DEP0032280DA - Anordnung zur Verbesserung der Stoßspannungsverteilung bei Transformatorwicklungen - Google Patents

Description

Beim Auftreffen stossartiger Spannungen auf die Wicklungen von Transformatoren tritt eine durch die Wicklungskapazitäten allein bedingte Anfangs-Spannungsverteilung auf, was eine sehr grosse Beanspruchung der am Wicklungsanfang gelegenen Spulen bedeutet. Es sind bereits viele Vorschläge gemacht worden, um die Spannungsverteilung über die Wicklung beim Auftreffen einer Stosspannung günstiger zu gestalten. Um eine günstige Anfangsverteilung der Stosspannung zu erreichen, ist bei Zylinderwicklungen beispielsweise vorgeschlagen worden, die zu schützende Wicklung zwischen platten- oder zylinderförmigen Elektroden einzubauen. Dabei ergeben sich aber unförmige Konstruktionen und ausserdem noch der Nachteil, dass die Wicklung treppenförmig gestaltet werden muss. Die häufig vorgeschlagenen kapazitiv wirkenden Schirme, welche an den Wicklungsanfang angeschlossen werden, beanspruchen ebenfalls viel Raum und können in der

Regel nur bei einfachkonzentrischen Anordnungen ausserhalb der Oberspannungswicklung angebracht werden. Die Ränder dieser Schirme müssen nämlich, da sie das Potential des Wicklungseinganges führen, an der dem Wicklungseingang abgewendeten Seite gegenüber der Wicklung hochwertig isoliert bzw. von ihr weit abstehend angebracht sein. Wird dies nicht genügend berücksichtigt, so erleidet die Spannungsfestigkeit bei Betriebsfrequenz wegen des grossen Potentialunterschiedes gegebenenfalls eine erhebliche Einbusse. Ineinander geschobene zylindrische Steuerorgane weisen wegen den bei Betriebsfrequenz auftretenden Spannungsgradienten und scharfen Belagrändern ebenfalls Nachteile auf. Bei andern Ausführungen mit kapazitiv wirkenden Schirmen bilden die Anschlusstellen der Schirme an den Wicklungen und die Verbindungsleitungen von den Wicklungen zu den Schirmen schwer vermeidbare, elektrisch schwache Punkte. Das gleiche gilt von dem Vorschlag die Stosspannungsverteilung durch Verlagerung von Windungen der Wicklung zu beeinflussen, weil dabei elektrisch nachteilige Auskreuzungen der Windungen entstehen.

Gegenstand der Erfindung ist nur eine Anordnung zur Verbesserung der Stosspannungsverteilung bei Transformatorwicklungen mit mindestens im Einzugsgebiet der Stosspannung in zwei koaxialen Lagen ohne Zwischenraum voneinander angeordneten, isolierten, metallischen Ringen, von welchen die Ringe einer Lage an der Oberspannungswicklung des Transformators unmittelbar anliegen. Das Kennzeichen der Erfindung besteht da- rin, dass lediglich der dem Einzugsgebiet der Stosspannung am nächsten gelegene Ring galvanisch mit der Oberspannungswicklung verbunden ist und dass ferner die Ringe beider Lagen in der Achsenrichtung sich mit ihren Rändern überdecken.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch im Teilschnitt durch ein Wicklungsende eines einfachkonzentrierten Transformator dargestellt.

Mit a ist die zunächst der Kernsäule b des Magnetgestells angeordnete zylindrische Unterspannungswicklung bezeichnet, c ist die aussen gelegene Oberspannungswicklung, die aus Scheibenspulen aufgebaut und ebenfalls zylindrisch ist. Zwischen den Wicklungen a, c befindet sich die aus Lagenpapier gewickelte Isolation, die über die Stirnenden der Oberspannungswicklung verlängert ist. e(sub)1 ist ein Endschutzring. Zwischen der Oberspannungswicklung c und dem Isolierwickel d sind zwei koaxiale Lagen von isolierten, metallischen Ringen g(sub)1, g(sub)2 ohne Zwischenraum voneinander angeordnete, von welchen die eine Lage mit den Ringen g(sub)2 an der Oberspannungswicklung c und die andere Lage mit den Ringen g(sub)1 an dem Isolierwickel d anliegt. Nur der dem Einzugsgebiet der Stosspannungen am nächsten gelegene Ring g(sub)1 ist mit der Oberspannungswicklung galvanisch durch den Leiter h verbunden. Alle übrigen Ringe g(sub)1, g(sub)2 der beiden koaxialen Lagen überdecken sich mit ihren Rändern in der Axenrichtung, sodass die Ringe beider Lagen abwechselnd ohne metallische Verbindung so gekoppelt sind, dass die angestrebte Anfangsverteilung der Stosspannung erreicht ist. Dabei speist die der Oberspannungswicklung abgewendete Ringlage die innerhalb derselben liegenden, ein fremdes Potential führenden Teile, sodass die Wicklung selbst diesen Kapazitätsstrom nicht führen muss und deswegen zwischen den Wicklungsteilen keine hohen Spannungsgradienten auftreten können. Darüber hinaus wird zufolge der selbsttätigen Einstellung der Potentiale das Auftreten ungünstiger Spannungsunterschiede auch bei Betriebsfrequenz vermieden.

Durch teilweises Ineinanderschieben der Ringe der beiden Lagen kann die Kapazität zwischen den Lagen in gewünschter Weise verändert werden. Dem gleichen Zweck dient eine Aenderung der axialen Länge der Ringe oder eine Aenderung der Dicke der Ringisolation. Durch den Wegfall der inneren galvanischen Verbindungen zwischen den Ringen untereinander und der Ringe mit den Spulen werden schwache Punkte weitgehend beseitigt.

Die erfindungsgemässe Anordnung ist auch bei Transformatoren mit doppelkonzentrischer Wicklung anwendbar. In diesem Falle werden auf jeder Seite der zylindrischen Oberspannungswicklung zwei koaxiale Lagen isolierter leitender Ringe in der oben beschriebenen Weise so angeordnet, dass die Ringe der einen Lage an der Wicklung anliegen und die Ringe der andern Lage den Teilen mit einem ihr fremden Potential zugewandt sind.

Anstatt der Ringe g(sub)1, g(sub)2 aus z.B. antimagnetischem Stahl herzustellen, kann man sie auch aus metallisiertem Hartpapier herstellen. Die Ringe werden zweckmässig geschlitzt.

Das Einzugsgebiet der Stosspannung kann sowohl am Ende der zu schützenden Wicklung als auch in der Mitte derselben liegen.

Claims (4)

1.) Anordnung zur Verbesserung der Stosspannungsverteilung bei Transformatorwicklungen mit mindestens im Einzugsgebiet der Stosspannung in zwei koaxialen Lagen ohne Zwischenraum voneinander angeordneten isolierten, metallischen Ringen, von welchen die Ringe einer Lage an der zu schützenden Wicklung unmittelbar anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich der dem Einzugsgebiet der Stosspannung am nächsten gelegene Ring galvanisch mit der zu schützenden Wicklung verbunden ist und dass ferner die Ringe beider Lagen in der Achsrichtung sich mit ihren Rändern überdecken.

2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in zwei koaxialen Lagen gruppierten Ringe auf beiden Seiten der Wicklung vorgesehen sind.

3.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe voneinander abweichende axiale Länge besitzen.

4.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den koaxialen Lagen zugeordneten Ringe mit voneinander abweichender Isolation versehen sind.