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Hochspannungsausleitung für Wicklungen von Transformatoren und Drossel
spulen Die Feldstärken in der Nähe von Hochspannungsausleitungen bei Wicklungen
von Transformatoren lassen sich sowohl rechnerisch als auch meßtechnisch nur sehr
schwer erfassen, so daß die Isolation bei Transformatorenwicklungen nach wie vor
zu den schwierigsten Problemen der Isolationstechnik gehört. Die Ausleitung steht
meist senkrecht auf den Wicklungskonturen, so daß im Umfangsgebiet der Ausleitung
auch die Feldlinien senkrecht zu denen im übrigen Umfangsgebiet verlaufen. Die Äquipotentialflächen,
denen die Isolierbarrieren folgen sollen, haben daher im Ausleitungsgebiet einen
völlig anderen Verlauf als in dem übrigen Umfangsgebiet der Wicklung. Es ist nun
mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, die Grenze zwischen den in den verschiedenen
Umfangsgebieten unterschiedlich verlaufenden Äquipotentialflächen richtig zu erfassen
und damit den Isolierbarrieren in diesem Gebiet eine zweckmäßige Form zu geben.
Das Problem gestaltet sich besonders schwierig, wenn die Ausleitung
axial
am Wicklungsrand herausgeführt wird. Man hat daher schon versucht, die Ausleitung
in der Mitte der Wicklung radial nach außen herauszuführen. Bei dieser Anordnung,
die im allgemeinen bei Spulenwicklungen angewendet wird, wird die Wicklung mit Mitteneingang
und zwei parallelen Zweigen ausgeführt, deren Anfänge in der Mitte miteinander verbunden
sind und deren Enden an die Stirnseiten der Wicklung geführt und außerhalb der Wicklung
miteinander verbunden sind. Die Enden der Wicklung bilden meist das sternpunktnächste
Potential.
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Bei Lagenwicklungen ist eine solche Anordnung der Ausleitung nicht
zweckmäßig, beginnt doch jeweils die Lage am axialen Ende, d.h. am Rand der Wicklung,
so daß dort auch die natürliche Position für die Ausleitung liegt. Es ist jedoch
schon bekannt geworden, einen radial auf die Lage folgenden Schild dazu zu verwenden,
die Zuleitung zur Eingangslage im Potentialbereich des Schildes axial vom Schildrand
bis zur Schildmitte zu führen und dann von der Mitte des Schildes aus radial nach
außen zu verlegen. Hierbei ist eine einfachere Ausleitungsisolation möglich, da
in den übrigen Umfangsgebieten nicht das Randfeld, sondern ein homogenes Feld herrscht.
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In vielen Fällen folgt jedoch auf die äußerste Lage der Hochspannungswicklung
nicht nur ein Schild, es werden auch weitere Isolierzylinder aufgewickelt, die im
allgemeinen aus Papier bestehen, das bahnweise in Windungen auf der Wickelbank auf
die Hochspannungswicklung gewickelt wird. Mehrere Papierzylinder werden dabei durch
Leisten voneinander getrennt. Bei bestimmten Wicklungsaufbauten ist es auch notwendig,
auf diese Isolierzylinder weitere Wicklungslagen aufzubringen. Dies ist beispielsweise
bei Transformatoren mit doppelkonzentrischen Unterspannungswicklungen der Fall,
bei denen die Hochspannungswicklung in der Mitte liegt, oder aber bei Transformatoren
mit außen
liegender Hochspannungswicklung, bei der jedoch die Eingangslage
als äußerste Lage der Stammwicklung angeordnet ist, bei der aber die Regelwicklung
radial über den Stammwicklungen liegt, um den gewünschten Gang der Kurzschlußspannung
einzuhalten. Hierbei muß zwischen Stamm- und Regelwicklung ein relativ großer Abstand
für die dort auftretende hohe Spannungebeanspruchung vorgesehen werden.
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Bei all diesen bekannten Ausführungen bereitete die Hochspannungsausleitung
stets Schwierigkeiten, behindern doch die aufgewikkelten Papierzylinder die radiale
Herausführung der Ausleitung.
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Wird die Ausleitung bereits vor dem Aufwickeln der Papierzylinder
herausgeführt und isoliert, so muß beim Aufwickeln jeder Papierlage der zylindrischen
Isolierung im Bereich der Ausleitung ein Loch eingeschnitten werden, was sehr aufwendig
und oft auch nur mit Schwierigkeiten zu verwirklichen ist. Noch schwieriger gestaltet
sich die Ausführung von solchen radial herausgeführten Hochspannungsausleitungen,
wenn radial über der Eingangslage der Hochspannungswicklung weitere Wicklungen folgen.
