DE3411500A1 - Hochspannungswicklung mit gesteuerter spannungsverteilung fuer transformatoren - Google Patents

Description

VPA 84 P 6502 DE Ol

Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren mit großen Nennleistungen,, wobei zur Spannungssteuerung besondere, im Normalbetrieb stromlose Leiter zu Kondensatorspulen aufgewickelt sind.

Bei der Anregung von Wicklungen mit schwingenden Schalt-' spannungen mit einer Frequenz, die einer Eigenfrequenz der Wicklung entspricht, d.h. bei Resonanzanregung, sind die entstehenden Amplituden und Gradienten der resonanzfrequenten Spannungsverteilung um so höher, je geringer die wirtsame Wicklungsdämpfung ist. Diese hohen Amplituden und großen Gradienten sind sehr unerwünscht.

Zur Steuerung der Spannungsverteilung in Hochspannungswicklungen von Transformatoren ist durch die DE-OS 23 28 375 eine Kondensatorbatterie bekannt geworden, deren einzelne Kondensatoren ihnen jeweils zugeordneten Wicklungsabschnitten parallelgeschaltet sind. Diese Kondensatorbatterien sind räumlich neben den Transformatorwicklungen angeordnet und dadurch nicht . mit dem die Hochspannungswicklungen durchsetzenden Fluß verkettet. Diese Kondensatorbatterien sorgen daher zwar für eine gute Verteilung von auf die Transformatorwicklung auftreffenden Stoßspannungen, bewirken jedoch andererseits nur eine minimale oder gar keine Dämpfung von durch Schaltspannungen angeregten Schwingungen in den Wicklungen.

Krt 2 Kof - 23.03.1984

- ψ - VPA 84 P 6502 DE Ol

Ähnlich verhalten sich auch mit Steuerleitern versehene Transformatorwicklungen gemäß der DE-AS 10 69 279, der DE-OS 24 18 230 sowie der DE-OS 23 23 304. Diese bekannten Wicklungsanordnungen zeigen aus Scheibenspulen mit eingewickelten Steuerleitern bzw. aus Wicklungslagen mit eingewickelten Steuerleitern aufgebaute Wicklungen. Die in den bekannten Wicklungen vorgesehenen Steuerleiter sind kapazitiv mit der jeweils zugehörigen Wicklung gekoppelt und sind im Normalbetrieb stromlos. Auch diese Steuerleiter haben nur einen sehr geringen Einfluß auf die Dämpfung von durch Schaltspannungen angeregte Schwingungen in den Wicklungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Hochspannungswicklungen mit gesteuerter Spannungsverteilung der eingangs genannten Art eine Anordnung zu schaffen, durch die eine" gut wirksame Dämpfung von schwingenden Spannungen in den Wicklungen im Bereich von deren Eigenfrequenzen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei Hochspannungswicklungen mit parallel geschalteten Kondensatorspulen dadurch gelöst, daß die Kondensatorspulen mit demselben Fluß verkettet sind wie die zu steuernde Hochspannungswicklung und dadurch, daß die beiden Seiten jedes von den Kondensatorspulen gebildeten Kondensators über einen ohmschen Widerstand miteinander verbunden sind, so daß sie mit diesem zusammen ein mit der Hochspannungswicklung induktiv gekoppeltes RC-Glied darstellen.

Nach vorteilhaften Ausgestaltungen und zweckmäßigen Weiterbildungen ist jede Kondensatorspule als eine Doppelscheibenspule aus zwei oder vier räumlich parallel gewickelten Leitern ausgebildet, liegt eine Seite der

