DE3908841A1 - Anordnung zur daempfung hochfrequenter schwingungen einer elektrischen spannung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen einer elektrischen Spannung, beispielsweise im Bereich von 1 kHz bis 10 Hz, an Wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen, wobei räumlich parallel zu einem den Laststrom führenden Hauptleiter ein laststromfreier Hilfsleiter angeordnet ist und wobei sowohl der Haupt- als auch der Hilfs­ leiter mit Widerständen beschaltet ist.

Bei Überschlägen in gasisolierten Schaltanlagen entstehen steile Spannungszusammenbrüche mit Stirnseiten im Nanosekunden-Bereich. Durch Wellenreflektionen in der gasisolierten Schaltanlage als Folge solcher Überschläge werden hochfrequente Schaltspannungen mit Frequenzen im MHz-Bereich erzeugt. Die im Einzelfall ent­ stehenden Frequenzen hängen sowohl von der räumlichen Ausdehnung der gasisolierten Schaltanlage als auch vom Ort des Überschlags oder der Position sowie der Art des betätigten Schaltgerätes ab, das beispielsweise ein Leistungs- oder Trenn-Schalters sein kann.

In unmittelbarer Umgebung der Überschlagsstelle beobachtete Aus­ gleichsschwingungen mit Frequenzen über 10 MHz erreichen infolge der hohen Wellendämpfung im Bereich derart hoher Frequenzen im allgemeinen nicht die angeschlossenen Geräte. Dagegen sind ange­ schlossene Transformatoren und Drosselspulen häufiger hochfrequen­ ten Schaltspannungen im Bereich bis zu etwa 10 MHz ausgesetzt. In den Transformatoren und den Drosselspulen können sich über­ dies durch Teilwicklungs- bzw. Spulenresonanzen und/oder Reflek­ tionen beträchtliche örtliche Spannungsbeanspruchungen innerhalb der Wicklung aufbauen.

Zur Beherrschung derartiger Spannungsbeanspruchungen dienen gemäß der DE-OS 26 18 397 oder der E-Al-01 63 907 Überspannungs- Ableiter in der gasisolierten Schaltanlage und/oder spannungs­ abhängige Widerstände, beispielsweise ZnO-Varistoren, an durch Ausleitungen oder Anzapfungen zugänglichen Wicklungsteilen wie z. B. der Stufenwicklung. Diese Lösungen sind jedoch in dem obengenannten zu berücksichtigenden Bereich bis zu Frequenzen von etwa 10 MHz nicht immer voll befriedigend.

Durch die DE-OS 28 42 341 ist zur Bedämpfung hochfrequenter Schalt­ spannungen auch schon ein Dämpfungsglied bekannt, bei dem der Laststrom durch eine im Niederfrequenzbereich praktisch wider­ standslose Spule geführt ist, der neben einem ohmschen Wider­ stand auch ein spannungsabhängiger Widerstand elektrisch paral­ lel geschaltet ist. Beim Auftreffen einer hochfrequenten Schalt­ spannung auf dieses Dämpfungsglied steigt der Scheinwiderstand der Spule stark an und bildet zusammen mit dem parallel liegen­ den ohmschen Widerstand einen widerstandsreichen dämpfenden Leiter­ abschnitt. Dieses Dämpfungsglied ist jedoch in vielen Fällen erst bei Frequenzen im Megahertzbereich ausreichend wirkungsvoll.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine genauer an die jeweiligen Anforderungen hinsichtlich der Dämpfung hochfre­ quenter Spannungsbeanspruchungen anpaßbare Anordnung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Hauptleiter lediglich abschnitts­ weise ein Hilfsleiter parallel liegt, daß mindestens zwei unter­ schiedlich lange Hilfsleiterabschnitte hintereinander liegen, deren Länge jeweils gleich λ/4 oder gleich λ/2 ist, wobei λ die Wellenlänge der jeweils zu dämpfenden Schwingung darstellt, daß λ/4-lange Hilfsleiterabschnitte an ihren Enden mit den gegenüberliegenden Punkten des zugehörigen Hauptleiterabschnitts über je einen ohmschen Widerstand verbunden sind und daß λ/2-lange Hilfsleiterabschnitte ebenso wie die zugehörigen Hauptleiter­ abschnitte je einen ohmschen Widerstand kurzschließen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die sich jeweils gegenüberliegenden Abschnitte der Haupt- und Hilfsleiter zusammen mit der zu schützenden Wicklung in ein mit Transformatoröl gefülltes Gefäß eingebaut sind und daß die sich jeweils gegenüberliegenden Abschnitte der Haupt- und Hilfsleiter zu einer Kondensatorspule aufgewickelt sind.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß mit einem Hilfsleiter parallele Abschnitte des Hauptleiters Teil eines Anschlußleiters einer Wicklung sind oder daß mit einem Hilfsleiter parallele Abschnitte des Hauptleiters Teil von Verbindungsleitern zwischen elektrisch in Reihe liegenden Wicklungsteilen ein und derselben Wicklung sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht speziell eine gute Anpassung an zu erwartende und/ oder besonders unerwünschte Frequenzen und erreicht dies durch einen nur geringen Aufwand an Platzbedarf und Werkstoffmenge.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch einen Transformator mit erfindungsgemäß beschalteten Oberspannungswicklungen.

