DE2035924B2 - Hochspannungswicklung fuer transformatoren mit spannungssteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungswicklung für Transformatoren, bei der zur Erhöhung der Stoßfestigkeit der Wicklung eine der Spannungssteuerung dienende, als isolierter Leiter ausgebildete Potentialsteuereinlage vorgesehen ist, die über mehrere der aktiven Windungen mitgewickelt und deren innerhalb der Wicklung liegendes Ende nicht an diese angeschlossen 1.,! (österreichische Patentschrift 262).

Zur Potentialsteuerung im stirnseitigen Endbereich von Wicklungen für Transformatoren und Drosselspulen sind neben Schirrnringen auch schon verstärkt isolierte Endwindungen bekanntgeworden, die als stromdurchflossene, offene Windungen ausgebildet wurden (österreichische Patentschrift 98 135).

Ferner ist bereits vorgeschlagen worden, im Endbereich von Lagenwicklungen verstärkt isolierte Leiter vorzusehen, die dem Zweck dienen, die Randfeldstärken vom dielektrisch schwächeren Kühlmittel weg in die feste, dielektrisch höher beanspruchbare Leiterisolation zu verlegen und damit auch bei geringeren Leiterabständen die erforderliche Spannungsfestigkeit zu erreichen. Hierbei wird der verstärkt isolierte Leiter in Ringform auf die oberste Windung der Wicklung aufgelegt, wobei sich jedoch insofern Schwierigkeiten ergeben, als sich eine exakte Anpassung des Durchmessers des verstärkt isolierten Leiters an den der benachbarten Windung nicht ohne weiteres erreichen läßt. Auch muß bei einer geschlossenen Ringform des verstärkt isolierten Leiters eine isolierte Trennstelle vorgesehen sein, um ein Kurzschließen der Windung zu vermeiden. Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist schon vorgeschlagen worden, den zur Spannungssteuerung verwendeten isolierten Leiter im Endbereich der Wicklung zusammen mit den letzten Windungen zu wickeln, so daß sich eine toleranzlose Anpassung des nicht angeschlosi-enen Leiters an die stromdurchflossenen Windungen ergibt. Die Enden des Leiters liegen dabei zwischen den Windungen der Wicklung, so daß sich von selbst eine isolierende Trennstelle ergibt und ein Kurzschluß vermieden wird. Durch die österreichisehe Patentschrift 199 262 ist eine Hochspannungswicklung für Transformatoren mit Spannungssteuerung der Wicklung zur Erhöhung der Stoßfestigkeit bekanntgeworden, bei der zusammen mit den aktiven Windungen über mehrere Windungen Potential-

steuereinlagen mitgewickelt sind, die einseitig und nur an einem Punkt mit einer aktiven Windung verbunden und am anderen Ende offen sind, die Potentialsteuerungseinlagen sind im Bereich des Wicklungseingap gs angeordnet und werden allmählieh kleiner. Der Ausbildung des innerhalb der Wicklung liegenden Endes der Potentialsteuerungseinlage muß dabei jedoch besondere Beachtung geschenkt werden. Bei einigen Anwendungsfällen wurden diese Enden bereits abgerundet und mit Papier isoliert. Die Herstellung einer solchen Isolation erfordert jedoch in der Regel ein Kleben des Papiers, wobei die Gefahr besteht, daß die Klebestellen, bei der mit Dehnungen und Schrumpfungen verbundenen Vorbehandlung während des Trocken-, Evakuier- bzw. Tränkungsprozesses aufreißen, wodurch die Eigenschaften der Isolation nachteilig beeinflußt werden. Andererseits muß bei einer allmählichen Verjüngung des gesamten Querschnitts der Potentialsteuerungseinlage dafür gesorgt werden, daß etwa bei elektrischen Stoßvorgängen auftretende Vorentladungen nicht bis zu der Spitze der Potentialsteuerungseinlage vorwachsen können, da hierbei theoretisch unendlich hohe Feldstärken auftreten könnten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben geschilderten Schwierigkeiten bei Hochspannungswicklungen für Transformatoren zu vermeiden, bei denen zur Erhöhung der Stoßfestigkeit der Wicklung ein der Spannungssteuerung dienender isolierter Leiter vorgesehen ist, der über eine oder mehrere der aktiven Windungen mitgewickelt ist und zwischen zwei stromführenden Wicklungsleitern endet und dessen innerhalb der Wicklung liegendes Ende nicht an diese angeschlossen ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das innerhalb der Wicklung liegende freie Ende des Leiters konisch ausgebildet ist, daß sich an das konische Ende des Leiters ein Isolierstoffausläufer anschließt, über den hinaus sich die Isolation des Leiters fortsetzt, daß das konische Ende des Leiters einen Überzug aus schwächer leitendem Material besitzt und daß der Isolierstoffausläufer und das konische Ende des Leiters eine gemeinsame Umbandelung von Leitpapier, insbesondere Rußpapier, besitzen. Das Ende des Steuerleiters wird dabei schmaler als die beiderseits benachbarten Leiter, deren Konturen dann über die Konturen der Spitze vorstehen, wie es beispielsweise der Schnitt 15/16 in F i g. 4 andeutet. Durch eine Anlenkung des Steuerleiters bzw. eine hohe gegen-

seitige Kapazität läßt sich die Potentialdifferenz zwischen der Spitze und den Nachbarleitern sehr stark verringern.

An Hand der F i g. 1 bis 5 wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Endabschnitt einer Wicklungslage, bestehend aus den stromdurchSossenen Windungen 1, auf deren Randbereich ein verstärkt isolierter Leiter für die Spannungssteuerung 2 als Endwindung angeordnet ist, dessen konisches Ende 3 zwischen den Windungen 1 verläuft. Der Steuerleiter 2, bzw. sein Ende 3 grenzt beiderseits an einen Leiter 1 an und wird von diesem abgedeckt bzw. abgeschirmt. Das Ende 4 der Isolierung des Leiters 2 überragt das Ende 3 um die Länge 6. Der stromdurchflossene Leiter 1 und der Steuerleiter 2 sind am Lagenende zur Lagenausleitung bzw. zur Verbindung mit der Nachbarlage abgeklopft. Das Ende 3 ist gegenüber der Kröpfstelle um die I Hnge Z versetzt. Die Potentialdifferenz zwischen dem Leiter 1 und dem Steuerleiter 2 wird um so kleiner, je größer die Länge 5 gewählt ist. Die Längen bzw! Abstände 5 und 6 sind so groß zu wählen, daß der Gleitspannungsabfall längs 5 und 6 gleich der Durchschkgsspannung der festen Isolation des verstärkt isolierten Steuerleiters 2 ist, wenn die Leiter 1 und 2 auf gleichem Potential lie;_:n. Die an dem Ende 3 des Leiters 2 zwischen den Leitern 1 entstehende Lücke ist mit Isolierstoffmaterial 3' ausgefüllt, wozu etwa Preßspanstreifen verwendet werden können.

In F i g. 2 sind Einzelheiten der Ausführung der Spitze 3 wiedergegeben. Auf das konische Ende 3 sind Isolierstoffstreifen 8 etwa aus Preßspan gelegt, die um die Länge 9 über das Ende 3 hinausragen. Der Leiter 2 ist in der Nähe des Endes 3 blank gemacht und mit Leitpapier 7, dessen Leitfähigkeit gegenüber dem Leiter 2 herabgesetzt ist, umwickelt und mit diesem leitend verbunden. Als Leitpapier kann beispielsweise Rußpapier verwendet werden. Das Leitpapier wird über das Ende 3 hinaus auf die Streifen 8 gewickelt und endet im Abstand 9' vom Ende des Isolierstoffstreifens 8. Über das Leitpapier wird die Papierisolation 4 um die Länge 6 über das Ende 3 hinausgewickelt.

Bei kleinen Potentialdifferenzen zwischen den Leitern 1 und dem Steuerleiter 2 kann auf die halbleitende bzw. schwachleitende Schicht 7 verzichtet werden. Hier genügt eine Verjüngung des Leiters 2 auf eine Länge 10 im Bereich des konischen Endes 3 allein.

F i g. 3 zeigt die Draufsicht in Richtung A auf die Ausführung gemäß Fig. 2. Man erkennt hier, daß auch die radiale Leiterbreite auf der gleichen Länge 10 verringert werden kann. Ebenso zeigt die Figur nähere Einzelheiten für die Ausführung der Streifen 8.

