DE1816492A1

DE1816492A1 - Winding for transformers, inductors and similar devices with high DC voltage potential

Info

Publication number: DE1816492A1
Application number: DE19681816492
Authority: DE
Inventors: Werner Widmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1968-12-23
Filing date: 1968-12-23
Publication date: 1970-08-06
Also published as: FR2026886B1; GB1299197A; DE1816492B2; FR2026886A1; CH501301A

Description

Licentla Patent-Verwaltungs-GnibH Prankfurt/r-feLxn, Theodor-Stern-Kai 1Licentla Patent-Verwaltungs-GnibH Prankfurt / r-feLxn, Theodor-Stern-Kai 1

Γ»Hr. L 26/288 Frankfurt, den 20. Dez. 1968 Γ »Mr. L 26/288 Frankfurt, December 20, 1968

HE/P-FST/Lehmann/hkHE / P-FST / Lehmann / hk

Wicklung für Transformatoren, Drosselspulen und dgl. Geräte mit hohem Gleichspaimungspotontial Winding for transformers, reactors and the like. Devices with high direct voltage potential

Die vorliegende Erfindung betrifft Wicklungen für Transformatoren, Drosselspulen und dgl. Geräte mit hohem Gleiclispannungspotential, insbesondere für HGtI-Anlagen, bei denen die Wärme durch zirkulierendes öl abgeführt wird.The present invention relates to windings for transformers, reactors and the like. Devices with high track voltage potential, especially for HGtI systems in which the heat circulates through oil is discharged.

Die Isolierung der Wicklungen, Ableitungen usw. innerhalb von Transformatoren, Drosselspulen, Heßwandlern usv/. für hohe Wechselspannungen wird im allgemeinen durch die Reihenschaltung von freien ölstrecken und Isolierbarrieren, die aus Papier, Preßspan, Hartpapier usw. bestehen, gebildet· Beim Anlegen einer Wechselspannung teilt sich diese dann auf die einzelnen Isolierschichten im Verhältnis der Dielektrizitätskonstan ten und der jeweiligen Dicke der Isolierschichten auf.The insulation of the windings, down conductors, etc. within transformers, reactors, Hess transformers usv /. for high AC voltages is generally through the series connection of free oil sections and insulating barriers made of paper, pressboard, hard paper etc. exist, formed · When an alternating voltage is applied, this is then divided between the individual insulating layers in the ratio of the dielectric constants and the respective thickness of the insulating layers.

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Da die Dielektrizitätskonstanten von öl und der für die Isolierbarrieren verwendeten Materialien sich nur etv/a im Verhältnis 1:2 unterscheiden, liegen hier die durch die unterschiedlichen Dielektrizitäts- ^ konstanten verursachten Feldverzerrungen in mäßigen Grenzen.Since the dielectric constants of oil and the materials used for the insulating barriers only differ by a ratio of 1: 2, the field distortions caused by the different dielectric constants are within moderate limits.

Wird dagegen ein aus der Reihenschaltung verschiedener Materialien gebildetes Dielektrikum mit Gleichspannung beansprucht, dann teilt sich, wenn die Gleichspannung genügend lange anliegt, diese entsprechend den spezifischen V/iderständen auf die einzelnen Isolierschichten auf. Da sich die spezifischen Widerstände der oben aufgezählten in Betracht kommenden Isolierna-P terialien sehr stark voneinander unterscheiden können Unterschiede von 1:100 sind hierbei durchaus möglich -, ergeben sich dann entsprechend große Unterschiede in den innerhalb der einzelnen Isolierschichten auftretenden Feldstärken.On the other hand, it becomes a different one from the series connection Materials formed dielectric stressed with direct voltage, then divides when the direct voltage is applied for a long enough time, this according to the specific resistance on the individual insulating layers on. Since the specific resistances of the Isolierna-P materials can differ greatly from one another. Differences of 1: 100 are quite possible here -, there are then correspondingly large differences in those occurring within the individual insulating layers Field strengths.

Besteht das Dielektrikum in der bei V/echselspannung üblichen Technik aus in Reihe geschalteten ölkanälen mitDoes the dielectric consist of the usual V / echselvoltage? Technology from oil channels connected in series with

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dazwischenliegenden Isolierbarrieren aus Prpier, dann fällt "hoi Beanspruchung mit Gleich π immure nahezu die cosamte Spannung am Papier ab, da äov Isolationswiderstand von Papier etwa 100 rr.al höher als der von öl ist. AIp Folgerung ergibt sich hieraus, daß nan die Dicke aller Isolierhnr^ieren aus Papier in diesem Falle nindestons ρ ο groß v:ählen nüßte, daß diese allein die ge rar te Gleichspannung InI ton körnen.intermediate insulating barriers from Prpier, then falls "hoi stress with equal π immure almost cosamte voltage at the paper from as äov insulation resistance of paper about 100 rr.al higher than that of oil. AIP conclusion follows from this that nan the thickness of all Insulating rings made of paper in this case at least ρ ο large v: it needed to be that these alone can handle the rare DC voltage InI ton.

Bei einer Transformatorwicklung läßt sich diese Forderung in der Isolierung den Streukanals zwar ohne weiteres leicht erfüllen, nicht dagegen in der sogenannten Randfeldisolation. Da das öl boi Transformatoren nicht nur zur Isolierung, sondern vor allⁿn auch zur Kühl-.ir.g der Vicklun^r. ii^nt, nüssen di*? Irclierbarrieren an den V.'icklung^ordon so nu:'g«bilcot sein, daß zv/ischen dioden durch;"ⁿhende Kühlkanal⁰ vorhanden sind, im den Έ)ϊη- tuicl Austritt dos Öles in die Wicklungen zu ermöglichen.In the case of a transformer winding, this requirement can easily be met in the insulation of the leakage channel, but not in the so-called edge field insulation. Since the oil-boi n transformers not only for isolation, but above all also for the ⁿ ^ r Vicklun cooling .ir.g. ii ^ nt, nuts di *? Irclierbarrieren to the V.'icklung ^ ordon so nu: 'g' be bilcot that zv / regard diode by; ^"n immediate cooling channel ⁰ are provided to enable, in the Έ) ϊη- tuicl outlet dos oil into the windings.

Als Beispiel zeigt Fig. 1 die Randfeldisolier-ang einer axial fortschreitenden Röhrenwicklung, Fig. 2 dieAs an example, Fig. 1 shows the edge field isolation ang axially advancing tube winding, Fig. 2 the

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Randfeldisolierung einer Lagenwicklung in der für Drehstrom-Transforniatoren vielfach üblichen Bauweise. In beiden Fällen ist zwischen den Wicklungsenden und Erde längs den mit 1 bezeichneten Strecken ein durchgehender freier ölweg vorhanden, zu dem lediglich die Drahtisolation 2 der Eingangswindungen · als festes Isoliermaterial in Reihe geschaltet ist. Befindet sich dann die Wicklung auf einem hohen Gleichrvpannungspoteötial, so wird die Gleichspannung im Bereich der Wicklungsenden zu einem erheblichen" Teil an der aus Papier bestehenden Drahtisolation abfallen. Da man schon allein aus thermischen Gründen die Drahtisolation nicht beliebig verstärken kann,bildet d:.<? Beherrschung der in dieser bei Gleichspannung auftretenden Beanspruchung für solche Transformatoren ein erhebliches Problem.Edge field insulation of a layer winding in the design often common for three-phase transformers. In both cases there is between the winding ends and earth along the lines marked 1 there is a continuous free oil path to which only the wire insulation 2 of the input turns is connected in series as a solid insulating material. If the winding is then at a high DC voltage potential, the DC voltage will be in the area of the winding ends to a significant "part" of the wire insulation made of paper fall off. Because for thermal reasons alone, the wire insulation cannot be reinforced at will can, forms d:. <? Mastery in this at DC voltage occurring stress for such transformers a significant problem.

