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Hochspannungsableitung für Hochspannungstransformatoren od. dgl. Im
Hoch@spannungstransformatorbau sowie beim Bau von Drosseln und Wandlern ist man
bestrebt, immer gedrängter zu bauen. Die Folge ist, daß die Isolierabstände bis
auf das zulässig kleinste Maß herabgesetzt werden. Bei solchen gedrängt gebauten
Transformatoren ist man dazu übergegangen, die ganzen Wicklungen mit Isoliermaterial
einzuhüllen und dabei die Streukanäle zwischen den einfach oder doppelt konzentrisch
ausgeführten. Wicklungen vollständig .mit festem Isoliermaterial auszufüllen. Bei
dieser Art von Wicklungen macht die Herausführung der Wicklungsanschlüsse aus dem
Isolationsverband, insbesondere die des Hochspannungsableiters beträchtliche Schwierigkeiten,
weil sich an der Herausführungsstelle der Ableiter samt seiner ihn umgebenden Isolation
aus der Wicklungsisolation herauslöst und dabei freie Zwickel zwischen der Isolation
des Ableiters und der Isolation der oder den benachbarten Niederspannungswicklungen
entstehen läßt. Diese Zwickel sind für die Isolationsanordnung gefährlich, weil
sich in ihnen hohe Gleitbeanspruchungen ergeben, die Anlaß zu Gleitentladungen ,geben
und mitunter auch zu Gleitwberschlägen führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile mögl=ichst zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung ist im Gefahrenbereich der Hochspannungsherausführung, nämlich
an der der oder den Nachbarwicklungen
zugekehrten Stelle eine Zwickelbildung,
z. B. durch Einfügen von festem Isoliermaterial, überhaupt verhindert, oder es ist
-in diesem Bereich der vorhandene Zwickel durch Mittel, z. B. Strahlungsrin ge,
metallische Einlagen in der Isolation u. dgl., feldmäßig so entlastet, daß er kein
Gefahrenmoment mehr darstellt.
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An Hand der Zeichnung, die in den Rig. i bis 3 Schnitte .durch die
bisherige Wicklungsanordnung und Hochspannungsableiterherausführung wiedergibt und
4n den Fig. 4 bis io verschiedene Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgeführten
Wicklungsanordnungen zeigt, soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Die Fi;g. i zeigt einen Schnitt durch eine doppelt konzentrische Wicklungsanordnung
üblicher Bauweise, bei der sowohl die Hochvoltwicklung i als auch die beiden Niedervoltwicklungen
2 .und 2' vollkommen, also auch an. ihren Stirnseiten von Isoliermaterial io bzw.
2o und 2ö umschlos,sen sind. Die Streukanäle a zwischen der Hochvoltwicklung und
den Niedervoltwicklungen sind vollkommen mit festem Isoliermaterial ausgefüllt.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen die Hochspannungsherausführung aus dem Spulenverband,
und zwar die Fi:g. 2 im Schnitt und die Fig. 3 in Draufsicht. 4 ist dabei der an:
die Hochspannungswicklung angeschlossene Ableiter. Dieser ist vollkommen von Isoliermaterial
4o umgeben. Auf den den Niedervoltwicklungen zugekehrten Seiten ist der Isolationsauftrag
4o von der gleichen Stärke a wie bei der Hochspannungswicklung. Auf den Seiten in
Richtung des Wicklungsumfanges dagegen ist sein Isolationsauftrag verstärkt, z.
B. auf das 1,5- oder mehrfache von a. An den Stellen, an denen sich die Isolation
des Ableiters von der Niederspannungswicklungsi,solation ablöst, -bilden sich freie
Zwickelräume 5 bz.-#v. 5' aus. In dem der Ableitung naheliegenden Teil des Zwickels.
ergibt sich eine besonders große Neigung zu Gleitentladungen. In der Regel kommt
es hier auch zu Gleitüberschlägen. Die gefährliche Zone itn Zwickel reicht etwa
über die in der Fig.3 eingetragenen Strecke b.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist der gefährliche Zwiekelraumgemäß
der Erfindung mit festem Isoliermaterial 6 ausgefüllt. Dieses nimmt nicht nur den
Zwickel selbst ein, sondern erstreckt sich noch in einer gewissen Dicke 'über die
benachbarte Isolation der Niederspannungswicklungen hinaus. Als Isoliermaterial
wird ein Stoff mit einer höheren Dielektrizitätskonstante, z. B. Papier, Preßspan
usw., .benutzt als das bisher .im Zwickel befindliche Medium, z. B. Luft oder Ö1,
bzw. als das Isoliermaterial der Wicklungen. Das eingebrachte Zwicke.lisoliermaterial
bringt eine wesentliche Feldentlastung im Zwickel, da die Feldlinien nunmehr stark
vergleichmäßigt werden.
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Inder Fig. 5 ist an einem weiteren. Ausführungsbeispiel gezeigt, wie
der Zwickelraum am Hochspannungsatbleiter vermeidbar ist. Hier sind in das stirnseitige
Isoliermaterial der anliegenden Niederspannungswicklungen auf die Breite des isolierten
Hochspannungsableiters Einlagen 7 von Isoliermaterial eingelegt. Diese Einlagen
sind in .solcher Zahl, Dicke und Breite vorgesehen, daß die Niederspannungswicklun,gsisolation
an der dem Ableiter zugekehrten Stirnseite so ausgebaucht isst, daß der Zwickel
bis ajuf einen unschädlichen Restzwickel 5o überhaupt verschwindet oder doch in
eine solche Entfernung von der Kante der Niederspannungswicklung wegrückt, daß er
nicht mehr gefährlich ist. Für die Einlagen wird zweckmäßig Material gleicher Dielektrizitätskonstante
wie das der Wicklung selbst benutzt.
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Um die Gleitentladungen und -überschläge im Z,%vickelraum zu vermeiden,
kann gemäß der weiteren Erfindung der Zwickelraum schließlich auch elektrisch entlastet
werden. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 ist dies dadurch erreicht, daß die
Strahlungsringe 8 bzw. 8' der Niederspannungswicklungen an ihren freien, dem Ableiter
zugekehrten Kanten g bzw. g' auf die Länge der Breite ;der Hochspannungsafileiterisolation
abgeschrägt sind, so daß sich an der A!bleiterherausführung der Strahlungsring ,gewissermaßen
trichterf5rmig erweitert. Die Abschrägstellen g bzw. g' werden mit Isoliermaterial
ausgefüllt, so daß die äußere Form des Strahlungsringes, -insbesondere die auch
den Strahlungsring umgebende Niederspannungswicklungsisdlation an allen Stellen:gleichartig
ausgeführt ist.
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Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel, wie bei Anwendung der Zwickelausfüllung
und gleichzeitiger Verwendung eines um den Ableiter vor der Wicklungsstirn herumgelegten
Strahlungsringes ioo Gleitentladungen und -überschläge vermieden werdenkönnen. Die
Zwickelbildung zwischen Niederspannungswicklung und Hochspannungsa:bleiterisolation
ist nach der bei Fig. 5 beschriebenen Weise verhütet. Der den Ableiter umgebende
Strahlungsring ioo ist metallisch und besitzt eine Isolierung i i. Er ist konisch
nach oben erweitert, so daß der Ableiter gleichsam von einem Trichter eingehüllt
ist. Mit 12 sind die Feldlinien angedeutet, wie sie nach Anbringen von Strahlungsring
und Zwickelausfüllung sich zeigen. Man sieht, wie der Strahlunggsring diese vom
Zwickelgebiet hinweglenkt und sich das Feld gegenüber dem Hochspannungsableiter
vergleichmäßigt.
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Die Fig. 8 gibt eine weitere Möglichkeit zur Zwickelentlastung an.
Hier ist der Albleiter auf der Wicklungsstirn wiederum von einem metallischen Strahlungsring
13 umgeben. Dieser hat eine nach unten konische Form durch Brechen der unteren
äußeren Kante 130. Der mit Isolationsauftrag 14 versehene Ring ragt mit seinem spitzen
Teil 13' in den Zwickelraum 5 hinein und füllt diesen weitgehend aus. Auch vermittels
dieses Strahlungsringes wird .das elektrische Feld an der Wicklungsstirn, wie die
eingezeichneten Feldlinien erkennen lassen, vergleichmäßigt. An Stelle des Strahlungsringes
13 können selbstverständlich auch metallische Formstücke in den Zwickelraum eingelegt
werden, die Zwischenpotential annehmen und das Zwickelfeldelektrisch kurzschließen.
Nicht nötig ist es, daß diese eingelegten Formstücke den Alyleiter vollständig
umgeben.
Sie können viehmehr nur auf die Länge der gefährlichen Zone des Zwickels sich erstrecken.
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Schließlich kann die angestrebte Zwickelentlastung gemäß der Erfindung
auch noch nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 und io erreicht werden. Hier sind
im Zwickelgebiet sowohl auf der Stirnseite der Niederspannungswicklung a'ls auch
auf der Ableiteriso.Iat'ionmetallische Belegungen 15 bzw. 16 aufgelegt. An diese
Belegungen, die aus Stanniol od. dgl. bestehen können und däe das Zwickelfeld kurzsahl:ießen,
schließen sich an den freien Kanten 150,160,17o im jeweils benachbarten Isoliermaterial
Belegungen 154 161, 171, beispielsweise aus Stanniol an, die gestaffelt in die Isolationen
io und 2o eingelegt sind. Im Aufriß der Fig. 9 sind die gestaffelten Einlagen des
Ableiters mit 161 .und die im Isoliermaterial 2o der Niederspannungswicklung 2 mit
151 und 171 bezeichnet. In der Draufsicht der Fig. io, die die Staffelung der Beläge
in der Umfangsrichtung erkennen läßt, sind die gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden
Belegurigen verwendet. Wie man .sieht, geht die Staffelung jeweils von den Kanten
der Belegungen in zwei Richtungen weg, einmal in der Achsrichtung der Wicklung und
das andere Mal in Richtung des Wicklungsumfanges.