DE3243595C2

DE3243595C2 - Wicklungsanordnung für einen gasgekühlten Transformator

Info

Publication number: DE3243595C2
Application number: DE3243595A
Authority: DE
Inventors: Fredericus Franciscus Maria Bergen Muller; Gerardus Adriaan van Nijmegen Riemsdijk
Original assignee: Smit Transformatoren Bv Nijmegen Nl; Smit Transformatoren Nijmegen BV
Current assignee: Holec Systemen en Componenten BV
Priority date: 1982-11-25
Filing date: 1982-11-25
Publication date: 1985-10-17
Also published as: ATE26039T1; DE3243595A1; US4663603A; EP0112482A1; EP0112482B1; JPS59139611A

Abstract

Gasgekühlte Wicklungsanordnung für Transformatoren - mit um einen Kern angeordneten Wicklungen (7, 10), - mit wenigstens einem Isolationstorus (9), - in dessen Masse von einer benachbarten Wicklung (7) ausgehend dieser galvanisch verbundene Elektroden (12) zur elektrischen Feldstärkeentlastung zwischen Wicklung und Elektroden eingebettet sind. Die mit den Elektroden (12) verbundene Wicklung (7) ist über die Wicklungshöhe in einzelne Wicklungsabschnitte (5, 6) aufgeteilt, und jeder der Abschnitte ist mit einer Elektrode (12) verbunden.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse des Isolationstorus (9, 29, 42, 44) den genannten Elektroden (12,12% 12", 12'", 12"", 21,22,22', 32,33, 34,34', 34",35, 35', 35", 46', 46", 47', 47") im Abstand galvanischfgegenüberliegend, ein elektrisch leitfähiger, unmagnetischer, nicht-geschlossener Schirm

(14) eingebettet ist, der geerdet oder gegebenenfalls mit einer benachbarten Wicklung oder mit einem Meßkreis galvanisch verbunden ist

2. Wid 'uiigsanordnung in Abänderung des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse des Isolationstorus (9, 29, 42, 44) den genannten Elektroden (12,12', Ii', 12'". !2"", 21,22,22', 32,33, 34,34', 34", 35,35', 35", 46', <fc ', 47', 47") im Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegend, weitere Elektroden (22') eingebettet sind, welche mit Wicklungsabschnitten (18, 19) einer benachbarten Wicklung

(15) galvanisch verbunden sind.

3. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Wicklungen aus zwei, auf beiden Seiten der Gürtellinie (auf der halben Wicklungshöhe) liegenden Parallelzweigen ausgebaut ist, und daß die Elektroden (12) jeweils paarig zwei von der Gürtellinie gleich weit entfernt liegenden, zu verschiendenen Parallelzweigen gehörenden Wicklungsabschnitten (5, 25), deren Gesamtzahl η ist, zugeordnet sind, wobei sich eine Anzahl von n/2 Elektroden ergibt, von denen die innere die nächst äußere jeweils überdeckt (Fig. 16).

4. Wicklungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte je einer Wicklung auf der Innen- und auf der Außenseite der Wicklung mit Elektroden (22,22') versehen sind, die in entsprechende, getrennte konzentrische Isolationstorusse (9,29) eingebettet sind (Fig. 7).

5. Wicklungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Masse des Isolationstorus (9) zwischen den Elektroden (12, 22'), die mit außen und innen benachbarten, zu zwei verschiedenen Wicklungen (7, 15) gehörenden Wicklungsabschnitten (5, 18) galvanisch verbunden sind, ein Schirm (30) angeordnet ist (F i g. 17).

6. Wicklungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (34, 34', 34", 35,35', 46', 47') des obersten oder untersten Wicklungsabschnittes um eine der Stirnseiten einer der Wicklun-

gen hin abgebogen ist (F i g. 19,20,21,22,23,24).

7. Wicklungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einer Stirnseite des Isolationstorus (43) eine weitere geerdete Elektrode (40, 41) in der Isolationsmasse eingebettet ist (F i g. 23).

8. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (14) um eine der Stirnseiten einer der Wicklungen, gegebenenfalls um eine der abgebogenen, mit einer der endständigen Wicklungsabschnitte (5, 36) verbundenen Elektroden (34,35) abgebogen ist (F i g. 20).

9. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoiationstorus (31) mit eingebetteten Elektroden (12), gegebenenfalls mit Schirm, aus axialen Teilen aufgebaut ist, welche fugenlos zusammengesetzt sind (F i g. 18).

10. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationstorus (42, -»•j, Ti^ an Wenigstens εϊπεγ otirnscitc πΐΐΐ einem euer mehreren anliegenden zusätzlichen Isolationsstükken (39, 39', 45) zusammengefügt ist, in die um die Wicklungsenden abgebogene Teilelektroden (35', 46', 47) eingebettet sind, mit denen benachbarte Wicklungsabschnitte (36, 5) galvanisch verbunden sind(Fig.21u.id24).

U. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse eines weiteren Isolationstorus (48), den Elektroden (22') in Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegend, eine Wicklung (49) eingebettet ist, die ohne Elektroden ausgeführt ist (F i g. 25).

12. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse des Isolationstorus (51), den galvanisch mit den Wicklungsabschnitten (5, 6) verbundenen Elektroden (12') wicklungsseitig naheliegend weitere, diese Elektroden (12') in Wicklungsachsenrichiung überlappende, nicht galvanisch verbundene Elektroden (52) eingebettet sind (F i g. 26).

Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für einen gasgekühlten Transformator oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches i.

Die im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Elektroden haben die Aufgabe, die an die Wicklung an· grenzenden Kühlkanäle bzw. die angrenzenden Gasschichten elektrisch zu entlasten, so daß die Isolation zwischen der Ober- und Unterspar.nungswicklung, oder zwischen Wicklung und Kern bzw. anderen von der Wicklung umfaßten, geerdeten Teilen, vorwiegend durch den Isolationstorus erfolgt. Dabei ist vorausgesetzt, daß in den Kühlkanälen bzw. Gasschichten sowohl Luft als auch andere Gase oder Gasgemische oder dampfförmige Medien vorkommen.

Aus der CH-PS 2 40 040 ist es bereits bekannt, zur elektrischen Feldstärkeentlastung des Kühlkanals bei einem flüssigkeitsgekühlten Transformator einem mit Kondensatorbelägen versehenen Isolierzylinder zu verwenden. Dieser Isolierzylinder ist zwischen wenigstens einer Wicklung und der Hauptisolation zwischen Ober- und Unterspannungswicklung übernehmenden Isolationszylinder an der von dieser Wicklung abgewandten Seite des Kühikanals angeordnet. Die Kondensatorbeläge sind mit den Enden der entsprechenden Wicklung

verbunden.

Nachteilig hierbei ist, daß die auftretenden Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Kondensatorbelägen und benachbarten Teilen der Wicklung, ausgenommen an den Wicklungsenden, wo diese Spannungsunterschiede gleich Null sind, nicht nur verschieden sind für jeden Wicklungsaufbau und für jeden Aufbau der Kondensatorbeläge, sondern sich auch für eine bestimmte Wicklungsanordnung ändern abhängig von den Betriebs- und Prüfspannungen. Diese Spannungsunterschiede können etwa in halber Wicklungshöhe bei Stoßprüfspannungen sehr hoch werden.

insbesondere ist die elektrische Belastbarkeit zwischen Ober- und Unterspannung bei einer derartigen Wicklungsanordnung dann begrenzt, wenn für eine bestimmte Weite des Kühlkanals die Kühlung ausreicht, doch diese Weite zu klein ist, um die auftretenden Spannungen zwischen den einzelnen Wicklungsabschnitten und den benachbarten einzelnen Kondensatorbelägen zu halten. Diese auftretenden Spannungsunterschiede sind hier also für die Kühlkanalweite der Wicklungsanordnung maßgebend und erzwingen kostenspiellge Tranformatorkonstruktionen.

Auch ist bei Trockentransformatoren nach der Wicklungsanordnung der CH-PS 2 40 040 bei höheren Spannungen die immer anwesende Gasschicht zwischen dem die Hauptisolation übernehmenden Isolationszylinder und dem benachbarten, mit Kondensatorbelägen versehenen Isolierzylinder elektrisch hoch belastet. Es muß darum mit Sprühentladungen gerechnet werden, welche elektrische Durchschläge zur Folge haben können.

Die Wicklungsanordnung der genannten Patentschrift ist deswegen für Trockentransformatoren mit höheren Spannungen ungeeignet.

Weiterhin ist aus dem Artikel »Trockentransformatoren mit Kunstharzisolation« von M. Friedrich et al. (Bull. SEV/VSE 73/1982; S. 535-540) - vergleiche insbesondere F i g. 1 und Teil 1, 2. Absatz der S. 535 — ein luftgekühlter Transformator bekannt, bei welchem in einem IsokJonstorus eingebettete Kondensatorbeschläge (Elektroden) mit einzelnen Wicklungsabschnitten verbunden sind. Die Verfasser des genannten Artikels weisen jedoch darauf hin, daß solche Transformatoren gegen Verstaubung und Feuchtigkeit sehr empfindlich seien. Sie seien überdies brennbar und ihr Stehvermögen geyen Kurzschlußbeanspru;hung sei gering. Zwar könne die elektrische Spannungsfestigkeit der Hochspannungswicklung durch Einführung eines mit Kondensatorbelägen gesteuerten Zylinders verbessert werden; dies ändere jedcch nichts an den vorgenannten Nachteilen. Ein Fortschritt erfolge erst, wenn die Hochspannungsvicklung mit Kunstharz imprägniert bzw. eingegossen sei.

