DE1638929C

DE1638929C - High-voltage transformer, the high-voltage winding of which is surrounded by an insulating fur

Info

Publication number: DE1638929C
Application number: DE19671638929
Authority: DE
Inventors: Peter χ 8030 Dresden Johne
Original assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Current assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Priority date: 1967-10-23
Filing date: 1967-10-23
Publication date: 1973-06-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungstransformator, dessen Hochspannungswicklung von einem aus Weichpapier gewickelten Isolationspelz umgeben ist, der an einer Stelle semes Umfanges derart ringförmig aufgeschnitten ist, daß ein trichterförmiger Ausschnitt im IsolationspeLr entsteht, in den ein Teil einer Kondensatordurchführung hineinragt. The invention relates to a high-voltage transformer, the high-voltage winding of which is surrounded by an insulating fur wound from soft paper, which is cut open at one point of its circumference in such a way that a funnel-shaped cutout is created in the insulating layer, into which a part of a capacitor bushing protrudes.

Für Transformatoren hoher Spannung, z.B. für Prüftransformatoren, hat sich die Lagenwicklung mit kontinuierlich abgestufter Lagenlänge bewährt, da bei dieser Wicklung gegenüber dem Kern bzw. dem Kessel in axialer Richtung ein weitestgehend gleichmäßiger Spannungsgradient zu erreichen ist. Diese Bauweise führt aber zu verhältnismäßig großen Abständen zwischen der Wicklung und dem Kessel, da die äußerste Lage der Wicklung auch gleichzeitig der Wicklungsteil ist, der betriebsmäßig das höchste Potential aufweist.For transformers of high voltage, e.g. for test transformers, the layer winding with continuously graduated layer length has proven itself, since with this winding a largely uniform voltage gradient can be achieved in the axial direction with respect to the core or the boiler. However, this construction leads to relatively large distances between the winding and the tank, since the outermost layer of the winding is also the part of the winding which, during operation, has the highest potential.

Da aber Transformatorenwicklungen für Transformatoren hoher Spannung uud großer Leistung bereits erhebliche Wicklungsdurchmesser aufweisen, entstehen bei der Herstellung von Hartpapierrohren, die in ihrem Durchmesser noch wesentlich über den Durchmessern der Trägerrohre für die Wicklung liegen, erhebliche technologische Schwierigkeiten. Außerdem weisen Isolationsanordnungen, die aus einer QuerschichtULg von Hartpapier und öl bestehen, zwar bessere Eigenschaften als reine ölstrecken auf; von den Eigenschaften einer ölgetränkten Weichpapierisolaüon sind diese Anordnungen aber noch weit entfernt (deutsche Patentschrift 925 187, Spalte 1).But there are transformer windings for transformers of high voltage and high power have significant winding diameters, arise in the manufacture of hard paper tubes, the diameter of which is still significantly greater than the diameter of the support tubes for the winding, significant technological difficulties. In addition, isolation arrangements show that consist of a cross-layer ULg of hard paper and oil, Although better properties than pure oil range on; of the properties of an oil-soaked Soft paper insulation, however, these arrangements are still a long way off (German patent specification 925 187, Column 1).

Ferner ist eine Wicklung bekannt, bei der die Iso lation zwischen den Lagen sowohl aus Weichpapier als auch aus Falten- oder Kreppapier besteht (deutsche Auslegeschrift 1209 203). Das Faltenpapiei bzw. das Kreppapier ist dabei um die, ebenfalls mit kontinuierlich verkürzter Lagenlänge ausgeführte Wicklung herumgeschlagen und umhüllt die Wicklung vollständig.Furthermore, a winding is known in which the Iso lation between the layers consists of both soft paper and folded or crepe paper (German Interpretation document 1209 203). The folded paper or the crepe paper is designed around the, likewise with continuously shortened layer length Wrapped around the winding and completely envelops the winding.

Diese Wicklungsanordnung weist hinsichtlich ihrer elektrischen Festigkeit zwar Vorteile gegenüber der Anordnung au.', die aus einer Querschichtung von Hartpapier und öl mit relativ großen Schichtstärken besteht; sie kommt aber an die extrem günstigen Werte, die die mi« öl getränkten Weichpapierisolationsanordnungen aufweisen, nicht heran. Des weiteren ist ein ähnlicher Wicklungsaufbau für Spannungswandler mit konstant langer Lagenwicklung bekannt, bei dem nur Weichpapierlagen umgeschlagen werden (deutsche Patentschrift 923 928).With regard to its electrical strength, this winding arrangement has advantages over the arrangement which consists of a transverse layering of hard paper and oil with relatively large layer thicknesses; However, it does not come close to the extremely favorable values which the soft paper insulation arrangements soaked in oil have. Furthermore, a similar winding structure for voltage converters with a constant length of layer winding is known in which only soft paper layers are turned over (German patent specification 923 928).