Diese Wicklungen müssen dann im Bereich der Ausleitung Lücken aufweisen, in denen
diese herausgeführt werden kann. Es ist nun eine Anordnung bekannt geworden, bei
der die auf die äußerste Lage der Stammwicklung folgende Stufenwicklung durch gürtelartige
Ringe in zwei gleicheAbschnitte aufgeteilt ist, wobei die gürtelartigen Ringe aus
elektrisch leitendem oder nichtleitendem Material bestehen und kreisförmige Ausschnitte
für die Hochspannungsausleitung aufweisen (DP 1 213 911). Damit lassen sich jedoch
die o.g. Schwierigkeiten nicht beseitigen, die dann auftreten, wenn auf der Winkelbank
über der äußersten Lage der Hochspannungswicklung weitere Papierzylinder aufgewickelt
werden müssen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die o.g. Schwierigkeiten
bei der Herstellung radial verlaufender Hochspannungsaus leitungen bei Wicklungen
von Transformatoren, die mit einem oder mehreren Isolierpapierzylindern versehen
sind, zu vermeiden. Bei einer Wicklung für Transformatoren und Drosselspulen, die
mit einem oder mehreren radial über der Hochspannungswicklung liegenden Papierzylindern
versehen ist und bei der die Hochspannungsausleitung radial nach außen geführt ist
wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Hochspannungsausleitung die
Papierzylinder in radialer Richtung durchdringt und daß die Durchdringungsstelle
in der Weise gebildet ist, daß der Papierzylinder mit strahlenförmig vom Durchstoßpunkt
der Ausleitungsachse ausgehenden Einschnitten versehen ist und die so entstandenen
Streifen nach außen umgebogen sind, derart, daß sie die radial herausgeführte Ausleitung
konzentrisch als Zylinderkragen umgeben. Ist die Wicklung mit mehreren radial übereinanderliegenden
Papierzylindern versehen, so werden gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken die
Einschnitte aufeinanderfolgender Papierzylinder gegeneinander versetzt, so daß sich
die entstehenden Papierstreifen 70 überlappen. Die die Ausleitung konzentrisch umgebenden
Papierstreifen werden mit Papierzylindern 69 überlappt verlängert und anschließend
parallel zur Achse der Ausleitung verlaufende Leisten und auf diese weitere Isolierzylinder
aufgebracht, wie dies Fig. 4 zeigt.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Hochspannungsausleitung erfolgt
in der Weise, daß beim Wickeln der Hochspannungswicklung die Anschlußkonstruktion
für die Hochspannungsausleitung fertiggestellt und entsprechend der Lage dieser
Anschlußkonstruktion der Durchdringungspunkt für die radial herauszuführende Ausleitung
fixiert wird. Auf diese Weise können nach dem Wickeln des ersten Papierzylinders
die strahlenförmig verlaufenden Einschnitte angebracht werden. Wie bereits erwähnt,
sind die Einschnitte
aufeinanderfolgender Papierzylinder gegeneinander
versetzt. Die Einschnitte aufeinanderfolgender Papierzylinder liegen weiterhin auf
konzentrischen Kreisflächen, deren Durchmesser von innen nach außen zunehmen. Ist
der letzte Papierzylinder aufgewickelt und mit den Einschnitten versehen, so werden
die durch die Einschnitte gebildeten Papierstreifen von außen nach innen fortschreitend
um 90° nach außen umgelegt und die bereits fertiggestellte Ausleitung freigelegt
und radial nach außen geführt. Abschließend werden die aus den Papierstreifen 70
gebildeten, die Aus leitung umgebenden Zylinderkragen mit einer zylindrischen Papierisolation
69 versehen.
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Anhand der Figuren 1-3 wird nachstehend die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Hochspannungswicklung, die aus von innen nach außen verkürzten
Lagen 1 besteht und in Doppellagenschaltung ausgeführt ist, d.h., daß die Lagen
fortlaufend miteinander verbunden sind. Uber der äußersten Hochspannungslage 1 ist
das gestrichelt eingezeichnete Schild 2 angeordnet, in dessen Schatten die strichpunktiert
angedeutete Zuleitung 3 zur äußersten Lage 1 verlegt ist. Bei der Herstellung der
Wicklung auf der Wickelbank kann die abschließend herauszuführende Ausleitung beispielsweise
schneckenförmig um den Durchdringungspunkt 4 der späteren Ausleitungsachse 5 gewickelt
werden. Die Schnittpunkte dieser Schnecke mit der Zeichnungsebene sind mit 6 bezeichnet.
Anschließend werden auf der Wickelbank die weiteren Papierzylinder 7 aufgewickelt.
