DE3907287A1 - Transformator mit wicklungen aus haupt- und zusatzleitern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit Wicklungen aus den Laststrom führenden Hauptleitern aus Werkstoff mit hoher Leitfähigkeit, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium, und mit in mindestens einem Wicklungsabschnitt hierzu räumlich parallelen Zusatzleitern.

Beim Anschluß an gasisolierte Schaltanlagen (GIS) erfahren Transformatoren Beanspruchungen durch sehr steile Spannungsfron­ ten und durch Schwingungen im Megahertz-Bereich. Dabei können hauptsächlich im Eingangsbereich und im Sternpunktbereich der Wicklungen durch Reflektionen und Resonanzanregungen sehr große Spannungsüberhöhungen auftreten, die die Isolierung gefährden.

Bekannte Wicklungen aus ineinander gewickelten Spulen, beispiels­ weise gemäß der DE-PS 9 75 856 haben für die dabei zu beachtenden Zeit- und Frequenzbereiche den Charakter von Wanderwellen­ leitungen. Besonders bei steilen Spannungen sind die theoretisch zu erwartenden Reflektionen an den verschiedenen Stoßstellen experimentell eindeutig nachweisbar. Daraus läßt sich ableiten, daß auch bei den Eigenresonanzen der Spulen, die für Wanderwel­ lenleitungen typischen Resonanzformen auftreten. Durch die unterschiedliche Länge der Teilleitungen und ihre gegenseitige Kopplung ist der Schwingungstyp jedoch nicht immer leicht zu identifizieren. Eine Hauptresonanzfrequenz liegt dort, wo die gesamte Spule als Lambda/4-Leitung zu betrachten ist.

Während man die Resonanzüberhöhung in einer Wicklung durch ge­ eignete Anpassung der induktiven und kapazitiven Spannungsver­ teilung stark beeinflussen kann, ist dies innerhalb der Spulen kaum möglich. Es bleibt hierfür daher nur eine Erhöhung der Dämpfung der sich bildenden Resonanzkreise.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hierzu geeig­ nete Dämpfungsmittel anzugeben, wobei zu beachten ist, daß zwei Mechanismen für die Kreisgüte der Schwingkreise verantwortlich sind, und zwar einerseits der Verlustwinkel des Dielektrikums, d. h. der Leiterisolation und andererseits der Oberflächenwider­ stand der Leiter.

Da der Verlustwinkel des Dielektrikums ohne andere nachteilige Folgen kaum erhöht werden kann, wird die erfindungsgemäße Auf­ gabe bei einem Transformator der eingangs genannten Art durch Beeinflussung des Oberflächenwiderstandes der Wicklungsleiter gelöst, indem ein Zusatzleiter aus Widerstandswerkstoff blank oder isoliert zwischen zwei miteinander verkämmten Hauptleitern mitgewickelt ist und/oder indem die Hauptleiter an ihren Breit­ seiten mit einem dünnen Zusatzleiter aus Widerstandswerkstoff belegt sind, dessen Dicke in Abhängigkeit von seinem spezifischen Widerstand so bestimmt ist, daß die erforderliche Dämpfungs­ wirkung erreicht ist, wobei bei ausreichender Dicke der effekti­ ve Widerstand mit der Quadratwurzel aus dem spezifischen Wider­ stand steigt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß der Zusatzleiter zusammen mit dem Hauptleiter isoliert ist, daß mindestens zwei Zusatzleiter vorgesehen sind, oder daß neben den Hauptleitern ein Steuerleiter aus Werkstoff mit geringer Leitfähigkeit vorgesehen ist.

Die Anwendung erfindungsgemäß gestalteter Transformatorwicklungen erfolgt zweckmäßig bei Oberspannungsstammwicklungen aus ineinander­ gewickelten Scheibenspulen und/oder bei ineinandergewickelten Feinstufenwicklungen mit End- oder mit Mitteneingang.

Die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung ist sehr vorteilhaft, weil sie auf einfache Art und Weise eine zuverlässige Bedämp­ fung von Wanderwellen im Wicklungsbereich von Transformatoren gewährleistet, so daß Spannungsüberhöhungen infolge von Reflektionen- und/oder Resonanzerscheinungen zuverlässig begrenzt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 3 zeigen Querschnitte durch erfindungsgemäße Leiter­ anordnungen.

Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Ein Hauptleiter 1 besteht aus einem Werkstoff mit hoher Leit­ fähigkeit, vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium. Der Haupt­ leiter 1 ist allseitig von einer Isolierung 2 aus mehreren Lagen von Papier umhüllt. Die Wickelachse, d. h. die Achse, um die die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Leiter gebo­ gen werden, liegt horizontal.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 liegt unterhalb des Hauptleiters 1 und innerhalb der Isolierung 2 ein Zusatzleiter 3 aus einem Widerstandswerkstoff. Das heißt, der elektrische Widerstand dieses Werkstoffs ist mindestens um den Faktor 10 größer als der elektrische Widerstand des Werkstoffs im Haupt­ leiter 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 liegt auf beiden Breitseiten des Hauptleiters 1 je ein Zusatzleiter 3 innerhalb der alle drei Leiter umfassenden Isolierung 2.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 liegt wiederum ein Zusatzleiter 3 unmittelbar am Hauptleiter 1 innerhalb der Isolierung 2, jedoch ist zusätzlich ein weiterer Zusatzleiter 3 außen auf der Isolierung 2 angeordnet.

Wicklungen aus Wickelleiterkombinationen der vorstehend be­ schriebenen Art sind besonders vorteilhaft in Nennspannungs­ bereichen 245 kV einzusetzen, sind jedoch unter bestimmten Voraussetzungen auch bei anderen Randbedingungen vorteilhaft.

Claims (5)

1. Transformator mit Wicklungen aus den Laststrom führenden Hauptleitern (1) aus Werkstoff mit hoher Leitfähigkeit, vor­ zugsweise aus Kupfer oder Aluminium und mit in mindestens einem Wicklungsabschnitt hierzu räumlich parallelen Zusatzleitern (3) dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämp­ fung von Schwingungen im Megahertz-Bereich

• - ein Zusatzleiter (3) aus Widerstandswerkstoff blank oder isoliert zwischen zwei miteinander verkämmten Hauptleitern (1) mitgewickelt ist und/oder
• - die Hauptleiter (1) an ihren Breitseiten mit einem dünnen Zusatzleiter aus Widerstandswerkstoff belegt sind,
• - dessen Dicke in Abhängigkeit von seinem spezifischen Wider­ stand so bestimmt ist, daß die erforderliche Dämpfungswirkung erreicht ist, wobei bei ausreichender Dicke der effektive Widerstand mit der Quadratwurzel aus dem spezifischen Wider­ stand steigt.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz­ leiter (3) zusammen mit dem Hauptleiter (1) isoliert ist.

3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Zusatzleiter (3) je Hauptleiter (1) vorgesehen sind.

4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ober­ spannungs-Stammwicklung aus ineinandergewickelten Scheibenspulen aus Hauptleitern (1) und Zusatzleitern (3) aufgebaut ist.

5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein­ lagige Feinstufenwicklung aus Hauptleitern (1) und Zusatzlei­ tern (3) einen Mitteneingang aufweist.