Zur radialen Herausführung des Wicklungsendes ist zwischen den umgeschlagenen Lagenenden ein trichterförmiger Ausschnitt belassen, in dem der mit Weichpapier umwickelte Leiter für die Herausführung gesteckt ist.For the radial lead out of the winding end there is a between the folded layer ends Leave the funnel-shaped cutout, in which the conductor wrapped with soft paper for the lead out is plugged.

Die ebenfalls eingerissene Papierisolation der Herausführung ist mit deir umgeschlagenen Lagenisolation überlappt gewickelt.The also torn paper insulation of the lead-out is with the ply insulation folded over overlapped wrapped.

Diese Ausführung ist für Hochspannungstransformatoren großer Leistung und hoher Spannung — also mit großen Massen — ungeeignet, weil die Weichpapierisolation nicht die ausreichende Festigkeit aufweist.This version is for high-voltage transformers of high power and high voltage - So with large masses - unsuitable because the soft paper insulation does not have sufficient strength having.

Außerdem weisen die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungen den entscheidenden Nachteil auf, daß öl nicht durch die Wicklung hindurchströmen kann. Diese Lösung ist also auf Wicklungen mit relativ kleiner Verlustleistung beschränkt. In addition, the two embodiments described above have the decisive disadvantage that oil cannot flow through the winding. This solution is therefore limited to windings with a relatively low power loss.

Es ist aber auch bereits eine Anordnung bekannt, wo die mit kontinuierlich verkürzter Lagenlänge ausgeführte Wicklung von einem auf ein Trägerrohr ge wickelten Isolaticvnspelz aus Weichpapier umgeben ist. Bei dieser Anordnung sind die Weichpapierwikkel, die zwischen den einzelnen Lagen liegen und die die Lageniänge überschreiten, zu Winkelringen umgerissen. Gleichzeitig sind die axialen Enden des Isolierpelzes zu mehreren Winkelringen umgerissen, wobei die Lage dieser Winkelringe so gewählt wurde, daß sie gegenüber den Winkelringen der Wicklung axial versetzt sind (deutsche Patentschrift 925 187). However, an arrangement is already known in which the winding, which is carried out with a continuously shortened layer length, is surrounded by an insulating sheet made of soft paper wound on a carrier tube. With this arrangement, the soft paper rolls which lie between the individual layers and which exceed the length of the layer are torn to form angular rings. At the same time, the axial ends of the insulating fur are outlined to form several angular rings, the position of these angular rings being chosen so that they are axially offset with respect to the angular rings of the winding (German patent specification 925 187).

Um das Wicklungsende herausfuhren zu können, wurde der Isolationspelz ringförmig aufgeschnitten In order to be able to pull out the end of the winding , the insulation fur was cut open in a ring

und die Weichpapierschichten in ringförmigen Treppen gleichfalls winkelringförmig umgerissen. Die so entstandenen rohrförmigen Ansätze können mit den Rohren der Kondensatordurchführung verlappt werden. Außerdem wurden bei dieser Ausführung auch schon leitende Folien eingewickelt, um deren Ränder Weichpapierschichien umgeschlagen sind.and the layers of soft paper in ring-shaped steps are also outlined in an angular ring shape. The so The resulting tubular extensions can be lapped with the tubes of the condenser bushing. In addition, conductive foils have already been wrapped around the edges of this design Soft paper sheets are turned over.