Eine solche Totalimprägnierung ist jedoch kostspielig und erfordert längere Herstellungszeiten. Es stellt sich demnach die Aufgabe, die Wicklungen hochspannungsfest und kompakt gemäß den bekannten Bauprinzipien von Transformatoren mit gasgekühlter Wicklung zu bauen, ohne daß darauf zurückgegriffen werden muß, die Wicklungen insgesamt in Kunstharz einzubetten.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch zwei Erfindungsvarianten möglich gemacht. Bei der ersten Alternative ist der Transformator dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse des lsolationstorus den genannten Elektroden im Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegend, ein elektrisch leitfähiger, unmagnetischer, nichtgeschlossener Schirm eingebettet ist, der geerdet oder cecTphenenfa'ils mit einer benachbarten Wicklung oder mit einem Meßkreis galvanisch verbunden ist.

Die zweite Alternative ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Masse des lsolationstorus in genannten Elektroden im Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegend, weitere Elektroden eingebettet sind, welche mit Wicklungsabschnitten einer benachbarten Wicklung galvanisch verbunden sind.

Dabei wird im allgemeinen vorausgesetzt, daß der lsolationstorus im elektrisch belasteten Bereich ungeteilt bzw. fugenlos zusammengesetzt ist.

Dabei soll insbesondere der Abstand der eingebetteten Elektroden danach hinreichend bemessen sein, daß bei wicklungsspezifisch vorkommenden Spannungen (Dauerbelastungsspannungen und Prüfspannungen), elektrische Durchschläge nicht auftreten zwischen benachbarten Elektroden, die mit Wicklungsabschnitten der gleichen Wicklung verbunden sind, ebenso keine Durchschläge zwischen diesen Elektroden und mit dieser Wicklung verbundenen, benachbarten Elektroden oder Schirmen.

Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus Kreisringen, die den Kern der Wicklung ganz od-:r fast umfassen. Sie können aber auch aus einzelnen, offenen sektorartigen Kreisringabschnitten bestehen. Dabei können beispielsweise Vollprofilringe, Elektroden aus Metallfolie, oder uus gebogenen Blechstücken, aus Drahtgewebe sowie Elektroden aus Leitpapier oder Leitlack usw. verwendet werden. Die Leitfähigkeit des Materials der Elektroden und der Zuleitungen zu den Elektroden ist nicht wesentlich; das Material soltte mindestens schwach leitend sein und zur Vermeidung von Haarrissen möglichst den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben wie das Material der Torusse, in das es eingebettet ist. Vorzugsweise wird eine einzige Vergußmasse, z. B. Epoxidharz, für den Torus und die übrigen Teile des Trockentransforrnators verwendet.

In die Masse des lsolationstorus ist ein geerdeter oder mit einer benachbarten Wicklung verbundener, unmagnetischer Schirm eingebettet, der den Elektroden in Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegt und der den Kern zirkumferential umfaßt oder fast umfaßt. Der Schirm reicht über die Wicklungshöhe und ist gegebenenfalls in Teilstücke aufgeteilt.

Ein nicht geerdeter Schirm in einem lsolationstorus nach oben genannter Konfiguration ist z. B. verwendbar für Meßzwecke.

Es ist möglich, die Elektroden des untersten oder obersten Wicklungsabschnittes um eine der Stirnseiten einer der Wicklungen abzubiegen. Dies führt zu einer besseren Abschirmung im Kopf- oder Fußbereich. Eine solche Abbiegung dir Elektroden ist an sich bekannt ausderDE-AS12 58 966.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand dtr Zeichnungen und der Beschreibung erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen

Fig. 1 in perspektivischer, aufgeschnittene- Darstellung eine komplette Tranformatorspule mit zwei Wicklungen, einem lsolationstorus, Elektroden und einem Schirm.

F i g. 2 eine Ausführung der kompletten Transformatorspule nach Fig. 1, jedoch in schematischer Darstellung, mit einem geerdeten Schirm,

F i g. 3 eine Ausführungsform ähnlich der der F i g. 2, jedoch mit abgerundeten Elektroden
F i g. 4 eine Ausfü'.'.rungsform ähnlich der der F i g. 2, jedoch mit Anzapfungen der Oberspannungswicklung,

F i g. 5 eine Ausführungsform ähnlich der der F i g. 2, jedoch mit anders zusammengefaßten Wicklungsab-

schnitten,

Fig. 6 eine Ausführungsform einer Drosselspule in 5chematischer Darstellung mit einem geerdeten Schirm,

F i g. 7 eine Ausführungsform mit zwei Wicklungen und zwei verschieden gestalteten Isolationstorussen, die konzentrisch um den Kern angeordnet sind,

F i g. 8 eine Anordnung mit Regel-, Ober- und Unterspannungswicklung und zwei konzentrischen Isolationstorussen,

F i g. 9 eine Ausführungsform mit der Gestaltung der Elektroden in Form von Ringen.

