DE1816492C - Wicklung fur betriebsmäßig auf hohem Gleichspannungspotential liegende Transfor matoren, Drosselspulen u dgl Gerate - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wicklung für Drahtisolation abfallen. Da man schon allein aus betriebsmäßig auf hohem Gleichspannungspotential thormischen Gründen die Drahtisolation nicht belie* liegende Transformatoren, Drosselspulen und der- big verstärken kann, bildet die Beherrschung der in gleichen Geräte, insbesondere für Hochspannung»- dieser bei Gleichspannung auftretenden Beanspru-Gleichstrom-Übertragungsanlagen, bei der die Wärme 5 chung für solche Transformatoren ein erhebliches

durch in KUhlkanüle zirkulierendes öl abgeführt wird. Problem.

Die Isolierung der Wicklungen, Ableitungen usw. Eine Abhilfe wird bei einer Wicklung fUr betriebs-

innerhalb von Transformatoren, Drosselspulen, Meß- müßig auf hohem Gleichspannungspotential liegende

wandlern usw. für hohe Wcschselspannungen wird im Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen

allgemeinen durch die Reihenschaltung von freien io Geräte, insbesondere für Hochspannungs-Gleich-

ölstrecken und Isolierbarrieren, die aus Papier, Preß- > strom-Ubertragungsanlagen, bei der die Wärme

span, Hartpapier usw. bestehen, gebildet. Beim An- durch in Kühlkanälen zirkulierendes öl abgeführt

legen einer Wechselspannung teilt sich diese dann auf wird und bei der in den Bereichen, in denen das öl

die einzelnen Isolierschichten im Verhältnis der in die Wicklung eintritt bzw. sie verläßt, Elektroden

Dielektrizitätskonstanten und der jeweiligen Dicke 15 angeordnet sind, die sich auf dem Potential des

der Isolierschichten auf. Da die Dielektrizitäts- jeweiligen Wicklungsendes befinden, erfindungs-

konstanifin von öl und der für die Isolierbarrieren gemäß dadurch erreicht, daß die Elektroden blank

verwendeten Materialien sich nur etwa im Verhältnis und so angeordnet sind, daß sie bei transienten Vor-

1 : 2 unterscheiden, liegen hier die durch die unter- gangen im Feldschatten von in den Randfeldbereichen

schiedlichqn Dielektrizitätskonstanten verursachten ao angeordneten isolierten Steuerelektroden liegen.

Feldverzerrungen in mäßigen Grenzen. Durch diese gemäß der Erfindung vorgesehenen

Wird dagegen ein aus der Reihenschaltung ver- Elektroden wird das in die Wicklung eintretende öl schiedener Materialien gebildetes Dielektrikum mit schon auf das Wicklungspotential angehoben, so daß Gleichspannung beansprucht, dann teilt sich, wenn die sonst über der relativ schwachen Drahtisolation die Gleichspannung genügend lange anliegt, diese ent- as auftretende Gleichspannungspotentialdifferenz versprechend den spezifischen Widerständen auf die ein- schwindet.

zelnen Isolierschichten auf. Da sich die spezifischen Die höchsten im Betrieb auftretenden Spannungen Widerstände der oben aufgezählten in Betracht korn- sind bei Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsmenden Isoliermaterialien sehr stark voneinander anlagen jedoch ähnlich wie die bei Drehstromanlagen unterscheiden können — Unterschiede von 1: 100 30 durch Blitzschläge oder bei Schalthandlungen entsind hierbei durchaus möglich —, ergeben sich dann stehenden transienten Überspannungen. Die Randentsprechend große Unterschiede in den innerhalb feldisolierung von Hochspannungs-Gleichstromder einzelnen Isolierschichten auftretenden Feld- Übertragunpgeräten ist daher so zu gestalten, daß stärken. sie auch diesen Spannungsbeanspruchungen, bei