Einander entsprechende Bauteile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In einem Transformatorkessel 1 ist ein dreischenkliger Eisen­ kern 2 aufgestellt. Jeder der Schenkel des Eisenkerns 2 trägt in der Reihenfolge von innen nach außen eine Unterspannungs­ wicklung 3, eine Oberspannungs-Stammwicklung 4 und eine mit dieser elektrisch in Reihe liegende Feinstufenwicklung 5. Die jeweils innerste Windung jeder der Oberspannungs-Stammwicklungen 4 liegt an einer über eine Durchführung 6 in den Transformator­ kessel 1 hineingeführten Hochspannung.

Die Verbindung der Durchführungen 6 mit den Oberspannungs-Stamm­ wicklungen 4 erfolgt innerhalb des Transformatorkessels 1 jeweils über einen zwischen Klemmen 7 liegenden zu einer Spirale aufge­ rollten Hauptleiterabschnitt 8. In jeder der Verbindungsleitungen einer Oberspannungs-Stammwicklung 4 mit der jeweils zugehörigen Feinstufenwicklung 5 liegt jeweils ein ebenfalls zu einer Spirale aufgerollter Hauptleiterabschnitt 10 zwischen Klemmen 9. Räumlich parallel zu den Hauptleiterabschnitten 8 und 10 liegen in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Hilfsleiterab­ schnitte 11, 12 und 13.

Der Hilfsleiterabschnitt 11 ist an seinen Enden 14 über ohmsche Widerstände 17 mit den Klemmen 7 des der Oberspannungs-Durch­ führung benachbarten Hauptleiterabschnittes 8 verbunden und dämpft dadurch Spannungsschwingungen mit der Wellenlänge λ gleich der vierfachen Länge des zugehörigen Hauptleiterabschnittes 8.

Der Hilfsleiterabschnitt 12 schließt ebenso wie der ihm zugeord­ nete Hauptleiterabschnitt 8 einen ohmschen Widerstand 18 elek­ trisch kurz, da je einer der Widerstände 18 an den Enden 15 des Hilfsleiterabschnittes 12 bzw. den Klemmen 7 des Hauptleiter­ abschnittes 8 liegt. Hierdurch werden im Hauptleiter auftreten­ de Spannungsschwingungen mit der Wellenlänge λ gleich der doppelten Länge des zugehörigen Hauptleiterabschnitts 8 gedämpft. Beide Hauptleiterabschnitte 8 liegen elektrisch hintereinander geschaltet in der Verbindungsleitung zwischen einer der Durch­ führungen 6 und der zugehörigen Oberspannungs-Stammwicklung 4.

Entsprechend ist räumlich parallel zu dem zwischen der Oberspan­ nungs-Stammwicklung 4 und der Feinstufenwicklung 5 angeordneten Hauptleiterabschnitt 10 ein Hilfsleiterabschnitt 13 angeordnet. Sowohl der Hauptleiterabschnitt 10 als euch der Hilfsleiterab­ schnitt 13 schließen je einen ohmschen Widerstand 19 kurz und dämpfen dadurch Spannungsschwingungen mit der Wellenlänge λ gleich der doppelten Länge des Hauptleiterabschnittes 10.

Die Hauptleiterabschnitte 8 und 9 bedämpfen durch die angegebene Anordnung ankommende Spannungsschwingungen, wobei die erforder­ liche Breitbandigkeit gegebenenfalls durch weitere entsprechend beschaltete Abschnitte des Hauptleiters eingestellt ist.

Die angegebene Bedämpfungsart eignet sich nicht nur für Trans­ formatorwicklungen, sondern ebenso auch zur Bedämpfung von auf Drosselspulen auftreffende Schwingungen.

Claims (5)

1. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen einer elektrischen Spannung, beispielsweise im Bereich von 1 kHz bis 10 MHz, an Wicklungen (4, 5) von Transformatoren und Drossel­ spulen, wobei räumlich parallel zu einem den Laststrom führen­ den Hauptleiter ein laststromfreier Hilfsleiter angeordnet ist und wobei sowohl der Haupt- als auch der Hilfsleiter mit Widerständen (17, 18, 19) beschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß dem Hauptleiter lediglich abschnittsweise (8, 10) ein Hilfsleiter parallel liegt,
• - daß mindestens zwei unterschiedlich lange Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) hintereinander liegen, deren Länge jeweils gleich λ/4 oder gleich λ/2 ist, wobei λ die Wellenlänge der jeweils zu dämpfenden Schwingung darstellt,
• - daß λ/4-lange Hilfsleiterabschnitte (11) an ihren Enden (14) mit den gegenüberliegenden Klemmen (7) des zugehörigen Haupt­ leiterabschnitts (8) über je einen ohmschen Widerstand (17) ver­ bunden sind und
• - daß λ/2-lange Hilfsleiterabschnitte (12, 13) ebenso wie die zugehörigen Hauptleiterabschnitte (8, 10) je einen ohmschen Widerstand (18, 19) kurzschließen.

2. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich jeweils gegenüberliegenden Hauptleiterabschnitte (8, 10) und Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) zusammen mit der zu schützenden Wicklung (4, 5) in ein mit Transformatoröl gefülltes Gefäß (1) eingebaut sind.

3. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die sich jeweils gegenüberliegenden Hauptleiter­ abschnitte (8 bzw. 10) und Hilfsleiterabschnitte (11, 12, 13) zu einer Kondensatorspule aufgewickelt sind.

4. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit einem Hilfsleiterabschnitt (11, 12, 13) parallele Hauptleiterabschnitte (8) Teil eines Anschluß­ leiters einer Wicklung (4) sind.

5. Anordnung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit einem Hilfsleiterabschnitt (11, 12, 13) parallele Hauptleiterabschnitte (10) Teil von Verbindungs­ leitern zwischen elektrisch in Reihe liegenden Wicklungsteilen (4, 5) derselben Wicklung sind.