DE752882C

DE752882C - Hochspannungstransformator mit zu Paketen zusammengefassten Spulen

Info

Publication number: DE752882C
Application number: DEA88865D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schaerli
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown AG
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown AG
Priority date: 1939-01-28
Filing date: 1939-01-28
Publication date: 1954-03-01

Description

Hochspannungstransformator mit zu Paketen zusammengefaßten Spulen Es ist bekannt, die Hochspannungswicklungen von Transformatoren gegen die Niederspannungswicklungen und das Gestell durch einen festen, an beiden Enden mit Flanschen versehenen Isolierkörper aus hochwertigem, geschichtetem Papier dicht abzuschließen, um auf kleinem Raume eine große Isolationsfestigkeit zu erzielen. Diese Anordnung hat aber einen zweifachen Nachteil. Einerseits ist die Art der Herstellung der Flansche umständlich und zeitraubend, weil sie größtenteils von Hand vorgenommen werden muß, anderseits ist sie auf konzentrische.Ausführungen beschränkt, die in bezug auf die elektrischen Felder die grundsätzliche Schwierigkeit aufweisen, daß die Stirnseiten der Wicklungen auf einem Teil ihres Umfangs unter die scharfen Kanten der Joche zu liegen kommen, welche nur durch räumlich anspruchsvolle und kostspielige Mittel behoben werden kann.
Diese Nachteile lassen sich dadurch beheben, daß die Hochspannungswicklung in Spulenpakete unterteilt wird, welche in Scheibenform mit der Niederspannungswicklung in Sandwichanordnung über den Schenkel verteilt angeordnet sind. Durch die eintretende starke Verkürzung der Spulenbreite wird es möglich, die allseitige Isolation der Hochspannungsspulen im wesentlichen maschinell herzustellen, wodurchder Herstellungsvorgang beträchtlich abgekürzt und verbilligt wird. Die Isolation ist sowohl gegen das Gestell als auch gegen die Niederspannungsspulen vollständig geschlossen, sie wird nur an diametral einander gegenüberliegenden Stellen der Hochspannungsspulenpakete mit Öffnungen zum Durchtritt des Kühlmittels versehen, «-elches die in den Spulenpaketen erzeugte, bei Leistungstransformatoren verhältnismäßig große Verlustwärme durch Kanäle abführt, die gänzlich innerhalb dieser Pakete verlaufen.
Die Verwendung einer Isolation aus lediglich festem Stoff für die Hochspannungswicklung erfordert eine besondere Lösung des Kühlproblems innerhalb der Wicklung und der Fortleitung des Kühlmittels aus dein außerhalb der Wicklung liegenden Raum, wegen der hohen elektrischen Beanspruchung dieses Raumes an den Durchtrittsstellen der Wicklung aus dem Eisen.
Es sind mit Luft gekühlte Scheibenwicklungstransformatoren bekannt. bei welchen die Kühlung der Spulen und damit die Leistungsabgabe des Transformators erhöht werden soll durch eine Bauweise, welche die Anbringung von Isolationsringen zwischen den Spulen erübrigt. Ein Hochspannungsproblem tritt bei der geringen dielektrischen Festigkeit der Luft nicht auf. Die Hochspannungsspulen liegen an den Niederspannungsspulen und dem Kern nicht dicht an, sondern sind durch Luftkanäle von denselben getrennt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Sandwichtransformatoren für hohe Spannung die Abstände zwischen Hoch- und Niederspannungswicklung sowohl als auch zwischen Hochspannungswicklung und Eisen den bisherigen Ausführungen gegenüber erheblich zu verkleinern, uni Gewicht, Werkstoff und Kosten auf ein Kleinstmaß zu bringen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Hochspannungsspulenpakete sowohl gegen die Niederspannungsspulenpakete als auch den Eisenkern praktisch ohne Zwischenraum anliegen und daß Mittel vorgesehen sind. welche das elektrische Feld am Austrittsrande der Spulenpakete aus dem Eisen steuern und so die Entstehung von Überschlägen verhindern.
Durch diese Maßnahme wird das elektrische Gefälle zwischen Hochspannungswicklung und Niederspannungswicklung bzw. dem anliegenden Eisenkernteil vollständig durch den festen geschichteten Werkstoff aufgenommen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Fig. i im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt nach C-D von Fig. i in kleinerem :Maßstab dargestellt; Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf den äußeren Umfang des Hochspannungswickels mit der Abströmöffnung und die Fig. 4. eine weitere Ausführungsform des Hochspannungswickels an der Abströmöffnung des Kühlmittels.