Diese Anordnung hat, wird sie bei extrem hohen Spannungen, z. B. bei Spannungen größer 1 MV angewardt, zwei Unzulänglichkeiten. Zunächst ist zu verzeichnen, daß die Isolationsanordnung in dem besonders kritischen Gebiet des Trichters mit angemessenen Toleranzen und ohne Verwendung von Klebstoffen schwierig herstellbar ist. Außerdem nimmt die Wicklung bei der genannten Spannung bereits derartige Ausmaße und der Wicklungspelz derartige Stärken an, daß seine mechanische Festigkeit, insbesondere in dem durch die trichterförmigen Aussparungen im Querschnitt geschwächten Bereich nicht mehr gewährleistet ist. Bei der Leurteilung des zuletzt genannten Nachteile? "nuß man berücksichtigen, daß die Masse des Isolatiunspelzes bei einem Prüftransformator der genannten Spannung etwa 2 Mp betragen kann und daß die äußeren Schichten des Isolationspelzes im Bereich der trichterförmigen Aussparung nur noch ungefähr lO°/o der Gesamtlänge des Isolationspelzes ausmachen, während der Rest ausgespart werden muß, um die Durchführung aufnehmen zu können.This arrangement has, it is used at extremely high voltages, e.g. B. Applied for voltages greater than 1 MV, two shortcomings. First of all, it should be noted that the insulation arrangement in the special critical area of the funnel is difficult to manufacture with reasonable tolerances and without the use of adhesives. Also takes the winding at the stated voltage already has such dimensions and the winding fur such Strengths that its mechanical strength, especially in that due to the funnel-shaped recesses the area weakened in the cross-section is no longer guaranteed. When assessing the last mentioned disadvantages? "you have to take into account that the mass of the Isolatiunspelzes in a test transformer the said voltage can be about 2 Mp and that the outer layers of the Insulation fur in the area of the funnel-shaped recess is only about 10% of the total length of the insulation fur, while the rest must be left out for the implementation to be able to record.

Ferner bekannt ist es (französische Patentschrift 939 858 und deutsche Patentschrift 1213 911) Maßnahmen vorzusehen, um durch spannungssteuernde Beläge in der Weichpapierisolation eine gleichmäßige Beanspruchung der Weichpapier-Öl-Kombination zu erzielen. Dabei sind diese Beläge auch an Zwischenpotentiale angelegt.It is also known (French patent specification 939 858 and German patent specification 1213 911) measures to be provided in order to achieve a uniform layer through stress-controlling coatings in the soft paper insulation To achieve stress on the soft paper-oil combination. These coverings are also at intermediate potentials created.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Wicklungsanordnung für einen Transformator höchster Spannung zu schaffen, der die Einhaltung eines möglichst geringen Abstandes zwischen Wicklung und Gefäß durch Verwendung einer Weichpapierisolationsanorinung am die Wicklung gestattet. Dabei sollen Mittel zur mechanischen Verfestigung des Isolierstoffpelzes angewandt werden, die es ei möglichen, den Isolierstoffpelz an einer Stelle derart aufzuschneiden, dals ein trichterförmiger Ausschnitt zur Aufnahme der Kondensatordurchführung entsteht.It is the object of the invention to provide a winding arrangement for a transformer with the highest voltage to create the maintenance of the smallest possible distance between the winding and the vessel by using a soft paper insulation arrangement on the winding. This should Means for mechanical consolidation of the insulating material are used, which make it possible To cut the insulating material fur at one point in such a way that a funnel-shaped cutout is used The condenser bushing is accommodated.

Diese Aufgabe wird bei einem Hochspannungstransformator der eingangs beschriebenen Art erfi·.-dungsgemäß dadurch gelöst, daß am äußeren Umfang des Isolationspelzes sich ein als Potentialring wirkender ringförmiger Körper anschmiegt, der den trichterförmigen Ausschnitt am Isolationspelz begrenzt und an dem den Isolationspelz umschlingende Spannbänder oder dergleichen Mittel angreifen. Um den spannungsmäßig besonders kritischen Bereich des Trichters besser steuern zu können, werden vorteilhafterweise auch in den Trichter weitere Potentialringe eingebaut. Wurden in den Isolationspelz halbleiteude oder leitende Folien eingewickelt, um die Spannungsverteilung über dem Pelz zu steuern, so empfiehlt eu sich, die Potentialringe jeweils in der Ebene in dem Trichter anzuordnen, in denen die Folien liegen.This object is in accordance with the invention in the case of a high-voltage transformer of the type described at the outset solved in that on the outer circumference of the insulating fur as a potential ring acting ring-shaped body that delimits the funnel-shaped cutout on the insulation fur and on which tightening straps or similar means that wrap around the insulating fur. Around To be able to better control the area of the funnel, which is particularly critical in terms of tension, is advantageous further potential rings are also built into the funnel. Were in the isolation fur semiconducting or conductive foils wrapped to control the tension distribution across the fur, eu recommends placing the potential rings in the To arrange level in the funnel in which the foils are located.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Folien mit den äquivalenten Lagen der Hochspannungswicklung einerseits und mit den Potentialringen andererseits zu verbinden. Die Verbindung der Folien mit den Potentialringen kann derart erfolgen, daß die Folien um die Potentialringe umgeschlagen werden.It is particularly advantageous to use the films with the equivalent layers of the high-voltage winding on the one hand and to connect with the potential rings on the other hand. The connection of the foils with the potential rings can be done in such a way that the foils are turned over around the potential rings.