- fr * VPA 8k P 6502 DE Ol

Kondensatorspulen über eine Potentialverbindung an der Hochspannungswicklung und sind die ohmschen Widerstände und/oder die Kondensatorspulen in zur stirnseitigen Potentialfeldsteuerung vorgesehene Schirmringe aus folienumwiekeltem, nicht leitendem Werkstoff eingelegt.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der stromlose Leiter in die Hochspannungswicklung mit eingewickelt und mit dieser über einen ohmschen Widerstand verbunden ist, so daß der Leiter der Hochspannungsspule selbst eine Seite des Kondensators ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bei ihrer Anwendung in Feinstufenlagenwicklungen bestehen darin, daß der stromlose Leiter einen zusätzlichen Gang in einer als mehrgängiger Wendel ausgeführten Feinstufenlagenwicklung darstellt oder daß in einer abschnittsweise mit. jeweils zwei Stufen je Abschnitt ineinander-. gewickelten Feinstufenlagenwicklung für eine ungerade Anzahl von Stufen ein in einem Abschnitt vorhandener leerlaufender Gang mit dem ohmschen Widerstand beschaltet ist und als stromloser Leiter dient.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des eingesetzten ohmschen Widerstandes bestehen·auch darin, daß dieser spannungsabhängig ist oder daß dieser aus der Parallelschaltung eines spannungsabhängigen mit einem festen Widerstand besteht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bei ihrer Anwendung in normalen, nicht ineinandergewickelten, Spulen bestehen darin, daß der stromlose Leiter als Zusatzspule zwischen zwei Spulen der Wicklung eingebaut ist oder darin, daß der stromlose Leiter bzw. Kondensatorbelag als Schirmring ausgebildet ist.

VPA 8h P 6502 DE Ol Die analoge Lösung für normale, nicht ineinandergewickelte, Lagenwicklungen besteht darin, den stromlosen Leiter bzw. Kondensatorbelag als Eingangsschild auszubilden.

Die erfindungsgemäße Beschaltung von Hochspannungswicklungen ist sehr vorteilhaft, weil sie in einfacher Weise durch geeignete Einstellung des ohmschen Widerstandes eine frequenzabhängige Dämpfung von Spannungsschwingungen in der Hochspannungswicklung ermöglicht, ohne dabei eine nennenswerte Erhöhung der Verluste bei· der Betriebsfrequenz zu verursachen. Dabei wird durch Anordnung der Kondensatorspulen im Bereich der Schwingungsbäuche des magnetischen Streufeldes eine besonders wirk- same Bedämpfung der Hochspannungswicklung erzwungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert.

In allen Figuren sind lediglich die prinzipiellen Leite ranordnungen im Schnitt dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Wicklung beliebiger Art mit je einer Kondensatorspule in der axialen Wick

lungsmitte und an einem axialen Wicklungsende ,

Figur 2 eine Kondensatorspule aus zwei räumlich parallelen Leitern in einer Scheibenspu-

lenanordnung,

Figur 3 eine Kondensatorspule aus vier räumlich parallelen Leitern in einer Scheibenspulenanordnung,

- # - VPA 84 P 6502 DE Ol

Figur k eine Kondensatorspule, deren eine Kondensatorseite von dem den Laststrom führenden Leiter einer Scheibenspulenwicklung dargestellt ist,

Figur 5 eine Grobstufenlagenwicklung,

Figuren 6 und 7 je eine Feinstufenlagenwicklung,

Figur 8 eine in eine normale Doppelspulenwicklung eingebaute stromlose Zusatzspule,

Figuren 9 und 10 Kondensatorspulen, deren stromloser Belag als Schirmring ausgebildet ist, Ip und

Figur 11 eine Kondensatorspule, die aus der Eingangslage und dem Eingangsschild einer Lagenwicklung besteht. 20

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Um einen lediglich als punktgestrichelte Linie angedeuteten Eisenkernschenkel 11 .ist gemäß Figur 1 eine aus zwei axial hintereinanderliegenden Teilen 12 und 13 aufgebaute Wicklung angeordnet. Die Wicklung ist in bekannter Weise als Lagen- oder Scheibenspulenwicklung ausgeführt. Zwischen den beiden Teilen 12 und sowie unterhalb des Teiles 13 an dessen Stirnseite ist jeweils eine Kondensatorspule Ik aus jeweils zwei stromlosen Leitern 15 angeordnet. Die jeweils eine Kondensatorspule Ik bildenden stromlosen Leiter 15 sind spiralig zu einer Scheibenspule aufgewickelt, die durch ihre räumliche Anordnung jeweils vor bzw. zwischen Stirnseiten der Teile 12 und 13 mit demselben Fluß verkettet sind wie die Wicklung selbst.

