DE3040412A1 - Wicklungsanordnung fuer transformatoren - Google Patents

Wicklungsanordnung fuer transformatoren

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DE3040412A1
DE3040412A1 DE19803040412 DE3040412A DE3040412A1 DE 3040412 A1 DE3040412 A1 DE 3040412A1 DE 19803040412 DE19803040412 DE 19803040412 DE 3040412 A DE3040412 A DE 3040412A DE 3040412 A1 DE3040412 A1 DE 3040412A1
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Transformatoren Union AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)

Description

  • Wicklungsanordnung für Transformatoren
  • Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für Transformatoren mit festen Isolierstoffbarrieren in einem Hauptstreukanal und einer radial darüber an hoher Spannung (bis 150 kV) liegenden Oberspannungslagenwicklung mit radial innen liegendem Hochspannungseingang mit jede Lage axial gegen ein Joch abstützenden Stütz zylindern aus Isolierwerkstoff und mit zwischen den Wicklungslagen angeordneten, diese in Achsrichtung überragenden flanschfreien Isolierschichten und/oder Kühl-.kanalleisten.
  • Ein derartiger Wicklungsaufbau ist bei Transformatoren mit Lagenwicklungen für hohe Spannungen üblich. Mit wachsenden Nennspannungen treten bei dieser Wicklungsanordnung an den Kanten der Oberspannungswicklung hohe Feldkonzentrationen auf. Durch die DE-ES 22 46 398 ist eine Wicklungsanordnung bekannt, bei der durch Verkürzung der Eingangs lage einer Oberspannungswicklung mit abgestufter Isolierung die i'eldstärkekonzentration an der kritischsten Stelle verringert ist und bei der zur weiteren Ertüchtigung die Eingangswindungen selbst stärker isoliert sind als alle übrigen Windungen und die Eingangswindungen darüber hinaus durch eine Blindwindung abgeschirmt sind.
  • Abgesehen von dem durch die zusätzliche Isolierung der Eingangswindungen erforderlichen Mehraufwand ist diese Wicklungsanordnung insofern unbefriedigend, als sie eine Verringerung der Belegung des vom Eisenkreis umschlossenen Raumes mit Wicklungswerkstoff bewirkt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wicklungsanordnung zu schaffen, mit der eine bessere Belegung des vom Eisenkreis umschlossenen Raumes mit Wicklungswerkstoff möglich ist und bei der außerdem eine gute Kühlung insbesondere der strommäßig hoch belasteten Windungen gewährleistet ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wicklungsanordnung der eingangs genannten Art durch eine Kombination von Merkmalen gelöst, wonach die Wanddicke der im Hauptstreukanal liegenden festen Isolierstoffbarrieren mit wachsendem Abstand von der Oberspannungswicklung in mehreren Stufen abnimmt, wonach zur Spannungssteuerung des Feldes an den Kanten der Oberspannungswicklung die Länge der auf die Randlagen folgenden Lagen soweit vergrößert ist, daß der Jochabstand der längsten Lage der Oberspannungswicklung höchstens gleich dem Mittelwert aus den Jochabständen der kürzesten Lage der Oberspannungswicklung und den Lagen der Unterspannungswicklung ist, wonach die Stärke der Lagenisolation in der Oberspannungswicklung mit zunehmendem Abstand von dem Hochspannungseingang abnimmt und wonach eine radial außen liegende Feinstufenwicklung mindestens so lang ist, wie die kürzeste Lage der Oberspannungswicklung.
  • Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung weisen alle Normallagen der Oberspannungswicklung die größte Lagenlänge auf und ist eine Grobstufenlagenwicklung ebensolang wie die längste Lage der Oberspannungswicklung.
  • Die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung ist sehr vorteilhaft, weil sie eine Verkleinerung der radialen Stärke des Hauptstreukanals und verkleinerte mittlere Jochabstände zwischen den Wicklungen und den Jochen ermöglicht, so daß die Belegung des vom Eisenkreis um- schlossenen Kernfensters mit Leiterwerkstoff verbessert ist. Darüber hinaus ist die Kühlung der Unterspannungswicklung dadurch verbessert, daß sie in Richtung auf den Hauptstreukanal nur von sehr dünnen Isolierzylindern abgedeckt ist und die Kühlung der Oberspannungswicklung ist insbesondere im Hochspannungseingangsbereich durch den Fortfall von zusätzlichen Isoliermaßnahmen ebenfalls verbessert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Dargestellt ist lediglich der Schnitt durch eine Hälfte eines bewickelten Kernschenkels eines mehrschenkligen Transformators.
  • Um eine Achse 11 sind koaxial von innen nach außen ein Eisenkernschenkel 1,eine Unterspannungswicklung 2, Isolierstoffbarrieren 3 in einem Hauptstreukanal sowie eine Oberspannungswicklung angeordnet. Die Oberspannungswicklung besteht aus Eingangslagen 4, Lagenisolatidnen 5, Normallagen 6, einer Grobstufenwicklung 7 und einer Feinstufenwicklung 8.
  • Alle Wicklungen sind nach unten gegen ein unteres Joch 9 und nach oben gegen ein oberes Joch 10 elektrisch isoliert. Sowohl die Unterspannungswicklung 2 als auch die Oberspannungswicklung sind in axialer Richtung zwischen nicht dargestellten Preßsegmenten einer Preßeinrichtung eingespannt.
  • Um den Aufwand nichtaktiven Werkstoffes so niedrig wie möglich zu halten, sind der Eisenkernschenkel 1, die Unterspannungswicklung 2 sowie die Oberspannungswicklung in üblicher Weise im Querschnitt kreisrund ausgeführt. Aus dem gleichen Grund sind die Isolierstoffbarrieren 3 unterschiedlich stark ausgeführt, dabei liegt die Isolierstoffbarriere 3 mit der größten Wandstärke unmittelbar an der Eingangslage 4 der Oberspannungswicklung. Diese starke Isolierstoffbarriere 3 dient gleichzeitig als Wickelkern für die Oberspannungswicklung.
  • Die Wandstärke der übrigen Isolierstoffbarrieren nimmt von außen nach innen stufenweise ab, so daß die Isolierstoffbarriere 3 mit der kleinsten Wandstärke unmittelbar auf der Unterspannungswicklung 2 liegt und einen sehr guten Wärmeübergang von der Unterspannungswicklung 2 in das den Hauptstreukanal durchströmende Kühlmittel gewährleistet. Gleichzeitig ist jedoch durch die stufenweise Abnahme der Wanddicke der Isoiierstoffbarrieren 3 im Zusammenwirken mit der Stufung der Lagenlängen der Oberspannungswicklung bei sicherer.Beherrschung des elektrischen Feldes im Hauptstreukanal dessen radiale Verkleinerung möglich. Dies wiederum ermöglicht eine Verkleinerung des mittleren Windungsdurchmessers und damit eine Verringerung der für eine vorgegebene Nennleistung erforderlichen Wickelleitermenge.
  • Die Abstützung der Eingangslagen 4, der Normallagen 6, der Grobstufenwicklung 7 sowie der Feinstufenwicklung 8 erfolgt über Stützzylinder 12. Die radialen Zwischenräume zwischen den Eingangslagen 4 und den Nermallagen 6 sind von im achsparallelen Querschnitt keilE6,rmigen Lagenisolationen 5 ausgefüllt, die überdie Lagenenden hinaus um die Höhe der Stützzylinder 12 verlängert sind.
  • Die Wanddicke dieser Lagenisolationen 5 nimmt ebenfalls ausgehend von einer stärksten Lagenisolation unmittelbar an der Eingangs lage 4 in Richtung auf die Feinstufenwicklung 8 hin ab. Dadurch ist eine weitere Verringerung des mittleren Windungsdurchmessers der Oberspannungswicklung ohne Beeinträchtigung der Spannungsfestigkeit erzielt. Auch hierdurch ist die Belegung des Eisenkernfensters durch Wickelleiter erhöht.
  • Zur Verringerung der Feldliniendichte an den inneren Kanten der Oberspannungswicklung sind die Normal lagen 6 gegenüber den Eingangs lagen 4 verlängert und erzwingen dadurch für die Feldlinien größere Radien und einen größeren Abstand der Feldlinien untereinander an den inneren Kanten der Oberspannungswicklung. Zu diesem Zweck hat sich eine Verlängerung der Normallagen 6 bis mindestens zum Mittelwert zwischen der Länge der Eingangslagen 4 und der Länge der Unterspannungswicklung 2 als sehr günstig erwiesen, weil hierdurch der mittlere Jochabstand der Wicklungslagen gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich kleiner ausführbar ist. Auch dieses Merkmal trägt dazu bei, die Belegung des Kernfensters durch Wickelleiterwerkstoff zu erhöhen.
  • Der radial am weitesten außen liegende Teil der Oberspannungswicklung ist die üblicherweise einlagig ausgeführte Feinstufenwicklung 8. Diese Feinstufenwicklung 8 besteht aus ineinander gewickelten räumlich parallel liegenden Wickelleitern, deren axiale Abmessung so gewählt ist, daß die Feinstufenwicklung 8 mindestens so lang ist wie die Eingangslage 4. Dadurch bleibt die sehr gute Belegung des Kernfensters durch Wickelleiterwerkstoff auch in diesem Bereich erhalten.
  • 4 Patentansprüche 1 Figur

