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Vorrichtung zum Schutze von in Einzelspulen aufgeteilten Wicklungen
für Transformatoren und Drosseln gegen Stoßspannungen Das Patent 711 283 bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Schutz von in Einzelspulen aufgeteilten Wicklungen
für Transformatoren und Drosseln gegen Stoßspannungen. Hierbei sind zwei Gruppen
von in Reihe geschä.l-.teten Einzelspulen, die auf einem gerneinsairien Schenkel
sitzen, zwischen an die wellenführende Leitung angeschlossenen elektrostatischen
Schirmen angeordnet und so geschaltet, daß zwei zu beiden Seiten der Hochspannungswicklung
liegende Einzelspulen das höchste und die in der Wicklungsmitte liegenden Einzelspulen
das niedrigste Betriebspotential führen und mit dem isoliert herausgeführten Mittelpunkt
bzw. Sternpunkt verbunden sind.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung der Stoßspannungssicherung
solcher Wicklungen. Gemäß der Erfindung ist auch in der Mitte der Wicklung ein elektrostatischer,
gleichfalls mit dem isolierten Mittelpunkt des Mehrphasen-Systems verbundener Schirm
angeordnet.
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Derartige Wicklungen haben den großen Vorteil, daß mit ihnen die Eigenschwingungen
der einzelnen Spulen bzw. Lagen der Hochspannungswicklung beim Einziehen von steilen
Entladewellen in die Wicklung infolge eines Sternpunktüberschlages verhütet werden
können. Mit den bekannten Anordnungen, bei denen nur am Eingang der Wicklung ein
mit der wellenführenden Leitung verbundener elektrostatischer Schirm vorhanden ist,
wird im allgemeinen eine derartige Anfangsspannungsv erteilung längs der Wicklung
erzielt, daß die Spannung U linear vom Hochspannungspol bis zum Wicklungsende auf
Null abfällt, vgl. Fig, i, Kurve a. Diese Verteilung entspricht einer Endverteilung,
wie sie bei einem Transformator mit geerdetem Wicklungsende vorhanden ist. Für Drehstromtransformatoren
mit freiem Nullpunkt
sucht jedoch der Nullpunkt. je nachdem ob
ein ein-, zwei- oder dreiphasiger Stoß auf den Transformator trifft, im Endzustand
die Spannung L , - [@ bzw. (j anzunehmen. Für 3 3
einphasigen Stoß
ergibt sich die Verteilung l,. Am Wicklungsanfang herrscht die Spannung U, am Wicklungsende
die Spannung f . Für zweiphasigen Stoß gilt die Kurve bzw. der Linienzug c. Bei
dreipliasigein Stoß h@.t man eine Verteilung gemäß denn Linienzug d. Da diese Endverteilungen
von der finit den bekannten Anordnungen erreichbaren Fndverteilung mehr oder weniger
stark abweichen, sind mit den bekannten Anordnungen in keinem der betrachteten Fälle
Eigenschwingungen der Wicklung und die damit verbundenen Überspannungen zwischen
einzelnen Spulen und Lagen zu vermeiden.
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An Hand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert: In Fig.2 ist
ein Neritransforinator mit dem Eisenkern i und der äußeren bewickelten Säule 2 dargestellt.
