorher hergestellte isolierte verformbare Abschirmfläche längere Zeit auf Lager gelegt werden, ohne daß bei der Lagerhaltung die Gefahr besteht, daß leitende und verkleidete Teile sich wesentlich gegeneinander verschieben, wenn Feuchtigkeit eindringt oder wenn beim Transport oder schließlich bei der Montage die Abschirmfläche unsachgemäß behandelt wird oder äußeren Kräften ausgesetzt ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Leitpapierstreifen und verkleidenden Isolierpapierstreifen ist dafür gesorgt, daß beide Teile praktisch identisches Gefüge haben, sowohl in ihrer Struktur als auch in ihrer Geometrie. Die Struktur ist deshalb gleich, weil das für beide Teile als Grundmaterial dienende Papier in gleicher Faserrichtung verwendet wird. Die Geometrie ist gleich, weil Isolier- und Leitpapierstreifen möglichst ähnlich geformt sind, und schließlich entfallen auch Abweichungen infolge Toleranzen, weil beide Streifenarten im gleichen Herstellungsprozeß aufeinandergebracht werden. Auf Grund dieser Eigenschaften reagieren die verschiedenen Schichten der Abschirmflächen auf äußere Einflüsse, wie sie beim Trocknen und Pressen der Wicklung auftreten, in gleicher Weise, so daß sich die oben beschriebenen unerwünschten Hohlräume zwischen den einzelnen Schichten nicht bilden können. Wird die Abschirmfläche mit einer Länge auf einen den Kern umschließenden Zylinder gewickelt, die größer als dessen Umfang ist, so ist von selbst eine isolierende Trennstelle geschaffen, welche den Stromübergang von den Leitpapier- auf die Metallstreifen nicht verschlechtert.

An Hand der F i g. 1 bis 3 wird die Erfindung näher erläutert, wobei für gleiche Teile gleiche Bezeichnungen verwendet werden.

Die Isolierpapierstreifen 1 bilden jeweils die der Spannung zugekehrten Seiten der Abschirmflächen. Daran schließen sich die Leitpapierstreifen 2 an, welche intensive Flächenberührung mit 1 haben und durch 1 vollständig verkleidet sind. Im Innern, auf der spannungsabgekehrten Seite von 2, befinden sich die Kontaktstreifen 3, welche eine möglichst gleichmäßige Stoßstromverteilung auf 2 gewährleisten sollen. Man wird nun das mit 3 gebildete Gitter um so enger wählen, je höher die zu erwartenden Stoßströme sind. Andererseits wird man, wie schon bekannt, die Breite von 3 so gering als möglich wählen, um den Wirbelstromanteil infolge des durchsetzten Feldes klein zu halten. Dadurch wird die Erwärmung so niedrig gehalten, daß die Leitpapierstreifen 2 weder verkohlen noch sich durch Schrumpfung örtlich verformen können. Damit die Kontaktstreifen einen guten Kontakt zu 2 aufweisen, sollten sie ebenfalls in ihrer geometrischen Form dem Streifen 2 angepaßt sein. Um ihnen gleiches Potential zu geben, werden sie mit einem metallischen Anlenkband4 verbunden und an den Verbindungsstellen 5 zweckmäßig mit 4 verlötet. Als sehr geeignetes Material für 3 und 4 wurden badverzinnte Kupferstreifen herausgefunden.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäß aufgebaute Abschirmfläche, aus der die Schichtung der Streifen ersichtlich ist, bei der Einzelstreifen Stoß an Stoß aneinandergelegt sind, während sie in F i g. 2 überlappt aufeinandergelegt sind. F i g. 3 zeigt die Draufsicht auf eine solche Abschirmfläche mit den gestrichelt angedeuteten metallischen Streifen 3 und 4. Hier überragt die Isolierverkleidung 1 die Abschirmfläche 2 mit dem Anlenkgitter 3, 4 allseitig um den Betrag 6. Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Schichtung kann durch die Streifen fixierende Verbindungen gesichert werden. Solche Verbindungen können in Form von Klebstreifen oder mit Klebstreifen versehenen Bändern oder mit quer zur Schichtung eingelegten Bändern aus Isolierstoff hergestellt werden. Der Herstellprozeß wird zweckmäßig maschinell vorgenommen, wobei durch eine Art Webverfahren die Struktur die gewünschte Gleichmäßigkeit erreicht. Während des maschinellen Herstellungsprozesses können die fixierenden Verbindungen der Streifen untereinander sowohl durch Kleben als auch Verlöten der Teile 4 und 5 miteinander durch mit Vorschub arbeitende Lötkolben bzw. durch Schweißen mit Hilfe von Kondensatorentladungen hergestellt werden.