Claims (4)

  1. Patentansprüche f~ 1. icklungsanordnung für Transformatoren mit festen olierstoffbarrieren in einem Hauptstreukanal und einer radial darüber an hoher Spannung (bis 150 kV) liegenden Oberspannungslagenwicklung mit radial innen liegendem Hochspannungseingang mit jede Lage axial gegen ein Joch abstützenden Stütz zylindern aus Isolierwerkstoff und mit zwischen den Wicklungslagen angeordneten diese in Achsrichtung überragenden flanschfreien Isolierschichten und/oder Kühlkanalleisten, g e k e n n z e i c h n e t durch die Kombination der Merkmale - daß die Wanddicke der im Hauptstreukanal liegenden festen Isolierstoffbarrieren (3) mit wachsendem Abstand von der Oberspannungswicklung in mehreren Stufen abnimmt, - daß zur Spannungssteuerung des Feldes an den Kanten der Oberspannungswicklung die Länge der auf die Eingangslagen (4) folgenden Normallagen (6) soweit vergrößert ist, daß der Jochabstand der längsten Normallage (6) der Oberspannungswicklung höchstens gleich dem Mittelwert aus den Jochabständen der kürzesten Eingangs lage (4) der Oberspannungswicklung und der Lagen der Unterspannungswicklung (2) ist, - daß die Stärke der Lagenisolationen (5) in der Oberspannungswicklung mit zunehmendem Abstand von dem Hochspannungseingang (4) abnimmt und - daß eine radial außen liegende Feinstufenwicklung (8) mindestens so lang ist wie die kürzeste Eingangslage.
    (4) der Oberspannungswicklung.
  2. 2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagenisolationen (5) im achsparallelen Querschnitt keilförmig sind.
  3. 3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, d a-d u r c h g e k e h nz e i c h n e t , daß alle Normailagen (6) der Oberspannungswicklung die größte Lagenlänge aufweisen.
  4. 4. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Grobstufenlagenwicklung (7) ebensolang ist wie die längste Normallage (6) der Oberspannungswicklung.
DE19803040412 1980-10-27 1980-10-27 Wicklungsanordnung für Transformatoren Expired DE3040412C2 (de)

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DE3040412A1 true DE3040412A1 (de) 1982-05-27
DE3040412C2 DE3040412C2 (de) 1984-04-12

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3028569A (en) * 1959-08-31 1962-04-03 Gen Electric Open core potential transformer
DE2246398A1 (de) * 1972-09-21 1974-03-28 Transformatoren Union Ag Lagenwicklung fuer transformatoren und drosselspulen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3028569A (en) * 1959-08-31 1962-04-03 Gen Electric Open core potential transformer
DE2246398A1 (de) * 1972-09-21 1974-03-28 Transformatoren Union Ag Lagenwicklung fuer transformatoren und drosselspulen

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DE3040412C2 (de) 1984-04-12

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