Fig. 10 eine Ausführungsform mit konisch gebildeten, sich in Achsenrichtung der Wicklung überlappen den Elektroden,

Fig. 11, 12, 13 Trockentransformatorausführungen mit anderen Überlappungsformen der Elektroden,

Fig. 14 eine Ausführungsform mit gemischter Bestückung mit überlappenden und nicht-überlappenden Elektroden,

Fig. 15 einen Trockentransformator, dessen Oberspannungswicklung mit zwei Parallelzweigen ausgeführt ist.

Fig. 16 eine Ausführungsform ähnlich der der Fig. 13, jedoch mit gegenseitig überdeckenden Elektroden.

Fig. 17 eine Ausführungsform, ähnlich der der F i g. 6, jedoch mit einem geerdeten Schirm in dem außenliegenden Isolationstorus zwischen den beiden Elektrodenreihen,

Fig. 18 eine Auführungsform, mit einem in der Wicklungshöhe aus zwei axialen Teilen aufgebauten Isolationstorus,

Fig. 19 eine Anordnung, bei der die endständigen Elektroden an den beiden Enden der Oberspannungswicklung herausgebogen sind,

Fig. 20 eine Anordnung ähnlich dsr der Fig. 19, jedoch zusätzlich Γΐϊϊί h5r^eü5ⁱ*sb'"*ⁱ*^/iP''^fn S^*^^rm

Fig. 21 eine Ausführungsform, ähnlich der der F i g. 19, jedoch mit einem Isolationstorus, der an einem Ende ein zusätzlich mit einer Elektrode versehenes Isolationsstück enthält,

Fig. 22 eine Anordnung mit Ober- und Mittelspannungswicklung und zwei Isolationstorussen, mit an der Oberspannungsseite an beiden Enden und an der Mittelspannungsseite rur an einem Ende des Torus umgebogenen Endeiektroden,

F i g. 23 eine Anordnung ähnlich der der F i g. 22, jedoch mit im außenliegenden Isolationstorus am Ende eingelassenen Erdelektroden,

Fig. 24 eine Anordnung mit Ober- und Mittelspannungswicklurig und zwei Isolationstorussen, mit an beiden Enden der Torusse umgebogenen Endelektroden; die Torusse an einem Ende mit zusätzlichen Isolationsstücken ausgeführt, welche je eine Teilelektrode enthalten,

F i g. 25 eine Anordnung mit Regel-, Ober- und Unterspannungswicklung, und zwei Isolationstorussen, deren äußerer nicht nur Elektroden der Oberspannung enthält, sondern auch eine Regelentwicklung, und

F i g. 26 ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem der F i g. 2, jedoch mit galvanisch getrennten Zusatzelektroden.

Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen gasgekühlte Trockentransformatoren dar. Die beschriebenen Einzelheiten können, wie dies auch in den Ansprüchen geschehen ist, mutatis mutandis auch für gasgekühlte Drosselspulen, Magnetspulen und dergleichen angewandt werden.

Fig. 1 zeigt perspektivisch bzw. Fig. 2 in schemati scher Darstellung als Grundausführung einen Phasen teil 1 eines Trockentransformators, der in Abmessung und Gestalt den bekannten Netztransformatoren de Anmelderin im wesentlichen gleicht. Der Phasenleil 1 is mit herausgezogenen Anschlüssen versehen (in Fig. nicht dargestellt). Die einen Teil der Anschlüsse bilden den Oberspannurigsanschlüsse sind elektrisch verbun den mit einer aus einzelnen Wicklungsabschnitten 5, 6

ίο bestehenden Oberspannungswicklung 7. Die in Serien schaltung verbundenen Wicklungsabschnitte 5, 6 de Oberspanr.ungswicklung 7 sind im Ausführungsbeispie direkt vom Kühlgas umspült, sind also nicht in eine Iso lationsmasse eingebettet.

Ein Isolationstorus 9 ist auf der kernabgewandtcn Seite durch einen Kühlkanal 8 von der Oberspannungs wicklung 7 und auf der kernuigewandten Seite durch einen Kühlkanal 2 von der Unterspannungswicklung 10

gCUCIIl
Flg. 2.