Man erkennt, daß die erfindungsgemäße Abschirmfläche, an der beidseitig Spannung anliegt, eine Schichtung aufweist, bei der jeder Schnitt durch die Schicht die verwendeten Materialien in der Reihenfolge Isolierpapier, Leitpapier, Metall, Leitpapier, Isolierpapier enthält.

Die gleiche Schichtung kann auch bei einseitiger Spannungsbeanspruchung an der Schirmfläche verwendet werden, da hier die Symmetrie der Schicht ein günstiges Anliegen des Isolierpapiere an die Leitpapiere hervorruft, während in diesem Fall praktisch schon die Reihenfolge Isolierpapier, Leitpapier, Metall ausreichen würde, wenn die Metallseite der Abschirmfläche dem abzuschirmenden Teil oder dem darauf aufgelegten Tragkörper benachbart ist.

Als Beispiel für die Anwendung der Erfindung mit zweiseitiger Spannungsbeanspruchung seien insbesondere Wicklungsschilde genannt, die, nach den erfindungsgemäßen Merkmalen aufgebaut, äußerst raumsparende Konstruktionen und eine bezüglich des Koronaverhaltens sehr günstige innere Isolation ermöglichen.

Als Abschirmflächen mit einseitiger Spannungsbeanspruchung, wie Joch- und Kernabschirmung, sowie zur Abschirmung von isolierten Elektroden läßt sich die erfindungsgemäße Abschirmfläche ebenfalls verwenden.

Solche isolierte Elektroden können die Form von Ringen haben, wenn sie im Wicklungsaufbau oder an Stufenschaltwerken verwendet werden, oder aber die Form von offenen Schalen, wenn sie metallisch

scharfe Kanten und auf Erdpotential liegende Konstruktionsteile in der Nähe von Hochspannungselektroden abschirmen sollen. Für solche Verwendungszwecke, aber auch für Schilde mit Flanschen, muß die Abschirmfläche in drei Dimensionen verformbar sein. Dieses ist nach dem erfindungsgemäßen Aufbau sehr leicht möglich, da die ganze Fläche aus lauter kleinen Streifen aufgebaut ist, welche sich auch bekanntlich in jede Richtung ohne Stauchung der Gesamtfläche umbiegen lassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Abschirmfläche für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen Hochspannungsgeräte, bestehend aus einer halbleitenden Doppelschicht, innerhalb der metallische Kontaktstreifen angeordnet sind, von denen einer alle übrigen Kontaktstreifen miteinander verbindet und außerdem zur Potentialanlenkung dient, und die mindestens auf der spannungszugekehrten Seite mit Isolierpapier abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Doppelschicht mindestens je einen durch Ruß halbleitend gemachten Isolierpapierstreifen aufweist und daß das aus mindestens einem Streifen bestehende Isolierpapier sowie die halbleitende Doppelschicht die gleichen Abmessungen im Bereich ihres Übereinanderliegens aufweisen und daß die physikalischen Eigenschaften für das Trägermaterial des Leitpapiers mit denen des Isolierpapiers übereinstimmen und daß das Isolierpapier und das Trägermaterial der leitenden Doppelschicht in gleicher Faserrichtung zueinander angeordnet sind.

   Die Erfindung betrifft eine Abschirmfläche für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen Hochspannungsgeräte, die aus einer halbleitenden Doppelschicht besteht, innerhalb der metallische Kontaktstreifen angeordnet sind, von denen einer alle übrigen Kontaktstreifen miteinander verbindet und außerdem zur Potentialanlenkung dient, und die mindestens auf der spannungszugekehrten Seite mit Isolierpapier abgedeckt ist. Solche Abschirmflächen werden beispielsweise zur Abschirmung blanker Konstruktionsteile etwa des Kernes, der Joche oder anderer Konstruktionsteile oder zur sogenannten Schildung von Wicklungen verwendet (deutsche Auslegeschrift 1049 971). Die Schirmflächen sind vielfach sehr hohen Streufeldern und sehr hohen Stoßstrombeanspruchungen ausgesetzt. Zur Verhinderung einer übermäßigen Erwärmung infolge der Streufelder wird bekanntlich die Abschirmfläche in Teilflächen unterteilt, wobei die Teilflächen nach bekannten Vorschlägen aus Metallstreifen aufgebaut sind (deutsche Auslegeschrift 1049 971, deutsche Patentschrift 1 056 259). Ein Verbindungsband besorgt hierbei die galvanische Anlenkung aller Teilflächen auf das gleiche Potential, so daß alle diese Flächen ein »Anlenkgitter« bilden, welches die gleichmäßige Verteilung der Stoßströme auf die geschlossene halbleitende Fläche besorgt, welche die der Spannung zugekehrte glatte Kontur der Abschirmfläche bildet. Bei einer anderen bekannten Anordnung besteht die Abschirmfläche aus einer Vielzahl von Einzelschilden, die gegeneinander allseitig isoliert sind und dadurch verschiedenes Potential aufweisen. Die kapazitive Kopplung benachbarter Schildelemente erfolgt hierbei über Windungen oder Wicklungsteile, die sich über mehrere dieser Einzelschilde erstrecken (deutsche Patentschrift 1 064 623).