In den Figuren ist mit a der Eisenkern mit den Preßplatten a .l. a, des Transformators, mit b1, b2 ... die einzelnen Spulenpakete der Hochspannungswicklung und mit cl, c" ... die entsprechenden Spulenpakete der Niederspannungswicklung bezeichnet. Die Hochspannungsspulenpakete sind von einer Hülle d aus geschichtetem Papier oder ähnlichem Stoff. das maschinell um die Pakete gewickelt wird, allseitig dicht eingeschlossen. An einander diametral gegenüberliegenden Stellen am äußeren Umfang der Isolierwickel sind Zu- und Abströniöffnungen e1, e., für das Kühlmittel vorgesehen, welches die mit Kanälen f durchsetzten Spulenpakete durchströmt. Beim Beispiel sind die Zu- und Abströmöffnungen für das Kühlmittel durch Auftrennen der Isolierwickel am äußeren Umfang gebildet. Die Durchtrittskanäle f in den Spulenpaketen verlaufen vorteilhaft in Richtung des natürlichen Kühlmittelstromes, wie in Fig. 2 gezeigt. Dabei können die Durchtrittskanäle gewellte Form erhalten.
Mit g1, g2 sind Schirmringe aus Metall oder metallisiertem Isolierstoff bezeichnet, welche an den Ecken am äußeren Umfang der Isolierwickel in den durch Spulenpaket und Wickel gebildeten Winkeln untergebracht sind. Die Schirmringe werden in ihrer Lage durch Isolierstoffeinlagen hl, 1a2, die zwischen Spulenpaket und Wickel angeordnet sind, festgehalten. Diese Isolierstoffeinlagen hl, h2 werden vorteilhaft am Umfang des Wickels verteilt angebracht.
Um die an den Kanten des Isolierwickels der Hochspannungsspulenpakete vorhandenen dielektrisch schwächeren Ölstrecken vor Überbeanspruchungen zu schützen und die Entstehung von Gleitentladungen zu verhindern, ist es am einfachsten, diese Ölstrecken selbst z. B. dadurch zu verkleinern, daß die Niederspannungsspulenpakete cl, c2 mit größerem Außen- und kleinerem Innendurchmesser ausgeführt werden als die Hochspannungsspulenpakete, so daß sie letztere beidseitig überragen, wie in Fig. i dargestellt. Es können auch für den gleichen Zweck Fülleinlagen aus Isolierstoff an den Kanten des Isolierwickels für die Hochspannung beim Herstellen des Wickels mit eingewickelt werden. Eine weitere Möglichkeit ist in Fig. 4 dargestellt, wo eine Spreizung des aus dem Eisen herausragenden Teiles des Mantels des äußeren Umfanges des Isolierwickels für die Hochspannungspakete durch Fülleinlagen il, r:2 aus Isolierstoff herbeigeführt ist. Sind die Abmessungen der Hoch- und Niederspannungsspulenpakete außen und innen gleich, so dienen zum Schutz der Ölstrecke im Ringraum zwischen dem Hochspannungswickel bi und der Isolation k1, k2 der Niederspannungsspulen cl, c2 gegen Eisen Schirmringe m1, mwie in Fig. 4 dargestellt.
Es ist natürlich ohne weiteres möglich, die für die Hochspannungsspulenpakete erläuterten Vorkehrungen in ähnlicher Weise auch bei den Niederspannungsspulenpaketen vorzusehen. Um dabei die Abstände zwischen den Spulenpaketen für Hoch- und Niederspannung nicht unnötig zu vergrößern, ist es vorteilhaft, einen Teil der Isolation der Hochspannungsspule gegen Eisen durch eine über das Eisen geschobene Isolierhülse zu schaffen. Die erläuterten Anordnungen können bei Transformatoren mit Scheibenwicklungen sowohl getrennt für sich als in beliebiger Kombination angewendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Hochspannungstransformator mit zu Paketen zusammengefaßten Spulen der Hoch- bzw. Niederspannungswicklung, bei welchem mindestens die Hochspannungsspulenpakete von einem Isolierwickel aus festem geschichtetem Isolierstoff allseitig dicht umschlossen sind und am Wickel Zu- und Abströmöffnungen für ein innerhalb der Spulenpakete fließendes Kühlmittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsspulenpakete sowohl gegen die Niederspannungsspulenpakete als auch den Eisenkern praktisch ohne Zwischenraum anliegen und daß Mittel vorgesehen sind, welche das elektrische Feld am Austrittsrande der Spulenpakete aus dem Eisen steuern und so die Entstehung von überschlägen verhindern.
2. Transformator nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Schirmringe, welche am äußeren Umfang der Hochspannungsspulenbündel in den durch Spulenbündel und Isolierwickel gebildeten Winkeln eingelegt sind.
3. Transformator nach den Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch Fülleinlagen aus Isolierstoff zur Verbesserung -der Isolierfestigkeit an den Kanten des Isolierwickels für die Hochspannung. .
4. Transformator nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierwickel an den Austrittsstellen aus dem Wickelraum gegen die Durchtrittsöffnungen des Kühlmittels hin aufgespreizt ist.
5. Transformator nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Schirmringe, welche am inneren Umfang der Hochspannungsspulenbündel in den durch Isolierwickel und Unterspannungswicklung gebildeten Winkeln eingelegt sind.
6. Transformator nach denAnsprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederspannungsspulenbündel größeren Innen- und Außendurchmesser erhalten als die Hochspannungsspulenbündel. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 702 787; österreichische Patentschrift Nr. io8 569; französische Patentschrift Nr. 48 744, Zusatz zu 796 o89; USA.-Patentschriften Nr. 1 143 305, 1 249 800, 1 337 915; Arnold & La Cour, »Die Wechselstromtechnik«, Bd.2; »Die Transformatoren«, Verlag Springer, Berlin, igio, 2. Aufl., S. 224, Fig. 227 und 228.