Der weiteren spannungsmäßigen Verbesserung dient auch, wenn die Potentialringe mit Weichpapierschichten umhüllt werden. Dabei ist es vorteilhaft, sowohl bei der Umhüllung der Potentialringe mit dem Weichpapier als auch bei allen anderen Bearbeitungsgängen des Isolationspelzes auf die Verwendung von Klebstoffen zu verzichten, da Klebstoffne-The further improvement in terms of tension is also used if the potential rings are covered with layers of soft paper be enveloped. It is advantageous here both when encasing the potential rings the soft paper as well as in all other processing steps of the insulation fur on the use to refrain from using adhesives, as

ster in den sonst homogenen Isolierstoffwickel die Isoiationseigenschaften desselben verschlechtern. Die Potentialringe werden am günstigsten so gestaltet, daß sich bei orthogonaler Projektion ein Kreis ergibt.ster in the otherwise homogeneous insulation winding deteriorate the insulation properties of the same. the Potential rings are best designed in such a way that an orthogonal projection results in a circle.

Es ist zwar bereits ein elektrischer Hochspannungsapparat mit Gießharzisolation bekannt, dessen die Wicklung umhüllender Isolierstoffkörper radial am Wicklungsumfang einen trichterförmigen Ausschnitt aufweist, in der eine Durchführung hineinragt (österreichische Patentschrift 196 004).Although it is already known a high-voltage electrical apparatus with cast resin insulation, its the winding enveloping insulating body radially on the winding circumference a funnel-shaped cutout has, in which a passage protrudes (Austrian patent 196 004).

Dieser Hochspannungsapparat weist aber keine ölgetränkte Weichpapierisolation auf; Mittel zur Verfestigung einer solchen Weichpapiei isolation sind mithin nicht nötig. Eine solche Isolationsanordnung ist auch nur für kleinere Hochspannungsapparate relativ kleiner Spannung geeignet, nicht zuletzt deshalb, weil die Abführung von Verlustleistung nur in geringem Maße möglich ist.However, this high-voltage apparatus has no oil-soaked soft paper insulation; Means of solidification Such a soft paper isolation is therefore not necessary. One such isolation arrangement is also only suitable for smaller high-voltage apparatuses of relatively low voltage, not least because the dissipation of power loss is only possible to a small extent.

An Hand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Figur zeipt den Aktivtei! eines Hochspannungsprüftransformators, der zur Erzeugung einer Spannung großer 1 MV bestimmt ist.An exemplary embodiment of the invention is described with the aid of a drawing. The figure shows the active part! of a high-voltage test transformer, which is used to generate a voltage of large 1 MV is determined.

Auf einem Mantelkern 1 ist eine Hochspannung wicklung 2 montiert, die von einem aus Weichpapier gewickelten Isolationspelz3 umgeben ist. Durch Umreißen der Lagenisolation der Wicklung sowie durch Umreißen der axialen Enden des Isolationspelzes 3 wurde erreicht, daß die Hochspannungswicklung allseitig mit Weichpapier umhüllt ist.On a jacket core 1, a high voltage winding 2 is mounted, which is made of soft paper wrapped insulating fur3 is surrounded. By outlining the layer insulation of the winding and by outlining the axial ends of the insulation fur 3 it was achieved that the high-voltage winding is covered on all sides with soft paper.