In die Masse des Isolationstorus 9 sind ringförmige nicht-geschlossene Elektroden 12 eingebettet, die jeweils über eine Leitung 13 mit einem Wicklungsab schnitt 5 bzw.6 verbunden sind. Im vorliegenden Fall is jeder Wicklungsabschnitt mit einer der beschriebenen Elektroden 12 verbunden.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bi 5 ist Vi die Masse des Isclationstorus 9, den Elektroden 12 in Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegend, ein elektrisch leitfähiger, unmagnetischer Schirm 14 ein gebettet, der den Kern umfaßt und der eine von oben nach unten reichende schmale Lücke (nicht dargestellt besitzt, so daß eine über die Höhe reichende Leitfähig keitsunterbrechung gegeben ist. In F i g. 2 ist ein geerde· ter Schirm 14 schematisch dargestellt. Der Schirm kann auch mit der Unterspannungswicklung verbunden sein wenn diese für eine niedrige Spannung ausgelegt ist.

Zur Erniedrigung der elektrischen Feldstärke an den Elektrodenkar.ten 4 können diese abgerundet werden (vgl. Fig. 3) oder mit aufgesetzten, gerundeten Ab schlußringen 4 versehen sein.

Zur Regelung der Spannung kann die Oberspan nungswicklung 7 mit Anzapfungen 3,3' ausgeführt werden (vgl. Fig.4). Die Steuerung der elektrischen Feld stärke im Isolationstorus ändert sich nicht, wenn die Verbindung zwischen den Anzapfungen geändert wird.

Abweichend von den in den F i g. 1,2 und 3 dargestell

ten Ausführungsformen ist es auch möglich (vgl. F i g. 5) jeweils Wicklungsabschnitte 5, 5' bzw. 6, 6' zu Paarer

so zusammenzufassen und gebündelt mit einer Elektrode 12 zu verbinden, die in dem Isolationstorus 9 enigebette ist.

Der Schirm 14 ist ebenfalls in den Isolationstorus ί eingebettet, d. h. er kann im Inneren des isolationstoru; liegen oder am Mantel des Isolationstorus anliegen. Dei Schirm 14 besteht beispielsweise aus einem feinen Me talldrahtgewebe, z. B. aus einem feinen Kupferdraht, mi einer Maschenweite von 1 bis 2 mm. Maßgebend für dii Maschenweite sind die elektrische Feldstärke arr Schirm und die fabrikatorischen Bedingungen für da; Einbettungsverfahren in der Masse des Isolationstorus Anstelle eines Metalldrahtgewebes kann ein Schirm auch auf die Innenseite der Vergußmassen-Mantelung aufgalvanisiert, dort aufgeklebt oder anderweitig aufge tragen sein. Anstelle von Reinmetall können auch ent sprechende Legierungen verwendet werden; auch andere leitfähige Materialien, wie Graphit, sind geeignet. Die leitfähige Beschickung kann mit Perforationen oder Un-

terbrechungen versehen sein, beispielsweise um die Haftung zu verbessern. In jedem Falle muß eine ausgewogene Verteilung zwischen offenen und geschlossenen Bereichen gegeben sein, wobei der Fachmann durch Experimentieren eine entsprechende Konfiguration finden kann.

Die F i g. 1 bis 5 zeigen, daß über einen weiteren Kühlka.-.jl 16 getrennt die Unterspannungswicklung 10 um den Kern 17 im Zentrum angeordnet ist. Bei den in den Fig. 1 bis 5 gegebenen Ausführungsbeispielen ist die Unterspannungswicklung 10 ohne Elektroden ausgeführt. Zur Fixierung der Wicklungen, des Isolationstorus und des Kernes gegeneinander werden normalerweise Distanzleisten 11 verwendet.

In F i g. 6 ist schematisch eine Ausführung einer Drosselspule dargestellt. Die Wicklung 7 ist in Wicklungsabschnitte 5,6 aufgeteilt, die Elektroden 12 sind galvanisch verbunden. Ferner ist ein geerdeter Schirm 14 vorgesehen, wobei Elektroden unu Swim im in einen Isolationstc rus 9 eingebettet sind.

F i g. 7 zeigt eine etwas komplizierte Wicklungsanordnung. Hierbei sind zwei Wicklungen, nämlich eine Oberspannungswicklung 7 und eine Mittelspannungswicklung 15 vorgesehen, die beide in über die Wickiungshohe verteilten Wicklungsabschnitte 5, 6 bzw. 18, 19 aufgeteilt sind.

Die Wicklungsabschnitte 18, 19 der Mittelspannungswicklung 15 sind dabei auf der kernnahen und auf der kernfernen Seite mit Elektroden 22, 22' versehen, die in zwei entsprechende, konzentrisch um den Kern 17 angeord.iete lsolationstorusse 9, 29 eingebettet sind. Dabei ist zwischen Kern 17 und dem kernnahen Isolationstorus 29 ein Kühlkanal 16, aber keine weitere Wicklung mehr vorgesehen. In den Isolationstorus 29 ist auf der kernzugewandten Seite auch noch ein geerdeter Schirm 14 derart eingebettet, daß er den Elektroden 22 gegenüberliegt, !rr; kernferr.er. !solationstorus 9 liegen sich die Elektroden 12 der Wicklungsabschnitte der Oberspannungswicklung und die Elektroden 22' der Mittelspannungswicklungsabschnitte gegenüber.