Die Niederspannungswicklung 3 kann zu beiden Seiten der Hochspannungswicklung liegen,
oder sie wird z«-ischen Hochspannungswicklung und Kern unmittelbar auf dein Schenkel
2 angeordnet. Die Hochspannungswicklung .I besteht aus einer Lagenwicklung. Die
einzelnen Lagen können entweder unmittelbar, gegebenenfalls unter Einfügen von festen
Isolierstoffen, in bekannter Weise aufeinandergewickelt sein, oder sie befinden
sich auf einzelnen im Ab-
stande voneinander angeordneten, Strömungskanäle
für das kühlende Öl freilassenden Isolierzylindern. Vor den beiden Wicklungsenden
5 und 6 sind die elektrostatischen Schirme 7 und 8 angeordnet. Beide Wicklungsenden
und beide Schirme sind mit der wellenführenden Leitung 9 galvanisch verbunden. Die
Mitte io wird dadurch vom Hochspannungspol eingeschirmt. Bei Drehstromtransformatoren
liegt hier das an den freien Nullpunkt anzuschließende Wicklungsende. In die Wicklungsmitte
ist erfindungsgemäß ebenfalls ein elektrostatischer Schirm io eingesetzt, der mit
der Nüllpunktsverbindung i i galvanisch verbunden ist. Wenn eine Wanderwelle bzw.
eine Stoßspannungswelle über die Leitung 9 auf die beiden Wicklungsenden
5 und 6 trifft, werden die Schirme 7 und 8 aufgeladen. Das von der Stoßwelle gebildete
elektrische Feld breitet sich im wesentlichen nur zwischen den Schirmen und Erde,
d. h. den geerdeten Kessel oder Eisenkern, aus. Die Wicklung selbst ist ähnlich
wie in einem Faradayschen Käfig gegen Erde stark abgeschirmt, so daß die Mitte derWicklung
in ihrem Potential mir durch die drei Hochspannungspole gesteuert wird. Sie nimmt
infolgedessen, je nachdem ein ein-, zwei- oder dreiphasiger Stoß auf den Transformator
trifft, im Augenblick desAuftreffens sofort eine Spannung an, welche genau der an
der betreffenden Endverteilung (vgl. Fig. i) geforderten Spannung entspricht. 1?igenscliwiiigungen
der Wicklung und damit L`berspannungen zwischen einzelnen Wicklungsteilen sind dadurch
völlig vermieden.
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In Fig. 3 ist die Anordnung nach der Erfindung für Manteltransformatoren
init Scheibenspulenwicklungen dargestellt. Vor den beiden Wicklungsenden befinden
sich die elektrostatischen Schirme 17 und 18, die sowohl mit den Wicklungsenden
als auch mit der an beide Wicklungsenden angeschlossenen wellenführenden Leitung
i9 galvanisch verbunden sind. In der Wicklungsmitte befinden sich die bei Drehstromsystemen
finit dein freien Nullpunkt verbundenen Scheibenspulen 2o, zwischen denen gemäß
der Erfindung Gier elektrostatische Schirm eingesetzt wird. Bei Einpliasentransformatoren
würde diese Mitte der Wickhtng mit der Mitte der auf dem anderen Schenkel liegenden
Wicklungshälfte zu verbinden sein. Die Verteilung ist auch hier in allen Fällen
so, daß das Wicklungsende durch die koppelnde Wirkung der Kapazitätsschirme bei
allen betrieblich möglichen Gewitterbeanspruchungen stets so gesteuert wird, daß
sich ihr Potential sofort auf den Wert des stationären Zustandes einstellt. Eigenschwingungen
der Wicklung sind also auch hier völlig ausgeschlossen.
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Bei Drelistromatiordnurigen mit drei- bzw. fünfschenkeligen Eisenkernen
werden die in den Figuren dargestellten Wicklungsanordnungen selbstverständlich
auf drei Schenkel verteilt. Bei drei Einphasentransformatoren, die für das Drelistromsystein
zusammengeschaltet werden, kann man einzelne Mantel-oder Kerntransformatoren verwenden.
In allen Fällen ist es für die Wirkungsweise der Erfindung von ausschlaggebender
Bedeutung, daß die wellenführende Leitung an beide Wicklungsenden angeschlossen
wird, während die Wicklungsmitte vom Hochspannungspol eingeschirmt ist und mit mit
einem elektrostatischen Schirm versehen ist. Die Hoch-. spannungswicklung ist also
symmetrisch zur Wicklungsmitte in zwei parallel geschaltete Wicklungshälften unterteilt.