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Anordnung zum Schutz von Zusatztransformatoren mit Scheibenwicklungsanordnung
gegen Stoßspannungen Die Erfindungbezieht sich auf die stoßspannungstechnische Verbesserung
von Zusatztransformatoren, dlie mit einer in Dreieck geschaltete und gemäß Fig.
i in ein Hochspannungsnetz eingeschalteten Tertiärwiaklung versehen sind. Messungen
an solchen Zusatztransformatoren, .die Scheibenwicklungen enthielten, haben gezeigt,
daß beim Auftreffen von Überspannungswellen auf die .im Zuge der Leitung liegende
Zusatzwicklung i in der Erregerwicklung :2 ganz beträchtliche Überspannungen je
nach Maßgabe des Übersetzungsverhältnisses (Erregerspannung zu Zusatzspannung) induziert
werden, wenn die Tertiärwicklung 3 ,räumlich so wie in Fig. 2 veranschaulicht, lediglich
an den beiden Stirnseiten der Scheibenwicklung angeordnet ist. Die Erfindung geht
von der Erkenntnis aus, daß die Ursache dieser Überspannungen einerseits in der
beträchtlichen Größe der Streuinduktivität L, 1. 3 zwischen Zusatzwicklung und Tertiärwicklung
bei dieser Anordnung zu suchen Ist, die infolge des dadurch bedingten verhältnismäßig
großen Schwingungswilderstandes der Zusatzwicklung einen entsprechend großen Spannungsabfall
an der Zusatzwicklung hervorruft, und andererseits in der recht vollkommenen Verkettung
der Erregerwicklung 2 mit dem Streuflluß 0,1" s zwischen Zusatzwicklung und I Tertiärwicklung,
wie sie in der Fig. 2 angedeutet ,ist. Die Folge dieser Verkettung ist eine Hochtransformierung
des an der Zusatzwicklung i entstehenden Spannungsabfalls im ungefähren Verhältnis
der
Windungszahlen von Erregerwicklung zu Zusatzwicklung und weiterhin
unter Umständen ein Durchschlag der Isolation zwischen der Erregerwicklung und Erde
bzw. der benachbarten Zusatzwicklung.
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Die Erfindung hat den Zweck, sowohl die Streu-' induktivität L,1,3
zwischen Zusatzwicklung i und der Tertiärwicklung 3 und damit Iden bei auftreffenden
Stoßspannungswellen an dieser entstehenden Spannungsabfall herabzusetzen als auch
die magnetische Verkettung der Erregerwicklung 2 mit dem Streufluß 0,1.3 möglichst
weitgehend aufzuheben.
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Erfindungsgemäß wird dies in besonders vollkommener Weise durch eine
geeignete Aufteilung und räumliche Anordnung der Tertiär@v icklung erreicht, indem
man sie beispielsweise !in so viele Einzelspulen aufteilt, -wie Streukanäle zwischen
Erregerwicklung und Zusatzwicklung vorhanden sind, und sie räumlich in diesen Streukanälen
anordnet, so daß sie die Erregerwicklung gegen die Zusatzwicklu ng sowohl magnetisch
als auch elektrisch vollkommen abschirmt. Wenn nicht genübend Platz für eine so
häufige Unterteilung der Tertiärwicklung vorhanden ist, kann man sich auch mit einer
etwas einfacheren Anordnung begnügen, bei der die einzelnen Spulen der Tertiärwicklung
räumlich zwischen je zwei Spulenpaketen der Erregerwicklung angeordnet sind. Eine
derartige Lösung ist zwar nicht ganz so vollkommen wie die vorgenannte, weil die
Erregerwicklung dabei noch mit einem Teil des Streuflusses 0,1,3 verkettet ist.
In den meisten Fällen wird die Verbesserung gegenüber der Anordnung nach Fig. 2
aber .auch bei dieser Anordnung so groß sein, daß sie praktisch völ@ltig ausreicht,
um die in der Erregerwicklung induzierten Überspannungen auf ein ungefährliches
Maß herabzusetzen.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, die in den Fig. 3 und ¢
die Anordnung der Tertiärwicklung gemäß der Erfindung zeigt, näher erläutert werden.
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In Fig. 3 bedeutet i die Scheibenspulenpakete der Zusatzwicklung.
2 sind die Scheibenspulenpakete der Erregerwicklung. Mit 3 sind die einzelnen Scheibenspulen
der Tertiärwicklung bezeichnet. Diese sind in Aden Streukanälen zwischen Zusatzwicklung
und Erregerwicklung verteilt. Es müssen daher ebensovie-1 Scheibenspulen derTertiärwicklung
vorhanden sein wie Streukanäle zwischen Zusatz-und Erregerwicklung. Aus dem durch
den Pfeil ? angedeuteten Verlauf des Streuflusses (-b,1, 3 zwischen Zusatzwicklung
und Tertiärwicklung erreicht man, daß die Erregerwicklung bei der Anordnung gemäß
der Erfindung überhaupt keine Streuflußlinien mehr umschließt, so daß praktisch
die von diesem Streufluß induzierte Überspannung auf dien Wert Null herabgeht. Die
in Dreieck geschaltete Tertiärwicklung 3 kann an einem Punkt des Dreiecks geerdet
sein, wie dies in Fig. i bei 5 angegeben ist. In diesem Fall wird dann mit der Anordnung
gemäß derErfindungnach Fig. 3 nicht nur eine magnetische, sondern auch eine vollkommene
elektrostatische Abschirmungder Erregerwicklung durch die im Streukanial liegenden
Scheibenspulen ider Tertiärwicklung erreicht. Zur Verbesserung der Stoßspannungsverteilung
innerhalb der Erregerwicklung kann man aber auch die, Tertiärwicklung 3 an einem
Punkt galvanisch mit der Zusatzwicklung i verbinden, wie dies in Fig. i durch die
gestrichelte Linie 6 angedeutet ist. In diesem Fall wirkt die Tertiärwicklung in
an seich bekannter Weise als elektrostatischer Schirm, der im Augenblick ide@s Auftreffens
der Stoßspannungswelle auf diie Zusatzwicklung mit auf Spannung gehoben wird und
dadurch gleichzeitig die Spannungsverteilung längs der Erregerwicklung so steuert,
daß Ausgleichsschwingungen innerhalb der Erregerwicklung weitgehend unterdrückt
werden. Zur Kopplung der drei Hochspannungsklemmen werden indiesem Fall noch Schutz-
oder Kopplungskondensatoren 7 zwischen .die Eingangsklemmen der Erregerwicklung
geschaltet, -wie gleichfalls in Fig, i gestrichelt angedeutet ist.
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Mit der Anordnung der Tertiärwicklunig gemäß der Erfindung, die in
Fig. 3 dargestellt ist, wird nicht nur eine weitgehende Entkopplung der Erregerwicklung
2 von ider Zusatzwicklung i erreicht, sondern es wird auch die Streuinduktivität
L,1, 3 zwischen Zusatzwicklung und Tertiärwicklung und damit auch der Schwingungswiderstand
der Zusatzwicklung gegenüber Stoßspannungswellen auf einen Bruchteil desjenigen
Wertes herab-,gesetzt, der bei einer Anordnung nach Fig: 2 -wirksam wäre. Dies hat
wiederum eine bedeutende Spannungserniedrigung des in der Zusatzwicklung auftretenden
Spannungsabfalles zur Folge. Die Kontakte des an die Zusatzwicklung angeschlossenen
Stufenwählers brauchen daher nur für wesentlich niedrigere Spannung gegeneinander
isoliert zu werden, als dies bei ,der Anordnung der Tertiärwicklung nach Fig.2 nötig
wäre. Dadurch wird gegenüber diieser Anordnung wesentlich an Raum für die Unterbringung
des Stufenwählers gespart.
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Bei beschränktem Wickelraum kann man die Tertiärwicklung auch gemäß
Fig. 4 -innerhalb der einzelnen ScheibenspuIen der Erregerwicklung verteilen. In.
Fig. 4 bedeutet i wieder die Spulenpakete der Zusatzwicklung, 2 diejenigen der Erregerwicklung
und 3 die Scheibenspulen der Tertiärwicklung. Mit den Pfeilen P ist wiederum der
räumliche Verlauf des Streuflusses (P,1, 3 angedeutet. Aus seinem Verlauf erkennt
man, @daß bei dieser Wicklungsanordnung die Erregerwicklung noch merkliche Anteile
des Streuflusses umschlingt, so daß die durch diesen Fluß in ihr induzierten Überspannungen
noch nicht ganz auf Null abgesenkt werden. Die Erniedrigung der Streuindukti.vität
zwischen Zusatzwicklung und Tertiärwicklung -durch die Anordnung nach Fig. .4 hat
aber zur Folge, daß wegen des wesentlich erniedrigten Sch-v ingungswiderstandes
der Zusatzwicklung auch in .diesem Fall der an der Zusatzwicklung .auftretende Spannungsabfall
gegenüber einer Anordnung nach Fig.2 wesentlich herabgesetzt wird. Da wegen der
-wesentlich schlechteren Verkettung .mit dem Streufluß 0,1. 3 der in der Erregerwicklung
induzierte Anteil dieses Spannungsabfalles ebenfalls nochmals herabgesetzt wird,
so reicht in vielen Fällen die Anordnung gemäß Fig. 4 bereits
aus,
um die Wicklungsanordnung praktisch gewittersicher zu machen.
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Neben der Verringerung der Abmessungen des Stufenwählers bietet die
Anordnung nach der Erfindung den großen Vorteil, daß auch die Hauptisolation zwischen
Zusatz- und Erregerwicklung bzw. nvischen Erreger- und Tertiärwicklung oder Erde
gegenüber der bisherigen Anordnung nach Fig.2 wesentlich schwächer ausgeführt werden
kann, ohne daß dadurch die Gewittersicherheit des Transformators herabgesetzt wird.
Wird aber von der Schwächung der Hauptisolation albgesehen, so ist mit,der Anordnung
nach der Erfindung eine bisher nie erreichte Gewittersicherheit der in Frage stehenden
Zusatztransformatoren zu erzielen.