DE474029C - Lufttransformator fuer hohe Spannungen mit gleichachsiger Hoch- und Niederspannungswicklung - Google Patents

Description

• Lufttransformator für hohe Spannungen mit gleichachsiger Hoch- und Niederspannungswicklung Bisher hat man Transformatoren für Spannungen über etwa 3o ooo Volt in der Regel mit Ölisolation gebaut in der an und für sich richtigen Voraussetzung, daß die hohe Isolierfestigkeit eines guten Spezialöls gestattet, die Isolierteile knapp zu bemessen. Die Ölisolation besitzt aber den Nachteil, daß sich die Glimmerscheinungen an den festen Isolierstoffen, welche mit der Zeit zum Durchschlag des Transformators führen, nur sehr schwer und unter Aufwendung erheblicher Kosten vermeiden lassen. Ein weiterer Mangel bei Öltransformatoren ist die Unmöglichkeit, den Begitin derartiger Glimmerscheinungen rechtzeitig zu beobachten und beheben zu können. Besonders bei Prüftransformatoren mit sehr hohen Spannungen ist infolge des in der Regel kurzzeitigen Betriebs die Erwärmung der oberen Ölschichten zu gering, um einen natürlichen Ölkreislauf zu gewährleisten. Die Folge davon ist, daß, wenn sich an einer stark beanspruchten Stelle eine Glimmstelle ausgebildet hat, dieselbe wegen der fehlenden Zufuhr frischen Öls Weiterfressen und schließlich zum Durchbruch führen kann.
• Die Erfindung benutzt den neuen Gedan-. ken, einen Lufttransformator zu bauen, welcher die unter 01 schädlichen Glimmerscheinungen in der Luft zur Gewinnung sanfter Feldübergänge verwendet, von der Erwägung ausgehend, daß das der Ionisierung ausgesetzte Isoliermittel (Luft) stets erneuert wird, während die festen Isoliermittel bei richtiger Bemessung der Stromdichte in der Streifenentladung nicht angegriffen werden. Diese Wirkung wird beim Lufttransformator mit gleichachsiger Hoch- und Niederspannungswicklung gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein in an sich für Öltransformatoren bekannter Weise die Niederspannungswicklung umhüllender Isolierhohlkörper und ein zweiter von der Hochspannungswicklung umgebener Isolierhohlkörper größerer Lichtweite voneinander durch einen geräumigen, die Isolierkörper an Stärke um ein Vielfaches übertreffenden Luftmantel derart getrennt sind, daß die Beanspruchung der Luft im Mantel unterhalb ihrer Bruchgrenze im Hochspannungsfelde sich nicht richtungslose, überschlagenden Gleitentladungen vorangehende Gleitbüschel bilden können, sondern auf der Isolieroberfläche nur gewollte Streifenentladungen entstehen, deren Vorhandensein ein linear abfallendes Spannungsgefälle zwischen Hochspannungswicklung und Joch begünstigt.
• Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist durch Abb. i teilweise in senkrechtem Schnitt, teilweise in Seitenansicht und durch Abb.2 teil%@-eise in wagerechtem Schnitt. teilweise in Draufsicht zur Darstellung gebracht.
• Die Niederspannungswicklung a ist in gewohnter Weise über die Schenkel des Eisenkerns b geschoben. Über erstere kommt ein Isolierhohlzvlinder c aus einem Stoff von hoher Dielektrizitätskonstante, der für einen gleichmäßigen Austritt der elektrischen Kraftlinien in den nachher erwähnten Luftmantel sorgt. Durch Anordnung einer geerdeten Metalleinlage d in dem Isolierhohlzylinder c kann diese Wirkung noch verbessert werden. Um den Isolierhohlzy linder c erstreckt :ich der Luftmantel f, der in radialer Richtung durch den äußeren Isolierhohlzylinder g begrenzt ist. Dieser Isolierhohlzy linder, welcher ebenfalls durch und durch aus einem einheitlichen Stoff von hoher Dielektrizitätskonstante besteht und eine erheblich größere Lichtweite als der Innenzylinder e aufweist, vermittelt einen gleichmäßigen Eintritt des von der unregelmäßig gestalteten Hochspannungswicklung Ir ausgehenden elektrischen Feldes in den Luftmantel f. Die obersten Spulen oder Spulen höchster Spannung der Hochspannungswicklung h werden durch eüien gut leitenden Schirmring k mit innerer Isolierung m abgeschirmt.
• Die Beanspruchung der Luft an den Punkten höchster Spannung der Hochspannungswicklung Ja wird so gewählt, daß schon weit unterhalb der Höchstspannung des Transforniators Streifenentladungen am freien Teil des Außenzylinders g auftreten, deren Gleichmäßigkeit durch Anordnung eines am einheitlichen Außenzylinder g aufliegenden gut leitenden Sprührings i, der gleichzeitig die oberste Spule oder Spule höchster Spannung der Hochspannungswicklung gegen Entladungen schützt. und durch einen gut leitenden. Schlußring p am oberen Ende des äußeren Isolierzylindern g sichergestellt wird. Diese Streifenentladungen machen sich am Isolierzylinder in' Form parallel gerichteter Streifen bemerkbar. deren Länge der Spannung proportional ist, im Gegensatz zu den richtungslosen Gleitbüscheln, die als Vorläufer einer überschlagenden Gleitentladung bei kritischen Verhältnissen auftreten und in viel schnellerem Verhältnis als die Spannungsdifferenz wachsen.