Zwischen den Papierzylindern 7 bzw. zwischen ihnen und dem Schild 2 bzw. einer weiter
außenliegenden Wicklung 8 liegen durch Leisten 9 gebildete Olkanäle. Man erkennt
aus dieser Darstellung, daß das Aufwickeln der Teile 7 bis 9 ohne Schwierigkeiten
möglich ist. Fig. 2 zeigt die Lage von gegeneinander versetzten Einschnitten 10
und 10' zweier aufeinanderfolgender Papierzylinder. Wie bereits erwähnt, liegen
sämtliche Einschnitte innerhalb von Kreisen, die konzentrisch zum Durchdringungspunkt
5' der späteren Ausleitungsachse
5 angeordnet sind. Um die genau
konzentrische Lage der Kreise aller Papierzylinder zueinander zu erzwingen, kann
nach einem weiteren Erfindungsgedanken vor dem Aufwickeln des ersten Papierzylinders
eine in Achsrichtung 5 verlaufende metallische Spitze zum Durchstechen der Papierzylinder
am Durchdringungspunkt 5' angebracht werden, die mit einer Schlitzvorrichtung für
die Herstellung der Einschnitte 10 und 11' kombiniert werden kann. Diese Durchstichöffnung
dient als Zentrierungshilfe für das Anbringen der Schlitze gemäß Fig. 2. Der in
Fig. 2 eingezeichnete Kreis 11 stellt das Ende sämtlicher Schlitze eines der Papierzylinder
7 dar. Der Durchmesser der Kreise 11 ist nun gemäß der Erfindung um so größer, je
weiter außen der Zylinder 7 liegt, so daß sich gemäß der Erfindung nach dem Umschlagen
der durch Schnitte 10 und 10' gebildeten Papierstreifen nach außen konzentrische
Flansche 71-73 bilden lassen. Die Fig. 3, bei der die gleichen Bezeichnungen wie
in Fig. 1 gewählt sind, macht deutlich, wie die "Bergung der in Fig. 1 mit 6 bezeichneten
vorbereiteten Ausleitung vor sich geht Zunächst werden die Papierstreifen 70 des
äußersten der Zylinder 7 nach außen geschlagen und mit Zylinder 69 gemäß Fig. 4
ergänzt, so daß sich der Zylinderkragen 71 bildet, anschließend werden innerhalb
und außerhalb des Zylinderkragens 71 Zylinder 81 beispielsweise aus Preßspan angebracht,
die zur Stabilisierung des Zylinderkragens 71 dienen (Fig. 4). Die Zylinder 69 verlängern
die Gleitwege zu dem in Fig. 4 gestrichelt eingezeichneten Weg, die Zylinder 81-83
versteifen die Kragen. Aus den Papierstreifen in dem nächst kleineren Zylinder 7
wird sodann der Zylinderkragen 72 gebildet, der mit den Zylindern 82 stabilisiert-wird.
Zwischen dem Zylinder 82 und Zylinderkragen 72 werden Leisten 92 angeordnet, die
eine radiale Herausführung des öles zu den ölkanäle 9 ermöglichen. Schließlich werden
aus den Papierstreifen des radial innenliegenden Zylinders 7 die Zylinderkragen
73 gebildet, die wiederum durch die Zylinder 83 stabilisiert werden. Durch die
Leisten
93 wird ein weiterer ölkanal gebildet. Damit ist nun die vorbereitete Ausleitung
6 freigelegt. Sie wird nun durch die in den Papierzylindern gebildeten Offnungen
nach außen gezogen. Auf die Grundisolation 13 der Ausleitung kann noch eine weitere
Isolation 14 aufgeschoben werden.
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Besteht die in Fig. 1 gezeigte Wicklung 8 aus mehreren radial übereinanderliegenden
Lagen die durch-weitere Papierzylinder 7 voneinander getrennt sind, so werden diese
in gleicher Weise wie oben beschrieben behandelt. Ferner ist es möglich, nur die
Anschlußstelle der Aus leitung am Durchstoßpunkt 4 anzuordnen, die Ausleitung 15
dagegen später mit der Anschlußstelle zu verschrauben, zu verlöten oder auf geeignete
Weise zu verbinden.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung wird einmal erreicht,
daß die Zylinderkragen 71, 72 und 73 in Verbindung mit den Zylindern 7 den Äquipotentialflächen
des durch die Hochspannungsausleitung 15 gebildeten Feldes folgen. Der Aufwand für
die Herstellung der Zylinderkragen ist auf ein Minimum beschränkt, da diese nur
auf dem kleinen Gebiet um die Hochspannungsauslei tung herum gebildet werden müssen.
Auf allen übrigen Umfangsgebieten, beispielsweise zwischen den axial übereinanderliegenden
Teilwicklungen 8, setzt sich die Papierisolation zylindrisch fort.
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Auf die durch die Erfindung vorgeschlagene Weise läßt sich ein für
alle Umfangsgebiete richtiges und zweckmäßiges Isolationsbild verwirklichen, wobei
die Hochspannungsausleitung auch dann in der Mitte der Hochspannungswicklung nach
außen geführt werden kann, wenn diese als Lagenwicklung ausgebildet ist.