DE972190C

DE972190C - Maximum voltage power transformer

Info

Publication number: DE972190C
Application number: DE1949P0039991
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Habil Elsner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1949-04-15
Filing date: 1949-04-15
Publication date: 1959-06-04

Description

Höchstspannungsleistungs -Transformator Bei Höchstspannungsleistungs-Transformatoren, die mit Lagenwicklung und fester Erdung des Sternpunktes ausgeführt sind, bietet es große @Torteile, wenn man am Sternpunkt eine Regelwicklung anbringt. Bei Einphasentransformatoren mit zwei bewickelten Schenkeln hat man in diesem Falle bisher die als Lagenwicklung ausgebildete Hochspannungswicklung samt ihrem Regelteil gleichmäßig auf die beiden Schenkel verteilt, indem jeweils auf eine Lage des einen Schenkels eine Lage auf dem anderen Schenkel folgte (vgl. Fig. i). In dieser Weise war nicht nur der ungeregelte Wicklungsteil, sondern auch der Grobstufen- und Feinstufenteil der Regelwicklung auf den beiden Schenkeln verteilt. Dem Regelteil, der also hälftig auf zwei Schenkeln verteilt war, war ein einziger Stufenwähler mit Lastschalter zugeordnet (vgl. Fig.2). Bei einer derartigen Anordnung der Regelwicklung ergibt sich nun beim Auftreffen von Stoßspannungswellen eine sehr ungünstige Spannungsbeanspruchung des Regelschalters und der Wicklung. Bereits bei einem Regelbereich von ±ioo/o stellt sich bei dieser bekannten Wicklungsausführung eine Überspannung von etwa 281/o der auftreffenden Stoßspannung zwischen dem räumlich benachbarten Eingang mit dein Ende des Regelteils (A+ E 9 der Fig. i) ein, wenn der Stufenwähler in der Stellung Nennstufe gemäß Fig.2 steht. Diese hohe Überspannung kommt durch die Eigenschwingung der Feinstufe zustande (Fig. 3), Derartige Spannungserhöhungen stellen insbesondere für Höchstspannungstransformatoren schon so hohe Werte dar, daß der wirtschaftliche Aufbau der Wicklung infolge des dadurch notwendig werdenden Isolationsraums von Wicklung und Regelschalter in Frage gestellt ist.Extra high voltage power transformer For extra high voltage power transformers, which are designed with layer windings and fixed earthing of the star point, it offers large benefits if a regulating winding is attached to the star point. In single-phase transformers with two wound legs, in this case, the high-voltage winding, which is designed as a layer winding, including its control part, has been evenly distributed over the two legs, in that one layer of one leg is followed by a layer on the other leg (see Fig. I). In this way, not only the unregulated winding part, but also the coarse step and fine step part of the control winding were distributed over the two legs. A single tap selector with load switch was assigned to the control part, which was divided equally between two legs (see Fig. 2). With such an arrangement of the control winding, a very unfavorable voltage stress on the control switch and the winding results when surge voltage waves strike. With this known winding design, an overvoltage of around 281 / o of the impulse voltage between the spatially adjacent input with the end of the control part (A + E 9 of FIG. I) occurs when the tap selector is in the nominal stage position according to Fig. 2. This high overvoltage is caused by the natural oscillation of the fine stage (Fig. 3). Such increases in voltage represent such high values, especially for extra-high voltage transformers, that the economic structure of the winding is called into question due to the necessary isolation space between the winding and the control switch.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen. Erfindungsgemäß besteht der Regelteil aus zwei völlig gleichgearteten, je einen Grob-und Feinstufenteil enthaltenden Wicklungsteilen, von denen jeder auf einem der beiden Transformatorschenkel angebracht ist und einen eigenen Stufenwähler samt Lastschalter besitzt.The object of the invention is to provide a remedy here. According to the invention consists of the rule part of two completely alike, one each Coarse and fine graded part containing winding parts, each of which on one of the two transformer legs is attached and has its own tap selector Owns load switch.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden: In Fig.4 ist der Wicklungsaufbau schematisch dargestellt. Die Fig.5 zeigt das zugehörige Schaltschema und die Fig. 6 läßt die Anfangs- und Endverteilung der Spannung beim Auftreffen einer Stoßwelle auf die Wicklung erkennen. Mit i und 2 sind in Fig.4 die beiden Schenkel des Eisenkerns angedeutet. Auf diesen sitzen die mit 3 bzw. 4 bezeichneten Teile der Niederspannungswicklung, von denen auf jedem Kernschenkel ein Teil untergebracht ist. u und v sind die Wicklungsanschlüsse für die Niederspannungswicklung. Vermittels der Leitung 5 sind die beiden Wicklungsteile 3 und 4 hintereinandergeschaltet. Die Niederspannungswicklung kann beliebig gewickelt sein. Die Hochspannungswicklung dagegen ist als Lagenwicklung ausgeführt. Sie enthält einen Regelteil und ist über der Niederspannungswicklung angebracht, wobei die Ausführung so getroffen ist, daß die Lage mit dem höchsten Potential die äußerste Lage darstellt. Auch die Hochspannungswicklung ist gleich wie die Niederspannungswicklung hälftig auf die beiden Schenkel i und 2 verteilt. Der ungeregelte Oberspannungswicklungsteil, der in der Fig.4 durch die Wicklungslagen 6 angedeutet ist, ist bei U an das Netz angeschlossen. Seine Wicklungslagen sind abwechselnd auf den beiden Schenkeln aufgewickelt, indem auf eine Lage des einen Schenkels eine Lage auf dem anderen Schenkel folgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sitzen die ungeradzahligen Wicklungslagen 61 auf dem Schenkel i, während die geradzahligen Lagen 62 auf dem Schenkel 2 untergebracht sind. Mittels der auf den Wicklungsstirnseiten verlegten Verbindungsleitungen 7 bzw. 70 sind sämtliche Lagen des auf die beiden Eisenkernschenkel verteilten ungeregelten Wicklungsteils der Oberspannungswicklung hintereinandergeschaltet. Zur Vergleichmäßigung der Anfangsspannungsverteilung sind am Wicklungseingang bei 8 zwei elektrostatische Schirme 9 angeschlossen. Über die Leitung iio ist der ungeregelte Wicklungsteil 6 mit der auf dem Schenkel i sitzenden Wicklungslage 2o des Grobstufenteils verbunden.The invention will be explained in more detail with reference to the drawing: The winding structure is shown schematically in FIG. FIG. 5 shows the associated circuit diagram and FIG. 6 shows the initial and final distribution of the voltage when a shock wave hits the winding. With i and 2, the two legs of the iron core are indicated in FIG. The parts of the low-voltage winding, labeled 3 and 4, sit on these, of which a part is housed on each core leg. u and v are the winding connections for the low voltage winding. By means of the line 5, the two winding parts 3 and 4 are connected in series. The low-voltage winding can be wound as desired. The high-voltage winding, on the other hand, is designed as a layer winding. It contains a control part and is attached above the low-voltage winding, the design being made so that the position with the highest potential represents the outermost position. The high-voltage winding, like the low-voltage winding, is divided equally between the two legs i and 2. The unregulated high-voltage winding part, which is indicated in FIG. 4 by the winding layers 6, is connected to the network at U. Its winding layers are alternately wound on the two legs, in that a layer on one leg is followed by a layer on the other leg. In the illustrated embodiment, the odd-numbered winding layers 61 sit on the leg i, while the even-numbered layers 62 are accommodated on the leg 2. All the layers of the unregulated winding part of the high-voltage winding distributed over the two iron core legs are connected in series by means of the connecting lines 7 and 70 laid on the winding end faces. To even out the initial voltage distribution, two electrostatic screens 9 are connected to the winding input at 8. The unregulated winding part 6 is connected via the line iio to the winding layer 2o of the coarse step part which is seated on the leg i.

Die Wicklungslage Zoo der Grobstufe ist auf dem Schenkel 2 untergebracht. Mit io sind die auf dem Schenkel i untergebrachten Lagen des einen Feinstttfenteils und mit ioo die Lagen des auf Schenkel :2 untergebrachten anderen Feinstufenteils bezeichnet.The winding layer zoo of the coarse stage is accommodated on the leg 2. With io are the layers of one fine part that are accommodated on leg i and with ioo the positions of the other fine step part housed on leg: 2 designated.

Das Schaltschema, nach dem die einzelnen Hochspannungswicklungslagen zusammengeschaltet sind, ist aus der Fig. 5 ersichtlich. Mit dem Wicklungsstück U-G ist hier der in Fig. 4 mit 61 und 62 bezeichnete ungeregelte Wicklungsteil angegeben. Weiter sind die beiden Grobstufenteile erkennbar, und zwar ist die auf dem Schenkel i sitzende Wicklungslage 2o durch das WicklungsstückA-B angedeutet, während die auf dem Schenke12 untergebrachte zweite Grobstufe (Wicklungslage Zoo der Fig.4) durch das Wicklungsstück C-D wiedergegeben ist. Die Wicklungsstücke C_C x sowie E.-E" stellen die beiden mit einer größeren Anzahl (x) Anzapfungen versehenen Feinstufenteile dar. Diese sind gleich wie die beiden Grobstufen auf den beiden Kernschenkeln verteilt, und zwar sitzt der Feinstufenteil CO- Cx mit der GrobstufeA-B auf dem Schenkel i und der Feinstufenteil Eö Ex mit dem Grobstufenteil C-D auf dem Schenkel 2. Dem Feinstufenteil CO- Cx der Fig. 5 entspricht in Fig. 4 der Wicklungsteil io und dem Feinstufenteil Eo-Ex der Wicklungsteil ioo. Die Wicklungslagen io sind vermittels der Verbindungsleitungen i2o sämtlich hintereinandergeschaltet und ebenso die Wicklungslagen ioo durch die Verbindungsleiter 121. 1i bzw. ioi sind die zum Stufenwähler herausgeführten Anzapfleiter des Regelteils. Erfindungsgemäß ist jedem Feinstufenteil ein gesonderter Stufenwähler samt Lastschalter zugeordnet. In Fig.5 ist der zum Feinstufenteil CO -C., gehörige Stufenwähler mit i i i angedeutet und mit 112 der Stufenwähler für den Feinstufenteil E,-E". Die den Stufenwählern zugehörigen Lastschalter sind in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht weiter angegeben. Über die Leitung 13 ist die Stufenschalteinrichtung i i i des auf dem Schenkel i sitzenden Feinstufenteils mit dem auf dem anderen Schenkel 2 sitzenden Grobstufenteil C-D hintereinandergeschaltet. 14 bzw. 15 (Fig. 5) sind Wendeschalter, mittels deren der Feinstufenteil an dem Anfang bzw. Ende des jeweils zugehörigen Grobstufenteils anschließbar ist. Zu diesem Zweck ist am Wicklungsanfang der GrobstufeA-B bei A eine Leitung 16 angeschlossen, die zu dem festen Kontakt 18 des Wendeschalters 14 geführt ist. An den Wicklungsanfang der Grobstufe C-D ist bei C die Leitung 17 angeschlossen. Diese verbindet den Grobstufenanfang mit dem festen Kontakt ig des Wendeschalters 15. Die Anzahl der Wicklungslagen des Feinstufenteils kann beliebig sein, beispielsweise bei einer ± ioo/o-Regelung kann er zwölf Wicklungslagen umfassen, von denen im gezeichneten Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber nur drei Lagen angegeben sind. Dabei kann jede dieser Wicklungslagen wieder aus mehreren, z. B. fünf, ineinandergewickelten und hintereinandergeschalteten Wicklungsspiralen bestehen, deren in axialer Richtung nebeneinanderliegende Leiter alle mit gleichem Durchmesser, nämlich dem der betreffenden Wicklungslage, gemeinsam zur Wicklungslage gewickelt sind.The circuit diagram according to which the individual high-voltage winding layers are interconnected can be seen in FIG. The unregulated winding part designated by 61 and 62 in FIG. 4 is indicated with the winding piece UG. The two coarse step parts can also be seen, namely the winding layer 2o sitting on the leg i is indicated by the winding piece A-B, while the second coarse step accommodated on the leg 12 (winding layer Zoo in FIG. 4) is reproduced by the winding piece CD. The winding pieces C_C x and E.-E "represent the two fine-stage parts provided with a larger number (x) of taps. These are distributed in the same way as the two coarse stages on the two core legs, namely the fine-stage part CO- Cx with the coarse stageA- B on the leg i and the fine step part Eö Ex with the coarse step part CD on the leg 2. The fine step part CO-Cx of FIG. 5 corresponds to the winding part io in FIG by means of the connecting lines i2o are all connected in series and likewise the winding layers ioo through the connecting conductors 121. 1i and ioi are the tapping conductors of the control part that lead out to the level selector. According to the invention, each fine level part is assigned a separate level selector including load switch. In FIG. C., associated stage selector with iii indicated and with 112 the stage selector for the fine stage part E, -E ". The load switches associated with the tap selector are not further indicated in the drawing for the sake of simplicity. Via the line 13, the step switching device iii of the fine step part sitting on the leg i is connected in series with the coarse step part CD sitting on the other leg 2. 14 and 15 (FIG. 5) are reversing switches, by means of which the fine step part can be connected to the beginning or end of the respectively associated coarse step part. For this purpose, a line 16 is connected to the winding start of the coarse stage A-B at A, which is led to the fixed contact 18 of the reversing switch 14. At the beginning of the winding of the coarse stage CD, the line 17 is connected. This connects the coarse step start with the fixed contact ig of the reversing switch 15. The number of winding layers of the fine step part can be arbitrary, for example with a ± ioo / o control it can comprise twelve winding layers, of which only three layers are indicated in the illustrated embodiment for the sake of simplicity are. Each of these winding layers can consist of several such. B. five, coiled and cascaded winding spirals exist, whose axially adjacent conductors are all wound with the same diameter, namely that of the winding layer in question, together to form the winding layer.

Die beiden Stufenwähler iii und 112 sind gemäß der Erfindung starr miteinander gekuppelt. In der Zeichnung ist dies durch die strichpunktierte Linie 23 angedeutet. Durch diese Maßnahme wird ein gleichzeitiges Schalten an den beiden Feinstufenteilen erreicht, so daß der AW-Druck auf beiden Schenkeln stets der gleiche ist. Die von dem zum Stufenwähler 112 gehörigen Lastschalter abgehende Leitung ist bei 2i an den bei 2a geerdeten Sternpunkt angeschlossen.The two stage selectors iii and 112 are rigid according to the invention coupled together. In the drawing this is indicated by the dash-dotted line 23 indicated. This measure enables simultaneous switching on the two Finely graduated parts reached so that the AW pressure on both legs is always the same is. The load switch belonging to the step selector 112 outgoing At 2i, the line is connected to the neutral point grounded at 2a.

Die Spannungsverhältnisse beim Auftreffen einer Stoßwelle auf die gemäß Fig. q. und 5 ausgeführte Wicklungsanordnung läßt das Schaubild der Fig. 6 erkennen. Hier ist deutlich zu ersehen, wie die durch die Stoßspannung ausgelöste Eigenschwingung der Feinstufe bei dem angenommenen ± io%-Regelbereich durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Feinstufenteils in zwei gleichgeartete Hälften nur 14°/o der auftreffenden Überspannung in der Nennstellung beträgt. Da auch in den übrigen Schaltstellungen die Spannungsbeanspruchung entsprechend geringer ist, ist mit der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung gegenüber der bekannten Wicklungsanordnung mit nur einem einzigen aus Grob- und Feinstufe bestehenden Wicklungsteil und einem einzigen zugehörigen Stufenwähler mit Lastschalter ein ganz wesentlicher Fortschritt erzielt, denn bekanntlich treten bei der genannten bisherigen Wicklungsausführung Überspannungen der doppelten Höhe auf. Die durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielbare Herabsetzung der Spannungsbeanspruchung wirkt sich vor allem in einer ganz bedeutenden Ersparnis an Isolationsmaterial und Isolationsraum für die Wicklung aus. Der gleiche Vorteil macht sich auch bei der Schalteinrichtung bemerkbar. Damit ergibt sich aber die Möglichkeit, bei Höchstspannungsleistungs-Transformatoren nunmehr mit verhältnismäßig kleinem Gewicht noch erträglich niedrige Kurzschlußspannungen zu erreichen bzw. größere Grenzleistungen noch bahntransportfähig zu bauen.The tension conditions when a shock wave hits the according to FIG. q. The winding arrangement shown in FIG. 5 and FIG. 5 leaves the diagram of FIG recognize. Here you can clearly see how the one triggered by the surge voltage Natural oscillation of the fine stage with the assumed ± io% control range through the According to the invention, the finely graduated part is only divided into two halves of the same type 14% of the overvoltage that occurs in the nominal position. Since also in the other switching positions the voltage stress is correspondingly lower with the winding arrangement according to the invention compared to the known winding arrangement with only a single winding part consisting of a coarse and a fine step and one single associated tap selector with load switch is a very significant step forward achieved, because it is known to occur in the aforementioned previous winding design Spans double the height. The arrangement according to the invention achievable reduction of the voltage stress affects mainly in a Significant savings in insulation material and insulation space for the winding the end. The same advantage is also noticeable in the switching device. In order to However, there is now the possibility of high-voltage power transformers with a relatively low weight, tolerably low short-circuit voltages to achieve or to build larger marginal services still capable of being transported by rail.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Two-leg, single-phase extra-high-voltage power transformer with firmly grounded star point and adjustable high-voltage layer winding distributed over the two legs, in which one layer of one leg is followed by a layer of the other leg, characterized in that the control part is divided into two preferably completely identical, one each with a coarse step and a series-connected winding parts containing a fine stage part is divided and that each of these control parts is accommodated on one leg of the iron core, each part being assigned a special stage selector including load switch. a. Transformer according to Claim i, characterized in that the control switches of the control parts distributed over both legs are rigidly coupled to one another.