Fig. 8 zeigt einen Phasenteil 1, bei dem eine Unterspannungswicklung 10, eine Oberspannungsstammwicklung 7 und eine Oberspannungsregelwicklung 20 vorhanden sind, wobei die Oberspannungsstammwicklung 7 sowohl auf der kernnahen als auch auf der kernfernen Seite mit Elektroden 22, 22' versehen ist, die in zwei konzentrische, die Oberspannungsstammwicklung zwischen sich über Kühlkanäle 8 haltende lsolationstorusse 9, 29 eingebettet sind. Im Isolationstorus 29 ist an der der Unterspannungswicklung 7 nächsten Seite der Schirm 14 eingebettet. Der Regelwicklung 20, deren Elektroden 21 im äußeren Isolationstorus eingebettet sind, hat Anzapfungen, welche mit einem Stufenschalter (nicht dargestellt) verbunden sind, zur Regelung der Spannung unter Last.

F i g. 9 zeigt in ähnlicher Ausführungsform wie F i g. 2 eine andere Form von Elektroden 12', die als massive, offene Ringe mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 3 mm gestaltet sind, und die in einem Isolationstorus 9 eingebettet sind.

Zur Verbesserung der Spannungsverteilung über der Wicklung bei Stoßspannungen sind einander in Wicklungsachsenrichtung überlappende Elektroden empfehlenswert.

Fig. !0 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie F i g. 2, jedoch mit konisch gebildeten, sich überlappenden Elektroden 12".

F i e. 11 ist eine Variante auf die Ausführungsform der Elektroden nach Fig. 10. Die Elektroden 12'" sind hier gestuft zylinderartig ausgeführt.

In den F i g. 10 und 11 sind die FIe' mitii im wesentlichen in einer Zylinderfläche ange.; unet.
In Fig. 12 ist eine Ausführungsform der Elektrodenkonfigiiration gegeben ähnlich wit die der Fig. 10 und 11. Die Reihenfolge und Anordnung der Elektroden 12, 12"" ist derart gewählt, daß sie abwechselnd in zwei Zylinderflächen erscheinen.

ίο In Fig. 13 ist eine Konfiguration dargestellt, bei der sich die Elektroden 32 nach oben und unten derartig überlappen, daß sie innerhalb des Isolationstorus 9 nicht in Flucht liegen, sondern im Querschnitt eine Art gestaffeltes Dach bilden. Die Elektroden befinden sich hier in

r> mehreren Zylinderflächen.

Es ist eine analoge Anordnung der Elektroden mit einer umgekehrten Uberdeckung möglich.

Bei den Darstellungen der Elektroden 12", 12'", 12"" u:id 32 der F · g. !0 b^i<; 13 ist zu beachten, daß es sich nicht um geschlossene Mäntel handelt, sondern um galvanisch nicht geschlossene, ringartige Teile, wobei beide Enden durch einen Schlitz voneinander getrennt sind oder einander in Abstand überlappen.

Fig. 14 zeigt in Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsform eine Wicklung, bei der teilweise überlappende und teilweise nicht-überlappende, in der Höhe getrennte Elektroden 12 bzw. 12' mit den einzelnen Wicklungsabschnitten, 5,6 bzw. 5', 6' verbunden sind.
Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie

jo Fig. 2, jedoch mit zwei Parallelzweigen 23, 24 in der Oberspannungswicklung 7.

F i g. 16 ist eine Ausführungsform dargestellt mit zwei Parallelzweigen 23, 24 in der Oberspannungswicklung 7 wie in Fig. 15, jedoch mit einer anderen Elektrodenkonfiguration 33. Die Staffelung der Elektroden ist ungefähr wie in einer Kondensatordurchführung.

Jeweils paarig sind zwei von der Gürtellinie (auf der halben Wicklungshöhe) gleich weit entfernt liegende Wicklungsabschnitte 5 bzw. 25 je einer Elektrode 33 zugeordnet. Dabei ergeben sich n/2 Elektroden, wenn η die Zahl der Wicklungsabschnitte ist, wobei die innere Elektrode die nächst äußere jeweils überdeckt, d. h. etwa zwei Wicklungsabschnitte länger ist.

Diese Ausführungsform ist speziell geeignet für größere Trockentransformatoren mit höheren Spannungen und erniedrigtem Isolationsniveau des Sternpunktes.

Fig. 17 zeigt eine Anordnung, bei der Elektroden 12, 22', die sich innerhalb eines Isolationstorus 9 galvanisch getrennt gegenüberliegen, mit den beider, außen und innen benachbarten, durch je einen Kühlkanal 8,28 vom Isolationstorus getrennten Wicklungsabschnitten 5, 18 leitend verbunden sind. Zwischen den in Abstand getrennt gegenüberliegenden Elektroden 12,22' liegt eingebettet ein elektrisch leitfähiger, geerdeter Schirm 30.

Derartige Schirme können aus Sicherheitsgründen angewendet werden. Ein nicht geerdeter Schirm in oben genannter Konfiguration ist z. B. anwendbar für Meßzwecke.

Fig. 18 zeigt ein AusfUhrungsbeispiel mit einem in

der Wicklungshöhe aus zwei axialen Teilen aufgebauten Isolationstorus 31, der praktisch fugenlos zusammengestellt werden kann. Ein Aufbau aus mehr als zwei axialen Teilen ist möglich. Weiter kann durch Wahl spezieller Ausführungsformen und Schirmteile 14', 14" in der Nähe der Teilfuge die elektrische Feldstärke der Fuge sehr niedrig gehalten werden. Dazu sind die Elektroden 12, welche als offene Ringflächen gestaltet sind an ihren Kanten mit aufgesetzten, gerundeten Ab-

schlußringen 26 versehen.

Außerdem ist dargestellt, daß der Schirm 14 über die Höhe in die zwei Teilschirme 14'; 14", die hier jeweils für sich geerdet sind und in der Zeichnung auch mit gerundeten Abschlußringen 27 versehen sind, aufgeteilt ist.

Fig. 19 zc'gt ein Ausführungsbeispiel bei dem die endständigen Elektroden 34,35 des obersten und untersten Wicklungsabschnittes 5 bzw. 36 um den Kopf bzw. Fuß der Oberspannungswicklung 7 herum zur Wicklung hin abgebogen sind, wobei auch diese Abbiegung innerhalb eines entsprechend mit Flanschen versehenen Isolationstorus 42 eingebettet ist. Der geerdete Schirm 14 ist normal ausgeführt.

F i g. 20 zeigt eine Anordnung ähnlich der der Fi g. 19, jedoch mit entsprechend parallel zu den endständigen Elektroden der Oberspani:ungswicklung herumgebogenen Enden 37, 38 des Schirmes 14. Die Enden des Isolationstorus 42 sind ebenfalls entsprechend geformt.

Fig. 21 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der der Fig. 19, jedoch mit einem Isolationstorus 42, welcher an einem Ende ein zusätzliches, mit einer Teilelektrode 35' versehenes, abnehmbares Isoaltionsstück 39 enthält. Diese Teilelektrode 35' und die sich im Isolationstorus

42 befindende Teilelektrode 35" sind zusammen galvanisch mit dem Wicklungsabschnitt 36 verbunden. Der Isolationstorus 42 hat am anderen Ende einen festen Flansch wie in den Fig. 19 und 20. Beide Isolationsteile, der Isolationstorus 42 und das Isolationsstück 39 werden im allgemeinen fugenlos zusammengesetzt, z. B. durch Verleimung unter Vakuum.

Fig. 22 zeigt eine Anordnung mit Ober- und Mittelspannungswicklung 7 bzw. 15 und zwei Isolationstorussen 43 und 44. Der eine Tofüs 43 liegt zwischen Ober- und Mittelspannungswicklung und ist mit Elektroden 12, 22' beider benachbarte* Wicklungen 7 und 15 be-StüCiCt. Der ändcfc TöTüS 44 licgi zwischen Miuci5päi"inungswicklung 15 und Kern 17, mit an der Wicklungsseite mit dieser Wicklung verbundenen Elektroden 22 und an der Kernseite mit einem geerdeten Schirm 14. Oberspannungsseitig sind endständige Elektroden 34, 35 des obersten und untersten Wicklungsabscnittes 5 bzw. 36 wie in Fig. 19 abgebogen. Mittelspannungsseitig ist eine der endständigen Elektroden 34' im äußeren Isolationstorus 43 um den Kopf der Mittelspannungswicklung 15 herum zur Wicklung nach innen abgebogen. Eine der endständigen Elektroden 34" im inneren Isolationstorus 44 ist um den Kopf der Mittelspannungswicklung herum nach außen abgebogen.

Fig. 23 zeigt eine Anordnjng, ähnlich der der F i g. 22, jedoch mit eingelassenen Elektroden 40,41, die sich im außen liegenden Isolationstorus 43, zur besseren Spannungsbeherrschung gegen Ende, befinden und die endseitig gegenüber den Wicklungen im Isolationstorus

43 eingelassen sind.