- β - VPA 84 P 6502 DE Ol

Die Anschlüsse der beiden Seiten des jeweils von einer Kondensatorspule 14 gebildeten Kondensators liegen an einem ohmschen Widerstand 16. Dadurch bildet jede der Kondensatorspulen 14 zusammen mit dem ihr jeweils zugeordneten Widerstand l6 ein RC-Glied. Die Kondensatorspulen 14 und die Wicklung aus den Teilen 12 und 13 sind infolge der Verkettung mit demselben Fluß induktiv miteinander gekoppelt, so daß der resultierende Dämpfungswiderstand des RC-Gliedes transformatorisch in die Wicklung übertragen wird. Durch diese Dämpfung werden die Amplituden von beispielsweise durch Schaltspannungen angeregte Schwingungen ohne besonderen Aufwand in beherrschbaren Größenordnungen gehalten.

Bei der Ausführung gemäß Figur 2 besteht die Kondensatorspule 14 aus zwei Scheibenspulen, die die gleichen Abmessungen haben wie Scheibenspulen in den benachbarten Teilen 12 und 13 der beschalteten Wicklung. Auch bei dieser Ausführung ist die Kondensatorspule 14 aus zwei stromlosen Leitern 15 spiralig aufgewickelt. Die beiden Leiter 15 sind im Bereich der inneren Windungen der Scheibenspulen gegeneinander ausgekreuzt. Die beiden Seiten des Kondensators sind über einen spannungsabhängigen Widerstand 17 miteinander verbunden. Die Kondensatorspulen 14 sowie die Teile 12 und 13 sind wiederum induktiv miteinander gekoppelt, so daß auch bei dieser Anordnung ein Dämpfungswiderstand in die Wicklung übertragen wird.

Die Anordnung gemäß Figur 3 entspricht weitgehend derjenigen gemäß Figur 2. Die Kondensatorspulen 14 sind jedoch in diesem Fall aus vier stromlosen Leitern 15 spiralig aufgewickelt. Außerdem ist als ohmscher Widerstand eine Parallelschaltung aus einem festen Widerstand l6 sowie einem spannungsabhängigen Widerstand 1? vorgesehen.

- J - VPA 84 P 6502 DE Ol

Auch die Ausführung gemäß Figur 4 bezieht sich wieder auf eine Wicklung aus Scheibenspulen, wobei die Wicklung aus Teilen 12 und 13 zusammengesetzt ist. Bei dieser Ausführung übernimmt jedoch der auch im Bereich der Kondensatorspulen 14 durchgewickelte, den Laststrom führende Leiter der Wicklung zusätzlich die Funktion eines stromlosen Leiters, so daß lediglich ein einziger stromloser Leiter 15 erforderlich ist. Dieser stromlose Leiter 15 ist über zwei Scheibenspulen geführt und neben der Auskreuzung des den Laststrom führenden Leiters ebenfalls ausgekreuzt. Gegenüber der Auskreuzung sind ein Ende des Leiters 15 und die dessen anderem Ende anliegende Windung des den Laststrom führenden Leiters durch einen festen Widerstand l6 miteinander verbunden.

Dadurch ist zusätzlich zur induktiven Kopplung der Wicklung mit der Kondensatorspule 14 deren Potential bestimmt. Durch entsprechende Bemessung des stromlosen Leiters 15 haben auch hierbei die Kondensatorspulen 14 vorzugsweise die Abmessungen der Scheibenspulen in.den Teilen 12 und 13 der Wicklung.

Figur 5 zeigt eine einlagige Grobstufenwicklung mit einem den Laststrom führenden Leiter 18 und einem räumlich parallel hierzu mit eingewickelten stromlosen Leiter 15. Die beiden Leiter 18 und 15 bilden wiederum die beiden Seiten eines Kondensators. Ein Ende der Grobstufenwicklung ist mit dem deren anderem Ende gegenüberliegenden Ende des stromlosen Leiters 15 über einen festen Widerstand l6 verbunden, so daß ein induktiv mit der Grobstufenwicklung gekoppeltes RC-Glied gebildet ist.

Figur 6 zeigt eine Feinstufenwicklung aus. vier räumlich parallel in einer Lage liegenden, den Laststrom führenden Leitern 18 mit den Anzapfungen 1 bis 5. In diese Wicklungslage ist in einem zusätzlichen Gang ein stromloser Leiter 15 mit eingewickelt. Der Anfang eines der

£ VPA 84 P 6502 DE Ol den Laststrom führenden Leiteis 18 ist mit dem Ende des stromlosen Leiters 15 analog zu der Ausführung gemäß Figur 5 über einen festen Widerstand 16 verbunden.

Figur 7 zeigt schließlich eine abschnittsweise ineinandergewickelte einlagige Feinstufenwicklung mit Anzapfungen 1 bis 10 und mit jeweils zwei Stufen je Abschnitt, so daß eine gerade Anzahl von Gängen erforderlich ist. Mit Rücksicht .auf den Stufenwähler ist jedoch eine ungerade Anzahl von Stufen zweckmäßig. Infolgedessen ist bei solchen Wicklungen ein leerlaufender Gang mit der Windungszahl einer Stufe vorhanden. Das Ende dieses leerlaufenden Ganges ist beim in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Anfang der zugehörigen Stufenwicklung über einen festen Widerstand verbunden. Dadurch übernimmt in dieser Anordnung der leerlaufende Gang die Funktion des stromlosen Leiters 15, indem er mit den Windungen der zugehörigen Stufenwicklung einen spulenförmigen Kondensator bildet, der wiederum mit dem festen Widerstand 16 ein mit der Feinstufenwicklung induktiv gekoppeltes RC-Glied darstellt.

11 Patentansprüche
11 Figuren

Claims (11)

VPA 84 P 6502 DE Ol Patentansprüche

1. Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren mit großen Nennleistungen, wobei zur Spannungssteuerung besondere, im Normalbetrieb stromlose Leiter (15) zu Kondensatorspulen (14) aufgewickelt sind, dadurch gekennzeichnet ,

- "daß die Kondensatorspulen (14) mit demselben Fluß verkettet sind wie die zu steuernde Hochspannungswicklung (12, 13) und

- daß die beiden Seiten jedes von den Kondensatorspulen (lh) gebildeten Kondensators über einen ohmschen Widerstand (l6, 1?) miteinander verbunden sind, so daß sie mit diesem zusammen ein mit der Hochspannungswicklung (12, 13) induktiv gekoppeltes RC-Glied darstellen.

2. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Kondensatorspule (14) als eine Doppelscheibenspule aus zwei oder vier räumlich parallel gewickelten Leitern (15) ausgebildet ist (Figuren 2 bzw. 3).

3. Ilochspannungswicklung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge.kennzeichnet, daß eine Seite des ohmschen Widerstandes (l6, 17) über eine Potentialverbindung an der Hochspannungswicklung liegt.

4. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1 bis 3) dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorspulen (14) und/oder die Widerstände (l6, 17) in zur stirnseitigen Potentialfeldsteuerung vorgesehene Schirmringe aus folienumwickeltem, nichtleitenden Werkstoff eingelegt sind.

VPA 84 P 6502 DE Ol

5. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromlose Leiter (15) in die Hochspannungswicklung mit eingewickelt und mit dieser über den ohmschen Widerstand (l6, 17) verbunden ist, so daß der Leiter der Hochspannungsspule selbst eine Seite des Kondensators ist (Figuren h, 5? 6 und 7).

6. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1 und 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der stromlose Leiter (15) einen zusätzlichen Gang in einer als mehrgängiger Wendel ausgeführten Feinstufen= lagenwicklung darstellt (Figur 6).

7. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1 und 5?

dadurch gekennzeichnet, daß in einer abschnittsweise mit jeweils zwei Stufen je Abschnitt ineinandergewickelten Feinstufenlagenwicklung für eine ungerade Anzahl von Stufen ein in einem Ab™ schnitt vorhandener leerlaufender Gang mit dem ohmschen Widerstand (l6, 17) beschaltet ist und als stromloser Leiter dient (Figur 7).

S. Hochspannungswicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand (17) spannungsabhängig ist.

9. Eochspannungswicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand aus der Parallelschaltung eines spannungsabhängigen (17) und eines festen (16) Widerstandes besteht.

• 3" VPA 84 P 6502 DE Ol

10. Hochspannungs"wicklung nach den Ansprüchen 1, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der stromlose Leiter (15) eine in eine normale Doppelspulenwicklung eingebaute Spule darstellt (Figur.S).

11. Hochspannungswicklung nach den Ansprüchen 1, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der stromlose Leiter (15) als Schirmring oder Eingangsschild ausgebildet ist (Figuren 9, 10, 11).