Besteht das Dielektrikum in der bei Wechsel- 35 denen sich eine rein kapazitive Spannungsaufteilung spannung üblichen Technik aus in Reihe geschalteten ergibt, gewachsen ist. Die Beherrschung dieser hohen ölkanälen mit dazwischenliegenden Isolierbarrieren transienten Überspannungen mit blanken Elektroden, aus Papier, dann fällt bei Beanspruchung mit Gleich- wie sie oben zur Steuerung des Oleichspannungsspannung nahezu die gesamte Spannung am Papier potciümls vorgeschlagen wurden, vürue jedoch erhebab, da der Isolationswiderstand von Γ ,.ψ, ; ο-.-.-a 40 liehe Schwierigkeiten bereiten, die sich dadurch urnhiifiJctr■ ■! b:^:h.; ;.'<> der w.v. ; :·ι ₂st. Als Folgerung gehen lasiiu, daß zusätzlich zu den für die Steuerung ergibt sich hieraus, daß man die Dicke aller Isolier- der Gleichspannungsverteilung dienenden blanken barrieren aus Papier in diesem Falle mindestens so Elektroden auch noch isolierte Steuerelektroden vorgroß wählen müßte, daß diese allein die gesamte gesehen werden, die der kapazitiven Feldsteuerung Gleichspannung halten können. 45 dienen und so angeordnet sind, daß die blanken

Bei einer Transformatorwicklung läßt sich diese Elektroden bei transienten Vorgängen im Feld-Forderung in der Isolierung des Streukanals zwar schatten der isolierten Elektrode liegen,
ohne weiteres leicht erfüllen, nicht dagegen in der Es ist zwar grundsätzlich bekannt, im Randfeldsogenannten Randfeldisolation. Da das öl bei Trans- bereich zur Potentialsteuerung besonders vorgezogene formatoren nicht nur zur Isolierung, sondern vor 50 Steuerelektroden zu verwenden. Aufgabe dieser Elekallem auch zur Kühlung der Wicklungen dient, troden war bisher jedoch stets eine rein kapazitive müssen die Isolierbarrieren an den Wicklungsenden Potentialsteuerung. Diese Steuereleketroden sollten so ausgebildet sein, daß zwischen diesen durchgehende hohe Feldgradienten an den Kanten der meist schwach Kühlkanäle vorhanden sind, um den Ein- und Aus- isolierten Wicklungsdrähte vermeiden. Sie sind daher tritt des Öles in die Wicklungen zu ermöglichen. 55 so ausgebildet, daß sie über die abzuschirmenden

Als Beispiel zeigt Fig. I die Randfeldisolierung Wicklungsenden in Feldrichtung hinausragen und auf

einer axial fortschreitenden Röhrenwicklung, F i g. 2 diese Weise die kapazitive Spannungsverteilung we-

die Randfeldisolierung einer Lagenwicklung in der sentlich verändern. Da an den Steuerelektroden selbst

für Drehstrom-Transformatoren vielfach üblichen im allgemeinen erhebliche Feldkonzentrationen auf-

Bauweise. In beiden Fällen ist zwischen den Wick- 60 treten, sind diese meist relativ stark isoliert. Dies ist

lungsenden und Erde längs den mit 1 bezeichneten bei der beabsichtigten kapazitiven Feldsteuerung ohne

Strecken ein durchgehender freier ölweg vorhanden, weiteres möglich, da durch die feste Isolierung der

zu dem lediglich die Drahtisolation 2 der Eingangs- Feldverlauf nur relativ wenig verändert, die elektrische

windungen als festes Isoliermaterial in Reihe geschal- Festigkeit in den hochbeanspruchten Bereichen da-

tet ist. Befindet sich dann die Wicklung auf einem 65 gegen wesentlich erhöht wird.

hohen Gleichspannungspotential, so wird die Gleich- Es ist allerdings auch bekannt, sehr scharfkantige

Spannung im Bereich der Wicklungsenden zu einem Elektroden, z. B. aus dünnen Folien bestehende

erheblichen Teil an der aus Papier bestehenden Schilde, an ihren Rändern durch blanke Elektroden

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abzuschirmen. Diese blanken Elektroden können je· doch wegen ihrer begrenzten Spanaungsfestigkelt nicht allein angewendet werden, sondern sie sind wiederum durch noch weiter vorgeschobene Isolierte Elektroden, die ebenfalls eine kapazitive Feldsteuerung be- s wirken, abgeschirmt.