In F i g. 4 sind die einzelnen Schnitte 11/12, 13/14, 15/16 bzw. 17/18 aus den F i g. 1 und 5 wiedergegeben. Die Schnitte zeigen den Verlauf der Verjüngung im Bereich des Abschnitts 10. Hier lassen sich die Querschnitte 1", 2" und 3" der Leiter 1 und 2 insbesondere des konischen Endes 3 miteinander vergleichen. Man erkennt, daß in F i g. 4 Schnitt 15/16 die Kontur von 3" gegenüber der von 1" so weit zurücksteht, daß an den Querschnitten 3" praktisch keine hohen Feldgradienten möglich sind. Dies ist insbesondere bei Spannungsgleichheit der Leiter 1 und 2, bzw. des Endes 3 der Fall. Im Schnitt 17/18 ist der Leiterquerschnitt 3" bereits völlig verschwunden. Hier werden nur noch die Streifen 8 geschnitten. Die Schnitte 15/16 und 17/18

ίο betreffen eine Anordnung entsprechend F i g. 5, die eine der F i g. 1 entsprechende Ausführungsform für den Bereich des Endes 3, jedoch ohne den Preßspanauffüllstreifen 3' zeigt. Dabei ergeben sich zwar kleinere Abstände zwischen dem Ende 3 und den Nachbardrähten 1, dafür liegt das Ende 3 jedoch um so mehr im Potentialschatten, je schmaler sie ist und je kleiner die Potentialdiffcrenz zwischen dem Leiter 1 und dem Ende 3 ist.

F i g. 6 zeigt schließlich ein Beispiel für die vorteilhafte Anwendung der Erfindung bei Drilleitern, das dem für Rechteckprofilleiter angeführten Beispiel F i g. 2 entspricht. Die Enden 3 der einzelnen Leiter des mit der verstärkten festen Isolierung 4 umbandelten Drilleiters 2, dessen Querschnitt 2" links herausgezeichnet ist, sind in der rechten Darstellung gegeneinander versetzt und blank gemacht. Durch die Versetzung ist es möglich, dem oberen Preßspanstreifen 8 einen festeren Halt auf den vorstehenden unteren Teilleiterenden zu geben, auf denen sie zuerst durch die Leitpapierumbandelung 7, die am blanken Ende von 30 galvanisch angelenkt sind, und weiter durch die Papierumbandelung 4 festgehalten werden. Die Staffelung der Enden 30 und die Verjüngung, die durch verschieden lange Streifen 8 erreicht wird, ist entsprechend der F i g. 2 gewählt. Die Ansicht in Richtung A entspricht etwa der Fig. 3.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders für verstärkt isolierte Leiter am Ende von Lagen geeignet. An der Ausleitungsseite wird das andere Ende mit der Ausleitung herausgeführt und kann außerhalb der Wicklung an da:, Ausleitungspotential angelenkt werden, so daß seine zwischen den stromdurchflossenen äußersten Windungen dieser Lage endende Spitze überhaupt keinen Potentialunterschied zu den Nachbardrähten aufweist.

An der Stirnseite, an der die Lagenverbindung zweier Lagen vorliegt, wird der verstärkt isolierte Draht an beiden Enden gemäß der Erfindung ausgebildet und soweit in beide Lagen hinein fortgesetzt, daß die Potentialdifferenz zwischen den Spitzen und den Nachba:drähten möglichst klein ist.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß sie bei einer Anwendung, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist, wobei der Steuerleiter die Wicklungsstirnseite überdeckt, einen sonst notwendigen Schirmring zu ersetzen vermag.

Bekanntlich bereitet die Vorbeiführung der Wicklungsausleitung am Schirmring oftmals Schwierigkeiten, die durch die Erfindung vermieden werden.

Elementen'rhutz wird nicht begehrt, das Patentbegehren richtet sich ausschließlich auf die Kombination der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hochspannungswicklung für Transformatoren, bei der zur Erhöhung der Stoßfestigkeit der Wicklung ein der Spannungssteuerung dienender isolierter Leiter vorgesehen ist, der über eine oder mehrere der aktiven Windungen mitgewikkelt ist und zwischen zwei stromführenden Wicklungsleitern endet und dessen innerhalb der Wicklung liegendes Ende nicht an diese angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der Wicklung liegende freie Ende d^s Leiters konisch ausgebildet ist, daß sich an das konische Ende (3) des Leiters (2) ein Isolierstoffausläufer (8) anschließt, über den hinaus sich die Isolation des Leiters fortsetzt, daß das konische Ende des Leiters einen Überzug aus schwächer leitendem Material besitzt und daß der Isolierstoffausläufer (8) und das konische Ende (3) des Leiters (2) eine gemeinsame Umbandelung (7) von Leitpapier, insbesondere Rußpapier, besitzen.

2. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Drilleiters als Leiter (2) für die Spannungssteuerung die Enden der einzelnen Teilleiter gegeneinander versetzt angeordnet sind und daß die Tsolierstoffausläufer (8) mittels der Leitpapiere und der Isolierpapicre mit dem Leiter (2) fest verbunden sind.