• In Abb. 3 bis 5 sind die genannten drei Entladungsformen zeichnerisch zur Darstellung gebracht. Abb. 3 zeigt bei _r die «-eiche, für das Potentialgefälle günstige Streifenentladung, die in parallel gerichteten Streifen und ohne merkbares Geräusch zur Geltung kommt, während Abb. 4. die bei unrichtigen Abmessungen des Luftmantels auftretende C.leitbünclielhildtingy zeigt, die, der Streifenentladung überlagert, richtungslos verläuft und als Vorläufer iiberspringender Gleitentladungen oder Gleitfunken anzusprechen ist. Diese Gleitentladungen ü sind in Abb. ; dargestellt.
• Dem Luftmantel ist es zu verdanken. daß die Streifenentladungen x hier iti#bt in die "Cr efahrdrohenden Gleitbüschel- oder Gleitentladungen umschlagen. denn die Streifenentladungen sorgen gewissermaßen für ein gleichmäßiges Spannungsgefälle in axialer Richtung des Außenzylinders, womit eine Verkürzung der freien Weglänge zwischen der Hochspannung@xvicklung und den Kernjochstücken möglich ist. Von großem Vorteil ist dabei der Schlußring p, welcher mit dem Joch des Eisenkerns verbunden ist, indem er für eine gleichmäßige Verteilung der Kriechströme auf der Oberfläche des Außenzylinders g sorgt.
• Um die Glimmspannungen zwischen der Hochspannungswicklung h und dem Aufienzvlinder g gänzlich zu beseitigen, können ferner noch die einzelnen Spulen der Hochspannungswicklung mit gleichgelegenen, auf dem Außenzvlinder g angebrachten Metallringen r dielektrisch verlötet sein. Diese Metallringe r zwingen alsdann in axialer Richtung eine gleichmäßige Spannungsverteilung auf.
• Dadurch, daß im Luftmantel f ein oder mehrere Isolierzylinder mit leitender Belegung, die mit passender' Punkten der Hochspannungswicklung verbunden ist, angeordnet werden, ließe sich die Spannungsverteilung im Luftmantel in radialer Richtung willkürlich beeinflussen.
• Die Abmessungen des Luftmantels f richten sich nach der Höhe der Spannung des Transformators. Beieiüem 4o-K.-V.-A.-Transformator, i 5o ooo Volt gegen Erde, wird z. B. die lichte Weite von Isolierzylinder c zu Isolierzylinder g, deren Wandstärke aus Gründen mechanischer Festigkeit etwa 5 bis 15 mm betragen mag. mit ungefähr 6o mm zu bemessen sein. Bei einem 2oo-K: V.-A.-Transformator, 300 ooo Volt gegen Erde, wird z. B. das Maß der erwähnten Luftmantelstärke mit ungefähr i8o min zu veranschlagen sein.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Lufttransformator für hohe Spannungen mit gleichachsiger Hoch- und Niederspannungswicklung, dadurch gekennzeichnet, daß in :in sich für Öltransformatoren bekannter Weise zwei zwischen Niederspannungs- und Hochspannungswicklung liegende Isolierhohlkörper (c, g) voneinander durch einen geräumien, die Isolier-t, körper an Stärke um ein Vielfaches übertreffenden Luftmantel (f) derart getrennt sind, daß bei der Transformatorhöchstspannung die Beanspruchung. der Luft im Mantel unterhalb ihrer Bruchgrenze bleibt und an der freien von der Hochspannungswicklung nicht überdeckten Oberfläche des äußeren Isolierkörpers (g) von dem Punkte höchsten Potentials in Richtung nach dem Jocheisen ein lineares Spannungsgefälle begünstigende Streifenentladungen vor sich gehen. jedoch nicht richtungslosen, überschlagenden Gleitentladungen vorangehende Gleitbüschel sich bilden können. :
2. 2. Lufttransformator nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß am Höchstspannunrsende der Hochspannungswicklung auf dem äußeren Isolierhohlkörper (g) ein Sprühring (i) aufliegt, welcher nicht nur dieses Ende gegen Entladungen schützt, sondern auch besonders eine Gleichmäßigkeit der Streifenentladungen gewährleistet. .
3. 3. Lufttransformator nach Anspruch z und a, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Isolierhohlkörper (g) am Ende mit einem mit Eisen verbundenen leitenden Schlußring (p) versehen ist. q.. Lufttransformator nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Spulen der Hochspannungswicklung (h) in an sich bekannter Weise mit auf dem äußeren Isolierhohlkörper (g) angeordneten Metallringen (r) leitend verbunden sind.