F i g. 24 zeigt eine Wicklungsanordnung, ähnlich der der F i g. 22, jedoch sind hier die unteren endständigen Elektroden 35, 46 und 47 zu den naheliegenden Wicklungen herum abgebogen. Diese Elektroden sind anders als bei den oberen endständigen Elektroden 35', 35", 46', 46" bzw 47', 47". Die Elektrodenteile sind paarweise galvanisch verbunden mit den untersten Wtcklungsabschnitten 36 bzw. 19 der an den Elektroden naheliegenden Ober- bzw. Mittelspannungswicklung 7,15.

Der äußere isolationstorus 43 hat am unteren Ende zwei zusätzliche, an den Torus genau anliegende Isolationsstücke 39, 3d' in die jeweils ein herabgebogenes Teil 3j^r bzw. 46' des endständigen, mit der Ober- bzw.

Mittelspannun 'swicklung verbundenen Teilelektrodenpaares eingebettet ist; dagegen hat der innere Isolationstorus 44 am unteren Ende nur ein zusätzliches, an den Isolatiohstorus 44 genau anliegendes Isolationsstück 45, in dem sich das abgebogene Teil 47' des endständigen, mit der Mittelspannungswicklung verbundenen Teilelektrodenpaares befindet.

Die in den Wicklungsanordnungen nach den Fig. 18. 21 und 24 gezeichneten Isolationstorusausführungen mit axialer Teilung bzw. an den Enden des Torus genau anliegenden Isolationsstücke werden dann verwendet, wenn dies für die Montage der Wicklungen notwendig ist.

Die in den Fig. 21 und 24 angegebenen zusätzlichen Isolationsstücke 39, 39' und 45 können auch beidseitig der Isolationstorusse 42,43 und 44 angebracht werder·.

F i g. 25 ist eine Wicklungsanordnung ähnlich der der F i g. 8. In die Masse des Isolationstorus 48 ist neben den mit der Uberspannungswickiung 7 galvanisch verbundenen E'ektroden 22' noch eine diesen Elektroden in Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegende Wicklung, in diesem Fall eine Regelwicklurig 49. eingebettet angeordnet, die ohne Elektroden ausgeführt ist. Die Regelwicklung 49 hat Anzapfungen 50, welche mit einem Stufenschalter (nicht dargestellt) verbunden sind, zur Regelung der Spannung unter Last.

Auch in Fig. 26 ist eine Erweiterung der bisherigen Ausführung.smöglichkeiten dargestellt. Wie in den F i g. 10 bis 13, sind bei dieser Anordnung die Elektroden 12, 52 überlappend zur Verbesserung der Stoßspannungsverteilung über der Oberspannungswicklung ausgeführt. Im Gegensatz zu der in den Fig. 10 bis 13 gegebenen Anordnung mit den Wicklungsabschnitten galvanisch verbundener Elektroden, die in der Reihenfolge nach direkt miteinander kapazitiv gekoppelt sind, findet die kapazitive Kopplung zwischen benachbarten, mit

J — ·. \l/!nlrti tr* ruf η 1>ι·λΙιπΪ14οπ nnUinnirnU liflrkiin^npiiiH UCII ti ]\.I\|UIIgjaUJtllllHll.ll gUI'UIIIJVII T \- I UUIIUVI IV, 1

Elektroden 12 bei der Ausführungsform gemäß F i g. 26 statt durch eine an den Elektroden 12 benachbart angeordnete, damit galvanisch nicht verbundene Reihe von einander isolierter Elektroden 52. Im vorlegenden Fall erfolgt die Isolation zwischen Ober- und Unterspannung in den Isolationstorus zwischen der Reihe der in den Isolationstorus eingebetteten Elektroden 12,52 und einem geerdeten Schirm 14, der ebenfalls in den Isolationstorus 51 eingebettet ist. Diese Elektroden 52 sind vorzugsweise auch als nicht-geschlossene Kreisringe ausgeführt.
Die genannten Konstruktionsprinzipien sind nicht

so nur für Trockentransformatoren in Verteilnetzen und für Trockenkleindrosseln zu verwenden, sondern auch in größeren dampfgekühlten Transformatoren, Großdrosseln, Prüftransformatoren, Meßwandlern und Spezialausführungen derartiger Geräte.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wicklungsanordnung für einen gasgekühlten Tranförmator oder dergleichen,

— mit wenigstens einer um einen Kern angeordneten, direkt vom Kühlgas umspülten Wicklung und

— mit wenigstens einem Isolationstoms, in dessen Masse wenigstens von einer benachbarten Wicklung ausgehend mit dieser galvanisch verbundene Elektroden zur elektrischen Feldstärkeentlastung des zwischen Wicklung und Isolationstorus liegenden Kühlkanals eingebettet sind, wobei diese Wicklung über ihre Höhe in einzelne Wicklungsabschnitte aufgeteilt ist und diese Wicklungsabschnitte an) Elektroden angeschlossen sind,