Eine Abhilfe v.'ird bei einer Wicklung für Transformatoren, Drosselspulen und dgl. Geräte, die'betriebsmäßig auf hohen Gleichspannungspotential liegen, insbesondere für HGÜ-Anlagen, und bei denen die Wärme durch zirkulierendes öl abgeführt wird, erfindungsge-A remedy is given in the case of a winding for transformers, Choke coils and the like. Devices that are operationally are on high DC voltage potential, especially for HVDC systems, and where the heat is discharged by circulating oil, according to the invention

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maß dadurch erreicht, daß in den Bereichen, in denen das öl in die Wicklung eintritt bzw. sie verläßt, eine oder mehrere blanke auf dem Potential des jeweiligen Wicklungsendes befindliche Elektroden angeordnet sind.measured by the fact that in the areas in which the oil enters or leaves the winding, a or several bare electrodes located at the potential of the respective winding end are arranged are.

Durch diese gemäß der Erfindung vorgesetzten Elektroden wird das in die Wicklung eintretende öl schon auf das Wicklungspotential angehoben, so daß die sonst über der relativ schwachen Drahtiso-lation auftretende Gleichspannungspotentialdifferenz verschwindet.By means of these electrodes provided according to the invention the oil entering the winding is already raised to the winding potential, so that the otherwise over the relatively weak wire insulation occurring DC voltage potential difference disappears.

Praktische Beispiele für die Anwendung des Erfindungsgedankens zeigen die Ifig« 3 ¹^d 6. Die Hochspannungswicklung ist mit 3 bezeichnet. Sie ist an ihren Enden mit Schirmringen 4- versehen. Die teilweise blanke Steuerelektrode zur Potentialsteuerung der Gleichspannung im öl ist mit 5 bezeichnet. Sie ist für Wechselr.trosnrorgänge im Feldschatten zwischen Wicklung und Schirmring angeordnet. In Fig. 4- ist außerhalb der auf Gleiehspannuügspotential befindlichen Wicklung 3 ein kapazitiver Steuerschild 5 vorhanden, der zunächst zur Potentialsteuerung bei transienten Vorgängen dient. Dieser Steuerschild hat auf seiner Innenseite_? also zwischen Wicklung undPractical examples for the application of the concept of the invention are shown in Ifig «3 ¹ ^ d 6. The high-voltage winding is denoted by 3. It is provided with shield rings 4- at its ends. The partially bare control electrode for controlling the potential of the direct voltage in the oil is denoted by 5. It is arranged in the field shadow between the winding and the shield ring for alternating flow processes. In Fig. 4-, a capacitive control plate 5 is present outside of the winding 3, which is at equi-voltage potential, which is initially used to control the potential during transient processes. This tax label has on its inside _? so between winding and

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Schild, eine über den ganzen Umfang reichende nichtisolierte Zone, an der das in die Wicklung eintretende bzw. aus der V/icklung austretende Öl vorbei strömt und auf das Gleichnpannungspotential des Schildes aufgeladen wird. Die Beispiele nach den Fig. 3 und 4- eignen sich vor allen für axial fortschreitende Röhrenwicklungen. Weitere Beispiele für Lagenwicklungon zeigen die Fig. 5 und 6. In allen gezeigten Beispielen ist die blanke Elektrode so angeordnet, daß sie bei kurzzeitigen Überspannungen, bei denen sich eine kapazitive Feldaufteilung im Dielektrikum ergibt, weitgehend im Feldschatten liegt.Shield, a non-insulated area that extends over the entire circumference, where that which enters the winding or oil escaping from the winding flows past and is charged to the DC voltage potential of the shield will. The examples according to FIGS. 3 and 4 are particularly suitable for axially advancing tube windings. Show more examples of layer wrapping 5 and 6. In all the examples shown, the bare electrode is arranged so that it is at short-term overvoltages, which result in a capacitive field distribution in the dielectric, largely lies in the field shadow.

Bei fortlaufend gewickelten Lagenwicklungen kannees auch zweckmäßig sein, die blanken Steuerelektrode gemäß Fig. 7 zwischen den jeweils miteinander verbundenen Lagenenden vorzusehen.In the case of continuously wound layer windings, it may also be useful to use the bare control electrode in accordance with Fig. 7 to be provided between the respective interconnected layer ends.