Praktische Beispiele für die Anwendung des Erfindungsgedankens zeigen die F i g. 3 bis 6. Die Hochspannungswicklung ist mit 3 bezeichnet. Sie ist an ihren Enden mit isolierten Steuerelektroden 4 ver- to sehen. Die teilweise blanke Steuerelektrode zur Potentialsteuerung der Gleichspannung im öl ist mit 5 bezeichnet. Sie ist fUr Wechselstromvorgänge im Fddschatten zwischen Wicklung und Schirmring angeordnet In F i g. 4 ist außerhalb d~r auf Gleich- >s Spannungspotential 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 und Schild, eine Über den ganzen ao Umfang reichende nichtisolierte Zone, an der das in die Wicklung eintretende bzw. aus der Wicklung austretende öl vorbeiströmt und auf das Gleichspannungspotential des Schildes aufgeladen wird. Die Beispiele nach den F i g. 3 und 4 eignen sich vor allem as für axial fortschreitende Röhrenwicklungen. Weitere Beispiele für Lagenwicklungen zeigen die F ι g. 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.

Bei fortlaufend gewickelten Lagenwicklungen kann es auch zweckmäßig sein, die blanke Steuerelektrode gemäß Fig" wischen den jeweils miteinander verbundenen Lagenenden vorzusehen.

Insbesondere bei Lagenwicklungen kann es auch vorteilhaft sein, als Steuerelektrode ein sehr hochohn:i22s L:itpüp:sr od. dgl. zu verwenden, dessen bpezifischei Widerstand so gewählt ist, daß dieses Leitpapwr bei reit "0 Hz oder höheren Frequenzen verlautenden Spannungen als nichtleitend wirkt und dementsprechend nur bei Gleichspannung die Potentialverteilung beeinflußt. Wird ein solcher Leitbelag 6 gemäß Fig. 8 genügend weit axial längs der Lage vorgezogen, dann sinkt wegen der großen Fläche zwischen Leitbelag und Wicklung der Isolationswiderstand zwischen beiden schließlich so weit ab, daß bei Gleichspannung die Potenttaldifferenz über der Isolierung 7 hinreichend klein wird, auch wenn man den Leitbelag an die Wicklung gar nicht anlenkt. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß das Leitpapier lediglich bei der dauernd anliegenden Gleichspannung »kurzgeschlossen« ist, während es vor allem bei kurzzeitigen Stoßspannungen nach wie vor zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit beiträgt. Ist der spezifische Widerstand des verfügbaren Leitpapiers od. dgl. zu gering, so ist eine Angleichung an die gestellten Bedingungen möglich, indem man das Papier mit schmalen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen versieht und so den Widerstand in axialer Richtung vergrößert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wicklung für betriebsmäßig auf hohem Gleichspannungspotential liegende Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen Geräte, insbesondere für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen, bei der die Wärme durch in Kühlkanälen zirkulierendes öl abgeführt wird und in den Bereichen, in denen das öl in die Wicklung eintritt bzw. sie verläßt, Elektroden angeordnet sind, die sich auf dem Potential des jeweiligen Wicklungsendes befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (S) blank und so angeordnet sind, daß sie bei transienten Vorgängen im Feldschatten von in den Randfeldbereichen angeordneten, isolierten Steuerelektroden (4) liegen.

2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die blanken Elektroden aus hochohmigen Leitpapier od. dgl. bestehen, das in den Kühlkanälen innerhalb der Wicklung angeordnet ist und dessen Gleichsp:mvj;ii:i>jn>ta>iia! nur über den lsolation&wiuerstand der wischen Leitbelag und Wicklung vorhaudeu ■» Isolierschicht annähernd auf das Ο!είςη!ψ3ηίΐ·.ΐΓ.85μ>»επύα1 der Wicklung gebracht wird, wobei <J::r füdchspaniiu.i_&·- üDfall über dieser iso'ierscbkh; >'>irch en^-p'c chende Bemessung der Fläche des Leitpapiers bestimmt ist. *

3. Wicklung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in axialer Richtung notwendige Widerstand des hochohmigen Leitbelags durch in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze geringer Breite eingestellt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen