DE972108C - Isolationsanordnung fuer fluessigkeits- oder gasisolierte Hochspannungsapparate - Google Patents

Description

• Isolationsanordnung für flüssigkeits- oder gasisolierte Hochspannungsapparate Es sind Isolationsanordnungen für flüssigkeits-oder gasisolierte Hochspannungsapparate bekannt, bei denen die freien Überschlagsstrecken zwischen elektrisch hochbeanspruchten Teilen durch feste Isolationsbarrieren unterteilt sind. Hierdurch. läßt es sich erreichen, daß die Durchschlagsspannung erheblich erhöht werden kann, denn eine durch feste Isolationsbarrieren unterteilte Überschlagsstrecke besitzt eine erheblich höhere elektrische Festigkeit als die entsprechend freie Überschlagsstrecke. Da aber das elektrische Feld zwischen den hochbeanspruchten Teilen elektrischer Hochspannungsapparate im allgemeinen nicht homogen ist, ergeben sich auch für die Isolationsbarrieren meistens unebene Formen, welche schwierig und nur unter Benutzung teurer Preßwerkzeuge hergestellt werden können. Das ist besonders der Fall, wenn ein oder mehrere hochbeanspruchte Teile aus elektrischen Gründen noch gut abgerundet sind und die Barrieren diesen Abrundungen angepaßt werden müssen. Uni nun zu einer billigen Herstellung der Anordnungen zu gelangen, ist man schon dazu übergegangen, die Isolationsbarrieren aus leicht leerzustellenden Formen zusammenzusetzen. Zum Beispiel werden bei ölgefüllten Hochspannu.ngstransformatoren -zwischen der mit einem abgerundeten Schirmring versehenen Oberspannung und der Unterspannungswicklung und dem Joch abgewinkelte Barrieren aus festem Isolierstoff vorgesehen, die. auf den zwischen den Wicklungen liegenden Isolationszylindern aufgesetzt sind. Hierbei entsteht aber zwischen der ersten Isolationsbarriere und dem Schirmring in der Nähe des abgerundeten hochbeanspruchten Teiles eine kritische freie Ölstrecke, welche die elektrische Festigkeit der gesamten Isolationsanordnung weitgehend bestimmt.
• Die Erfindung betrifft eine Isolationsanordnung für flüssi.gkeits- oder gasisolierte Hochspannungsapparate, insbesondere für ölgefüllte Hochspannungstransformatoren, Wandler, Drosselspulen od. dgl., bei der die Unterteilung der Isolationsstrecke zwischen der mit einem Schirmring versehenen Oberspannungswicklung und der Unterspannungswicklung so ausgeführt ist, daß zwischen der ersten Isolationsbarriere und der Oberspannu.ngswicklung ein Kühlkanal vorhanden ist, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der dem- Joch zugekehrten Seite des Schirmringes an der Ecke der ersten Isolationsbarriere zwischen die Isolationsbandage des Schirmringes eine ebene Ringscheibe eingebracht ist, die den darübergewickelten Teil der Isolationsbandage in Richtung auf die Ecke der ersten Isolationsbarriere verschiebt und so eine Unterteilung des anliegenden freienRaumes durchführt.
• Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu einer bekannten Anordiiuiig noch näher beschrieben.
• In Fig. i wird zunächst die bekannte Isolationsanordnung mit den sogenannten Winkelringen gezeigt. Im einzelnen bedeuten i die Spulen der Hochspannungswichlurig, 2 die Spulen der Niederspannungswicklung, die beide als axial fortschreitende Röhrenwicklungen ausgebildet sind. Die Beiden zur Darstellung gelangenden Stirnseiten der Wicklungen sind durch Schirmringe 3 bzw. d. abgeschloss,en, die dafür sorgen, daß das elektrische Feld an den Wicklungsrändern soweit als möglich vergleichmäßigt wird. Diese Schirmringe sind, wie üblich. mit einer dicken Päpierisolation 3 a und d.a. versehen. Im homogenen Teil der Wicklung i und 2 sind die Isolationszylinder 5 vorgesehen, die den gesamten Ölabstand in vier etwa gleiche Strecken unterteilen und damit eine außerordentlich durchschlagsfeste Isolation ergehen. Als Fortsetzung dieser Isolationszylinder 5 können die Winkelringe 6, 7 und 8 angesehen werden, die eine ähnliche Unterteilung der Isolierstrecken auch auf den Stirnseiten der Spulen nach der metallischen Preßkonstruktion 18 ergeben. Die theoretische Forderung, daß die Barrieren möglichst mit den Äquipot.ent.ialflächen des elektrischen Feldes zusammenfallen sollen, wird durch diese Anordnung weitgehend erfüllt, wie bei Betrachtung der mit jeweils 20% Potentialunterschied angenähert eingezeichneten Äquipotentiallinien 2-I zu ersehen ist. Die Winkelringe selbst werden durch Abstützklötze g, i o, i i und 12 gehalten. Zur Abstützung der Niedervoltwicklung sind außerdem die Klötze 13 und 14 vorgesehen. 17 ist eine Isolierdeckscheihe, die die Preßkonstruktion 18 abdeckt. 15 sind zwei Isolationszylinder für die Isolierung der '-'\1'iedervoltwicklung 2 gegen den Eisenkern 16.
• Untersucht man eine derartige Isolationsanordnung auf die Stelle, welche die elektrische Festigkeit der gesamten Anordnung bestimmt. dann findet man das mit i9 bezeichnete Kraftlinienstück zwischen der Papierisolation 3 a des Schirmriaiges 3, dem Winkelring 6 und dem Isolationszylinder 5. In der dargestellten Skizze ist dieses Kraftlinienstück etwa 17 inin lang, der Potentialabfall über ihm Beträgt rund .Io °/o.
• Eine wesentliche Erhöhung der Durchschlagspannung bringt die erfindungsgemäße Isolation des Schirinri.nges 3 der Hochspannungswicklung i, wie sie in Fig. 2 wiedergegeben ist. Mit Ausnahme d;eses Schirmringes 3 ist der übrige Aufbau der Isolationsanordnung nicht geändert worden. Die Abänderung der Isolation dieses Schirmringes gegenüber der bisherigen Ausführung besteht darin, daß zwar auf der der Wicklung anliegenden Seite dces Schirmringes die Papierisolation des Sch.irmringes 3 a in der alten Stärke beibehalten worden ist, auf der gegenüberliegenden Seite dagegen wird zunächst nur etwa die Hälfte (3 1j der Papierisolation unmittelbar auf dem Schirmring aufgewickelt. während der Rest der zur Verfügung stehenden Schirmringisolation (3c) über eine Ringscheibe 21 gewickelt wird, die so ausgebildet ist. daß das kritische Kraftlinienstück icg der Fig. i in zwei Teile 22 und 23 unterteilt wird. Die gleiche Spannung von .Io°/n der Gesamtspannung verteilt sich jetzt nicht mehr auf eine freie Ölstrecke, sondern auf zwei, die durch eine eingescholie:ne feste Isolationsbarriere getrennt sind. Für die Beurteilung der Isolationsfestigkeit dieser Strecke ist jetzt nicht mehr die relativ niedrigere Durchschlagspannu.ng der 17 mm starken Ölschicht, sondern die wesentlich höhere der unterteilten Ölschicht in Rechnung zu setzen.
• Die Isolationsscheibe 21 wird am besten aus dickem Preßspan ausgeführt, da auf dies"- Weise die Formbeständigkeit gewährleistet ist. Der Scliirniring .4 der V iedervoltwicklung wird in der alten Form beibehalten, da das elektrische Feld in seiner Nähe nur wesentlich kleinere Beanspruchungen ergibt als in der Nähe der Hochvoltwicklung. Handelt -es sich dagegen um einen Transformator, bei dem die- Wicklungen i und 2 finit hoher Spannung gegen Erde geprüft werden müssen, so sind beide Schirmringe in der gleichen Weise zu isolieren.
• Wenn auch erfahrungsgemäß die Ölzwickel, die sich zwischen der Scheibe 21 und dem Schirmring 3 bilden, bei der Evakuierung und nachfolgenden Füllung des Transformators mit Öl ohne Lufteinschlüsse sich mit Öl füllen - letzte kleine Luftreste lösen sich in dementsprechend vorbehandelten Öl -, so kann man zur weiteren Sicherheit gegen Lufteinschlüsse den Transformator bei der Ölfüllung doch so weit verkanten, daß auch die letzten Luftbläschen, die sich auf der Unterseite cles Forinriiiges 21 des hier nicht gezeichneten oberen Schirmringes etwa ansammeln wollten, nicht halten können und an die durchlässige Isolationsbandage der Schirmringe gedrückt werden. Gegebenenfalls können auch an elektrisch nicht beanspruchten Stellen Löcher vorgesehen werden.
• Diese Ausführung der Schirmringisolation mit einer unmittelbar auf dem Schirmring angebrachten zusätzlichen Isolationsbarriere ist deshalb besonders vorteilhaft, weil sich die .erfindungsgemäße Maßnahme ohne viel Mehrarbeit und ohne Änderung anderer Teile der Isolationsanordnung durchführen läßt. Beim Isolieren des Schirmringes wird lediglich nach Aufbringen von etwa der Hälfte der Isolationsbandage die Ringscheibe aufgelegt und dann weiterisoliert. Der so vorbereitete Schirmring wird dann auf die Wicklung aufgesetzt.
• Die Erfindung ist natürlich nicht auf Transformatoren, Wandler und Drosselspulen beschränkt, sondern kann in gleicher Weise auch zur Erhöhung der Isolationsfestigkeit bei Hochspannungskondensatoren. Ölschaltern usw. Verwendung finden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Isolationsanordnung für flüssigkeits- oder gasisolierte Hochspannungsapparate, inshesonclere für ölgefüllte Hochspannungstransformatoren, @-Vandler, Drosselspulen od. dgl., bei der die Unterteilung der Isolationsstrecke zwischen der mit einem Schirmring versehenen Oberspannungswicklung und der Unterspannungswicklung so ausgeführt ist, daß zwischen der ersten Isolationsbarriere und der Oberspannungswicklung; in Kühlkanal vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Joch zugekehrten Seite des Schirmringes an der Ecke der ersten Isolationsbarriere zwischen die Isolationsbandage des Schirmringes eine ebene Ringscheibe eingebracht ist, die den darübergewickelten Teil der Isolationsbandage in Richtung auf die Ecke der ersten Isolationsbarriere verschiebt und so eine Unterteilung des anliegenden freien Raumes durchführt.
2. 2. Isolationsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützkörper Preßspan und als Isolationsbandage gewickeltes Kabelpapier Verwendung findet.
3. 3. Isolationsanordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vakuumbehandlung und Ölfüllung die Hochspannungsapparate einseitig verkantet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften 111r. 215 753, 2i6 230, 222 349; französische Patentschrift NTr. 795 272; heim Reichspatentamt ausgelegte Unterlagen des Patentes _i r. 873:279; Kebse, Der praktische Transformatorenbau, Stuttgart 1934, S.72; Broschüre »Entwi:cklung der Transformatorkonstruktionen bei der AG Brown, Boveri & Cie 1891 bis 1941«, S. 25 und 26. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche: Patent Nr. 894419.