Insbesondere bei Lagenitficklungen kann es auch vorteilhaft sein, als Steuerelektrode ein sehr hochohmiges Leitpapier oder dgl. zu verwenden, dessen spezifischer Widerstand so gewählt ist, daß dieses Leitpapier bei mit 50 Hz oder höheren Frequenzen verlaufenden Span-It can also be advantageous, particularly in the case of Lagenitficklungen Be to use a very high-resistance conductive paper or the like as the control electrode, its more specific Resistance is chosen so that this guide paper runs at 50 Hz or higher frequencies

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nungen als nichtleitend wirkt und dementsprechend nur bei Gleichspannung die Potentialverteilung bofeir.flußt. Wird ein solcher Leitbelag 6 gemäß Fig. 8 genügend weit axial längs der Lage vorgezogen, dann sinkt wegen der großen Fläche zwischen Leitbelag und Wicklurg der Ir olationswiderstand zwischen beiden schließlich soweit ab, daß bei Gleichspannung die Fotentialdifferenz über d«r~" Isolierung 7 hinreichend klein wird, auch wenn man der. Leitbelag an die Wicklung gar nicht anlenkt. Der Vorteil dieser Lösimg liegt dirin, daß das Leitpapier lediglich bei der dauernd anliegenden Gleichspannung "kurzgeschlos sen" ist, während es vor allein bei kurzzeitigen "Stoß spannungen nach wie vor zur Erhöhung der Spannungr,festig keit beiträgt. Ist der spezifische Widerstand des vo~fur baren Leitpapiers oder dgl. zu gering, so ist eine Ar.-gleichung an die gestellten Bedingungen möglich, ind^n man das Papier nit schmalen in Urnfangsrichtung verlaufenden Schlitzen versieht und so den Widerstand in axialer Richtung vergrößert.voltage acts as non-conductive and accordingly the potential distribution only bofeir.flusst with DC voltage. If such a conductive coating 6 according to FIG. 8 is pulled sufficiently far axially along the position, then because of the large area between the conductive coating and winding the resistance between the two finally drops so far that with direct voltage the photodifference across the insulation 7 is sufficient The advantage of this solution is that the conductive paper is only "short-circuited" when the DC voltage is continuously applied, while it is still as before only with brief "surge voltages contributes to increasing tension, strength. Is the resistivity of the vo ~ for cash guidance paper or the like. Too low, then a ar. equation possible to the sensed conditions, ind ^ one nit n the paper narrow bands in Urnfangsrichtung extending slots and increases as the resistance in the axial direction .

7 Seiten Beschreibung 4 Patentansprüche7 pages of description 4 claims

7 Blatt Zeichnungen mit 8 Figuren7 sheets of drawings with 8 figures

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Prankfurt / Main, Theodor-Stern-Kai Erf.Nr. L 26/288 "Prankfurt, 'the 20 · Dec. 1968' ■ HE / P-PST / Lehmann / hk patent claims

1. Winding for transformer transformers, choke coils and the like. Devices that operate on a high DC voltage potential, especially for HVDC systems, and in which the heat is dissipated by circulating oil, characterized in that in the areas in which the oil enters or leaves the winding, one or more bare ones at the potential the respective winding end located electrodes are arranged.

2. Winding according to claim 1, characterized in that the bare electrodes are arranged so that they are in the Peldschatten during transient processes.

3. Winding according to claim 1 or 2, characterized in that that the bare control electrodes from high resistance Conductive paper or the like. Are in the cooling duct

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is arranged within the winding and is only linked to the DC voltage potential of the winding via the insulation resistance of the insulating layer between the conductive layer and the winding, where- * with the DC voltage drop across this conductive layer *

. pier is determined by appropriate dimensioning of the area of the guidance paper. -

4. winding according to claim 3, characterized in that that the necessary resistance in the axial direction of the high-resistance conductive coating by in the circumferential direction running slits narrow width is set.

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