Zur Herausführung der Spannung aus dieser Isolationsanordnung ist der Isolationspelz im rechten Winkel zur Mantelkernebene ringförmig aufgeschnitten, so daß ein Trichter 4 im Isolationspelz entsteht, in den ein Teil einer Kondensatordurchführung gesteckt wird. Im Isolationspelz 3 wurden leitfähige Folien 5 ein- bzw. aufgewickelt, die die Spannungsverteilung im Pelz steuern. Diese Folien sind auch in dem Bereich der Winkelringe mit umgeschlagen und stehen mit den äquivalenten Lagen der Hochspannungswicklung in galvanischer Verbindung. Damit wird auch die Steuerung der Isolationsanordnung in axialer Richtung bewirkt, was mit Rücksicht darauf, daß sich auch in diesem Bereich die ölein- und ölausirittskanäle befinden, besonders wichtig ist. Um den Isolationspelz 3 zusammenzuhalten und die an den Rändern des Trichters 4 verbleibenden schmalen Weichpapierbahnen vor Zerstörung zu schützen, ist ein Ring 6 vorgesehen, der den Trichter 4 umgibt und sich an den Isolationspelz 3 anschmiegt. An diesem Ring 6, der im Ausführungsbeispiel als Potentialring ausgebildet ist, und auf Endpotential liegt, greifen Spannbänder 7 an, die den Isolationspelz 3 umschlingen und den Ring 6 auf denselben ziehen. Der Ring 6 trägt an den, den Spulenpreßmitteln zugewandten Seiten Laschen 8, die dazu dienen, den Ring 6 mit den Spulen- bzw. Kernpreßmitteln zu verbinden.To lead the voltage out of this insulation arrangement, the insulation fur is in the right Angle to the sheath core plane cut open in a ring, so that a funnel 4 is created in the insulation fur, into which part of a condenser bushing is inserted. Conductive foils were placed in the insulation fur 3 5 wound or wound, which control the tension distribution in the fur. These slides are also in the area of the angle rings with folded over and stand with the equivalent layers of the high-voltage winding in galvanic connection. This also enables the control of the insulation arrangement in axial direction causes what with consideration that the oil inlet and oil outlet channels are also in this area is particularly important. To hold the insulation fur 3 together and the to protect the edges of the funnel 4 remaining narrow soft paper webs from destruction a ring 6 is provided which surrounds the funnel 4 and clings to the insulating fur 3. At this Ring 6, which is designed as a potential ring in the exemplary embodiment and is at the end potential, engage Tensioning straps 7, which wrap around the insulating fur 3 and pull the ring 6 onto the same. The ring 6 carries on the sides facing the Spulenpreßmittel tabs 8, which serve to hold the ring 6 with to connect the coil or core pressing means.

Damit wird es möglich, den Ring 6 trotz erheblich ϊγ Spannkräfte relativ schwach auszubilden. DieThis makes it possible to form the ring 6 relatively weak despite considerable ϊγ tension forces. the

Spannbänder 7, die im Ausführungsbeispiel mit dem Ring 6 durch schnallena^rtige Verschlüsse verbunden sind, werden mittels Schnappverschlüssen gespannt, die auf der der trichterförmigen Aussparung entgegengesetzten Seite des Isolationspelzes 3 angeordnet sind. Als Spannbänder 7 werden aus Textilien bestehende Gurte eingesetzt, womit gewährleistet wird, daß keine Kurzschlußwindung entsteht. Da der Ring 6 mittels der Laschen 8 mit dem Kern verbunden ist, ist auch dessen Potential eindeutig festgelegt. Es ist al er auch möglich, diesem Ring 6 ein von Erdpotential abweichendes Potential zuzuordnen.Tensioning straps 7, which are connected in the exemplary embodiment with the ring 6 by schnallena ^r term closures, are tensioned by means of snap fasteners, which are arranged on the opposite side of the funnel-shaped recess of the insulating fur. 3 Straps made of textiles are used as tensioning straps 7, which ensures that no short-circuit winding occurs. Since the ring 6 is connected to the core by means of the tabs 8, its potential is also clearly defined. It is al he also possible to assign this ring 6 a potential other than earth potential.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. High-voltage transformer, whose high-voltage winding is made of a soft paper wrapped insulating fur is surrounded, which is so ring-shaped at one point on its circumference is cut so that a funnel-shaped cutout is created in the insulating fur, in which a part a condenser bushing protrudes, d a - ίο characterized by that on the outer A ring-shaped body, acting as a potential ring, hugs the perimeter of the insulation fur, which delimits the funnel-shaped cutout on the insulation fur and on which the insulation fur Attack encircling straps or similar means.

2. High voltage transformer according to claim 1, characterized in that in the funnel-shaped section of the insulation fur further potential rings are arranged.

3. High voltage transformer according to claim 2, characterized in that the potential rings each arranged in a plane of the insulating fur in the funnel-shaped cutout in which there is a conductive or semiconductive coating.

4. High voltage transformer according to claim 3, characterized in that the potential rings are connected to the conductive coating in such a way that the conductors? ■; Coating has wrapped around the potential rings.

5. High voltage transformer according to claim 3, characterized in that the conductive Coverings in the area of the axial ends of the insulating fur formed into angular rings galvanically connected to the layers of the high-voltage winding that are associated with each other in terms of potential are.

6. High voltage transformer according to claim 4, characterized in that around the Potential rings the cut layers of the insulation fur are knocked out.

7. High-voltage transformer according to one of claims 2 to 6, characterized in that that the potential rings are designed in such a way that a circle results when projected perpendicularly.