DE3040412C2 - Wicklungsanordnung für Transformatoren - Google Patents

Description

— daß die mit radialem Abstand voneinander im Hauptstreukanal liegenden festen Isolierstoffbarrieren (3) der Reihe nach im Abstand von der Oberspannungswickiung in mehreren Stufen jeweils mit geringerer Wandstärke ausgeführt sind,

— daß der Jochab stand der längsten Normallage ::■ (6) der Oberspannungswickiung gleich dem Mittelwert aus den Jochabständen der kürzesten Eingangslage (4) der Oberspannungswickiung und der Lagen der Unterspannungswicklung (2) ist, Ji)

— daß die Stärke der Lagenisolationen (5) in der Oberspannungswickiung mit zunehmendem Abstand der zugehörigen Lage von dem Hochspannungseingang (13) abnimmt und

— daß eine radial außen liegende Feinstufenwick- r> lung (8) mindestens so lang ist wie die kürzeste Eingangslage (4) der Oberspannungswickiung.

2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Lagenisolation (5) im achsparallelen Querschnitt keilförmig sind.

3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Normallagen (6) der Oberspannungswickiung die größte Lagenlänge aufweisen.

4. Wicklungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grobstufenlagenwicklung (7) ebenso lang ist wie die längste Normallage (6) der Oberspannungswickiung.

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 jeder Lage axial gegen ein joch abstützenden Stützzylindern aus Isolierwerkstoff und wi mit zwischen den Wicklungslagen angeordneten diese in Achsrichtung überragenden flanschfreien Isolierschichten und/oder Kühlkanalleisten, wobei zur Spannungssteuerung des Feldes an den Kanten der Oberspannungswickiung die Länge der auf die Ein- tv> gangslagen folgenden Normallagen vergrößert ist.

Ein derartiger Wicklungsaufbau ist bei Transformatoren mit Lagenwicklungen für hohe Spannungen üblich.

Mit wachsenden Nennspannungen treten bei dieser Wicklungsanordnung an den Kanten der Oberspannungswickiung hohe Feldkonzentrationen auf. Durch die DE-OS 22 46 398 ist eine Wicklungsanordnung bekannt, bei der durch Verkürzung der Eingangslage einer Oberspannungswickiung mit abgestufter Isolierung die Feldstärkekonzentration 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 für Transformatoren zu schaffen, mit der eine optimale Belegung des vom Eisenkreis umschlossenen Raumes mit Wicklungswerkstoff möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wicklungsanordnung der eingangs genannten Art durch eine Kombination von Merkmalen gelöst wonach die mit radialem Abstand voneinander im Hauptstreukanal liegenden festen Isolierstoffbarrieren der Reihe nach im Abstand von der Oberspannungswickiung in mehreren Stufen jeweils mit geringerer Wandstärke ausgeführt sind, wonach der Jochabstand der längsten Normallage der Oberspannungswickiung gleich dem Mittelwert aus den Jochabständen der kürzesten Eingangslage der Oberspannungswickiung und der Lagen der Unterspannungswicklung ist, wonach die Stärke der Lagenisolation in der Oberspannungswickiung mit zunehmendem Abstand der zugehörigen Lage von dem Hochspannungseingang abnimmt, und wonach eine radial außen liegende Feinstufenwicklung mindestens so lang ist wie die kürzeste Eingangslage der Oberspannungswickiung. Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung weisen alls Normallagen der Oberspannungswickiung die größte Lagenlänge auf und ist eine Grobstufenlagenwicklung ebensolang wie die längste Lage der Oberspannungswickiung.

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 umschlossenen 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 Oberspannungswickiung 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 Il sind koaxial von innen nach außen ein Eisenkert schenkel 1, eine Unterspannungswicklung 2. Isolierstoffbarrieren 3 in einem Hauptstreukanai sowie eine Oberspannungswickiung angeordnet. Die Oberspannungswickiung besteht aus radial von innen

nach außen auf einen Hochspannungseingang 13 folgenden Eingangslagen 4, Lagenisolationen 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 Preß^nrichtung 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 Isolier-Stoffbarrieren 3 unterschiedlich stark ausgeführt, dabei liegt die Isolierstoffbarriere 3 mit der größten V/andstärke unmittelbar an der Eingangslage 4 der Oberspannungswicklung. Diese starke Lolierstoffbarriere 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 Isolierstoffbarrieren 3 im Zusammenwirken mit der jo Stufung der Lagenlängen der Oberspannungswickiung bei sicherer Beherrschung des elektrischen Feldes im Hauptstreukanal dessen radiale Verkleinerung möglich. Dies wiederum ermöglicht eine Verkleinerung des mittleren Windungsdurchmessers und damit eine ü 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 Normallagen 6 sind von im achsparallelen Querschnitt keilförmigen Lagenisolationen 5 ausgefüllt, die über die 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 Eingangslage 4 in Richtung auf die Feinstufenwicklung 8 hin ab Dadurch ist eine weitere Verringerung des mitt'eren Windungsdurchmessers der Oberspannungswickiung ohne Beeinträchtigung der Spannungsfestigkeit erzielt. Auch hierdurch ist die Belegung des Eisenkernfensters durch Wickelleiter erhöht.

Zur Verringerung der Feldliniendichte an den inneren Kanten der Oberspannungswickiung sind die Normallagen 6 gegenüber den Eingangslagen 4 verlängert und erzwingen dadurch für die Feldlinien größere Radien und einen größeren Abstand der Feldlinien untereinander an den inneren Kanten der Oberspannungswickiung. 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 Oberspannungswickiung 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Wicklungsanordnung für Transformatoren mit festen Isolierstoffbarrieren in einem Hauptstreukanal und einer radial darüber an hoher Spannung (bis 150 kV) liegenden Oberspannungslagen wicklung mit radial innen liegendem Hochspannungseingang mit jede Lage axial gegen ein Joch abstützenden Stützzylindern aus Isolierwerkstoff und mit zwischen den Wicklungslagen angeordneten diese in Achsrichtung überragenden flanschfreien isolierschichten und/oder Kühlkanalleisten, wobei zur Spannungssteuerung des Feldes an den Kanten der Oberspannungswickiung die Länge der auf die Eingangslsgen folgenden Normallagen vergrößert ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale