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Isolationsanordnung für Hochspannungselektroden Bei Hochspannungsapparaten
ergibt sich häufig die Aufgabe, mit stromführenden Ausleitungen, die erst nach dem
Zusammenbau der Anordnung in ihre endgültige Form gebracht werden, an Stellen vorbeizugehen,
die eine hohe elektrische Beanspruchung auf die Auslei.tung ausüben. Um die hohe
elektrische, Beanspruchung zu beherrschen, hat man deshalb bisher z. B. die Ausleitungen
der Hochspannungswicklung von Transformatoren mit einer dicken Isolationsbandage
umgeben und außerdem Barrieren aus beigelegten festen Isolierstoffschichten eingezogen.
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Es ist nun nicht möglich, die Dicke der Bandage über ein bestimmtes
Maß hinaus zu steigern, da einerseits die Gefahr besteht, daß beim Abbiegen der
isolierten Ausleitung an der Isolation selbst Risse und Quetschungen auftreten,
die ihren Wert illusorisch machen, andererseits bilden sich auch zwischen den Barrieren
und der Bandage sehr unangenehme elektrisch hochbelastete Zwickel. Eine Verstärkung
der Isolationsbandage nach dem Abbiegen ist aber in vielen Fällen aus Mangel an
dem erforderlichen Bearbeitungsraum unmöglich oder wegen der knappen Platzverhältnisse
nur wenig zuverlässig durchzuführen. Aus diesen Gründen mußte bei hohen Spannungen
der Abstand zwischen den Wicklungen und den jochpreßplatten lediglich mit Rücksicht
auf die schlecht zu isolierende Ausleitung oft wesentlich größer gemacht werden,
als bei zuverlässig isolierter Ausleitung an und für sich notwendig gewesen wäre.
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Die Erfindung ist nun darauf gerichtet, eine gute Isalationsanordnung
zu schaffen, die sich leicht biegen läßt und die beim Biegen auftretenden
Formänderungen
ohne Einbuße ihrer hohen Isolationsfestigkeit aufnehmen kann. Das wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß auf dem Leiter erst eine Grundisolation aufgebracht wird,
um die ein Kastengerüst aus festem, aber nachgiebigem Isoliermaterial herumgelegt
ist, welches durch eine weitere elektrisch dichte Isolationsbandage gehalten wird,
und daß die Folge von Kastengerüst und Isolationsbandage so oft wiederholt wird,
bis der erforderliche Gesamtisolations-Auftrag erreicht ist.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend
an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, insbesondere auch
im Vergleich zu der gleichfalls dargestellten bekannten Isolationsanordnung, noch
näher beschrieben werden.
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Fig. i zeigt zunächst die bekannte Isolationsanordnung für die Ausleitung
der Hochspannungswicklung eines Transformators. Es handelt sich dabei um einen Hochspannungsöltransformator
mit doppelt konzentrischer Wicklung. i stellt die Hochspannungswicklung dar, 2 sind
die beiden die Hochspannungswicklung umgebenden Niederspannungswicklungen, 5 ist
der Eisenkern des Transformators und 4 ein etwa aus Eisen hergestellter Konstruktionsteil,
der zur Aufnahme der Preßdrücke der Wicklung dienen soll. Von der Hochspannungswicklungi
aus soll dieAusleitung3 zwischen der äußeren Niederspannungswicklung :2 und der
geerdeten Preßplatte 4 nach außen geführt werden. Um den Abstand zwischen den Wicklungen
und der Preßplatte möglichst klein zu halten, ist man bemüht, durch recht gute Isolation
dieser Ausleitung ihre Abstände nach der Preßplatte 4 und der äußeren Wicklung :2
möglichst klein zu halten. Zu diesem Zweck wird, wie in Fig. 2 ersichtlich ist,
die Ausleitung 3 meistens mit einer dicken Isolationsbandage 6 umgeben, und außerdem
werden noch die Barrieren 7 und 8, die aus geschichtetem Isolationsmaterial bestehen,
eingezogen, um die Anfangsspannung der Anordnung möglichst zu erhöhen. Außer den
eingangs schon beschriebenen herstellungsmäßigen Nachteilen ergeben sich aber auch
an den Stellen 3o elektrisch ungünstige Zwickelräume, die bei größerem Isolationsauftrag
sehr groß werden und die vielfach die Ausgangsstellen für die elektrische Anfangsentladung
darstellen.
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Die folgenden Figuren zeigen nun die Isolationsanordnung nach dem
Vorschlag der Erfindung. Nach Fig.3 wird auf die metallische, etwa in Bändern unterteilte
Ausleitung 3 unmittelbar anliegend eine Bandage fester Isolationg aufgebracht, die
aber nur einen Bruchteil der bisher üblichen Stärke besitzt. Darauffolgend wird
ein Kastengerüst aus den Seitenwänden io und den Deckblättern ii, die aus steifem
Isoliermaterial, etwa Preßspan, bestehen, aufgebracht und über dieses Kastengerät
wieder eine dünne, elektrisch dichte Isolationsbandage 12 herumgelegt. Damit nun
sowohl die Seitenwand als auch die Deckblätter in sich der Formänderung beim Abbiegen
folgen können, erhalten sie Einschnitte bestimmter Breite, die eine Federung (s.
die mäanderförmigen Deckblätter i i) oder auch eine praktisch widerstandslose Verformung
zulassen. Letzteres ist bei den Seitenwänden io erreicht durch beiderseitige Zahnausschnitte
nahezu auf die neutrale Faser. Selbstverständlich können die Seitenwände io ebenfalls
mäanderförmig, d. h. mit Federungsmöglichkeit, ausgeführt werden.
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Eine weitere Verbesserung der Biegsamkeit wird noch erzielt, indem
die Ausleitung in der Biegungsrichtung relativ schwach isoliert und nach. Abbiegen
der Ausleitung nachträglich durch einfache ebene bzw. in einer Richtung gekrümmte
Beilagen auf das erforderliche Maß verstärkt wird. Die gesamte wirksame Isolation
läßt sich auf diese Weise wesentlich dicker ausführen als bei der erstbeschriebenen
bekannten Ausleitungsisolation.
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Die gewünschte Dickenabstufung der Isolation wird nun so erzielt,
daß die Stärke der Gerüstseitenwände wesentlich dicker gewählt wird als die der
Deckblätter. Durch wiederholte Anwendung des Kastengerüstes und der darauffolgenden
dünnen Bandage erhält man gemäß Fig. 4. eine Kastenisolation, deren Stärke b in
der Biegerichtung nur einen Bruchteil, hier etwa den halben Wert, besitzt wie die
senkrecht dazu liegende Isolation mit der Stärke ca. Hierbei stellt 3 wieder die
metallisch unterteilte Aus'leitung dar, 9 ist die unmittelbar aufgebrachte Isolationsbandage,
10, 13 und 16 sind Seitenstützwände, 11, 14 und 17 sind die Deckblätter, 12, 15
und i8 sind die auf den Kastengerüsten jeweils aufliegenden dünnen, elektrisch dichten
Isolierbandagen. In Fig.5 ist die Ausleitung mit Kastenisalation unter Anlehnung
an die Fig. 2 nochmals dargestellt. Die in Biegerichtung unmittelbar auf sie aufgebrachte
Gesamtisolation ist mit 6b bezeichnet, senkrecht dazu mit 6a. Zur Verstärkung der
Isolation 6b gegen die äußere Wicklung 2 und die Preßplatte 4 dienen jetzt die dick
gewählten Beilagen 7 und 8, die sich zufolge der Kastenform der Ausleitung dicht
an ihre Isolation anschließen und so eine zwickelfreie, sehr hochwertige Ausleitungsisolation
ergeben.
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Die Seitenwände und Deckblätter nehmen, wie an praktisch ausgeführten
Ausleitungen tatsächlich festzustellen war, auch große innere Formänderungen bei
kleinem Kraftaufwand anstandslos auf. Beim Abbiegen ist keinerlei Schub oder Druck
innerhalb der Isolation von außen her zu bemerken. Ebenso folgen die dünnen, auf
dem Kastengerüst aufliegenden Isolationsbandagen auf den. glatten Unterlagen ohne
Schwierigkeit der geforderten Formänderung.
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Dadurch, daß das Stützgerüst Ausschnitte erhält, besitzt es für sich
allein zunächst keine isolationsverbessernde Wirkung. Diese besteht vielmehr darin,
daß es gestattet, in sehr kleinem Abstand um den mit einer Grundisolation versehenen
Leiter herum immer wieder elektrisch hochwertige, schlauchartige Hüllen zu legen.
Da die hierbei zwischen den einzelnen Hüllen auftretenden dünnen ölstrecken elektrisch
bekanntlich außerordentlich
fest sind, so erhält man letzten Endes
eine sehr hochwertige und vor allem auch fabrikatorisch leicht herzustellende und
auch leicht biegbare Ausleitung. Gegebenenfalls lassen sich die Ausschnitte innerhalb
der Kastenwand dadurch bis zu einem bestimmten Grad beseitigen, da,ß diese Kastenwände
zweimal oder mehrfach unterteilt werden, wobei die Schlitze dann gegenseitig zu
versetzen sind. Selbstverständlich wird man die Schlitze so schmal halten, als mit
Rücksicht auf die erforderliche Verformbarkeit gerade noch zulässig ist. Unter Umständen
kann man sich auch so helfen, daß man die Kastenwand nur an jenen Stellen schlitzt,
die von der Formänderung unmittelbar betroffen werden. Das gerade Stück der Ausleitung
zwischen der äußeren Niederspannungswicklung 2 und der Außenkante der Preßplatte
4 (vgl. Bild i) ist z. B. das elektrisch am höchsten beanspruchte, während eine
Formänderung nur in der Nähe der Hochspannungswicklung i auftritt.
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Durch Wahl besonders kleiner Dickenabmessungen der Kastenwände in
nächster Umgebung des Leiters und zunehmende Dicke derselben bei größer werdendem
Abstand nach außen läßt sich unter Umständen eine höhere elektrische Festigkeit
erzielen als bei gleichmäßiger Stärke der jeweiligen Deckblätter und Seitenwände;
ebenso kann durch Steuerung der elektrischen Beanspruchung unter Benutzung von Isolationsmaterial
verschiedener Dielektrizitätskonstanten eine Erhöhung der elektrischen Festigkeit
erzielt werden.
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Die Erfindung ist grundsätzlich nicht nur auf Ausleitungen der beschriebenen
Form anwendbar, sondern auf alle elektrisch hoch beanspruchten Elektroden, die nach
der Isolation in bestimmtem Maße in der Form geändert werden müssen.
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In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel angegeben, bei dem die Ausleitung
in einzelne runde Drähte i9 mit der Grundisolation 2o aufgeteilt ist. Durch die
Seitenwände 21 und 24, die Deckblätter 22 und 25 sowie die Isolationsbandagen 23
und 26 wird in üblicher Weise die Kastenisolation auch für diesen Fall hergestellt.
Sinngemäß läßt sich eine Kastenisolation auch für einen einzelnen Runddraht herstellen.