   Zur Herstellung der halbierenden Schicht ist bereits vorgeschlagen worden, ein Isolierpapier zu verwenden, das mit Rußteilen vermengt ist (deutsche Auslegeschrift 1 118 290). Beim Einbau der aus einem metallischen Leitgitter und einem durchgehenden Leitpapierbelag bestehenden Abschirmfläche in den Transformator wird im allgemeinen zur Erreichung hoher Spannungsfestigkeiten auf den dem Feld zugekehrten Leitpapierflächen noch eine Papierisolierung aufgebracht. Diese ist meist zylindrisch, da die Leitfläche ebenfalls zylindrisch ist, so daß etwa bei Schilden in Lagenwicklungen die vorher hergestellte Abschirmfläche in die aus Papierbahnen hergestellte zylindrische Isolierung einlaufen kann. Die Faserrichtung der Papierbahnen, aus denen ein Papierzylinder hergestellt wird, verläuft in Umfangsrichtung, bedingt durch die bei der Herstellung der Papierbahnen auftretenden Zugkräfte. Für die Leitpapierstreifen werden nach einem bekannten Vorschlag achsparallele Einzelstreifen verwendet, die eine überlappt angeordnete Schichtung bilden (deutsche Patentschrift 1 056 259). Die Verwendung solcher Streifen gestattet die oft verlangte flanschartige Ausbildung der Abschirmfläche an den Stirnseiten, wie sie etwa bei Schilden erwünscht ist. Die Leitpapierstreifen einer derart hergestellten verformbaren Abschirmfläche sind meist so zugeschnitten, daß die Faserrichtung der einzelnen Streifen in Längsrichtung liegt.

   Beim Trocknen und Pressen der Wicklungen treten nun Verformungen auf, welche die Leitpapierstreifen zerknittern. Hierbei entstehen an den Falten zwischen Leitpapier und Isolierpapier freie Ölräume, in denen Vorentladungen einsetzen können, die die elektrische Festigkeit der Anordnung in Frage stellen. Diese unbeabsichtigten ölräume wirken sich noch ungünstiger aus, wenn die leitende Schicht und die Isolierstoffschicht aus verschiedenem Grundmaterial aufgebaut sind.

   Eingehende Versuche haben nun gezeigt, daß selbst unter diesen bekannten Voraussetzungen immer noch durch unterschiedliche Längenänderungen bedingte freie zur Entladung führende Ölräume zwischen beiden Materialien entstehen, wenn diese in verschiedenen Herstellungsprozessen aufeinandergebracht werden oder wenn sie eine verschiedene Form oderS truktur, besonders verschiedene Richtung der Fasern aufweisen. Werden je eine aus Leitpapier und eine aus Anlenkgitter bestehende Fläche nacheinander, d.h. getrennt mit je einer Länge, auf einen den Kern umschließenden Zylinder gewickelt, wobei die Länge des Leitpapiers bzw. des Anlenkgitters größer als der Umfang des Zylinders ist, so muß an den Uberlappungsstellen jeweils ein Isolierstreifen eingeschoben werden, der aus Gründen der Maßtoleranz und aus spannungstechnischen Gründen die Überlappungsstelle um ein gewisses Maß überdeckt. Infolgedessen ist im Bereich des eingeschobenen Isolierstreifens ein Stromübergang vom Leitpapier auf das Anlenkgitter nicht möglich, was bei Stoßspannungsbeanspruchungen eine Überlastung des Leitpapiers und dessen Zerstörung zur Folge haben kann.

   Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abschirmfläche der eingangs genannten Art zu schaffen, deren einzelne Schichten sich auch beim Pressen und Trocknen der Wicklung nicht voneinander lösen, so daß die elektrische Festigkeit der gesamten Anordnung erhalten bleibt.

   Diese Aufgabe wird bei einer Abschirmfläche für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen Hochspannungsgeräte, bestehend aus einer halbleitenden Doppelschicht, innerhalb der metallische Kon-