EP0163907A1 - Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren - Google Patents

Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren Download PDF

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EP0163907A1
EP0163907A1 EP85104984A EP85104984A EP0163907A1 EP 0163907 A1 EP0163907 A1 EP 0163907A1 EP 85104984 A EP85104984 A EP 85104984A EP 85104984 A EP85104984 A EP 85104984A EP 0163907 A1 EP0163907 A1 EP 0163907A1
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EP
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winding
voltage
parallel
dependent resistor
windings
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EP85104984A
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Günther Bonni
Donald Dr. Dipl.-Ing. Brandes
Gerhard Dipl.-Ing. Döll
Wolfgang Dr. Dipl.-Ing. Knorr
Walter Dr. Dipl.-Ing. Müller
Alfred Dipl.-Ing. Süppel (FH)
Helmut Dipl.-Ing. Feyertag
Erwin Dipl.-Ing. Hager (Fh)
Leo Janner
Wilfried Dipl.-Ing. Peschke
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Transformatoren Union AG
Original Assignee
Transformatoren Union AG
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/343—Preventing or reducing surge voltages; oscillations

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage winding for transformers with a large rated power and with a large number of groups of windings in disc coils and / or winding layers and with distribution of the voltages caused by voltage pulses to the individual groups of windings controlled with the aid of voltage-dependent resistors.
  • a capacitor bank has become known from DE-OS 23 28 375, the individual capacitors of which winding sections assigned to them are connected in parallel.
  • the capacitor banks are arranged spatially next to the transformer windings and are therefore not linked to the flux passing through the high-voltage windings.
  • the capacitor batteries therefore ensure a good distribution of impacts on the transformer winding emitting surge voltages, but on the other hand cause only minimal or no damping of vibrations in the windings which are excited by switching voltage.
  • Transformer windings provided with control conductors behave similarly in accordance with DE-AS 10 69 279, DE-OS 24 18 230 and DE-OS 23 23 304. These known winding arrangements show from disc coils with wrapped control conductors, or from winding layers with wrapped Control conductors built windings. The control conductors provided in the known windings are capacitively coupled to the associated winding and are de-energized in normal operation. These control conductors also have only a very slight influence on the damping of vibrations in the windings excited by switching voltages.
  • the European application 84 115 084.0 has recently proposed to improve the effectiveness of these control conductors capacitively coupled to the winding by wiring with resistors, for example voltage-dependent resistors.
  • the control conductors and the resistors form capacitive RC elements coupled to the winding. Although these RC elements have a very good damping effect, overall they require a not inconsiderable effort and increase the dimensions of the winding.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a circuit for windings of transformers and choke coils for voltage control and damping of voltage pulses which, with the same effectiveness as known solutions, is simpler and more economical than these.
  • a voltage-dependent resistor is connected directly electrically in parallel and, in addition to a voltage limitation in the group of windings lying in parallel, a damping of the vibrations excited by voltage pulses in forces the groups that are electrically in line with it.
  • a voltage-dependent resistor is connected in parallel in a main winding made up of disc coils to a first, possibly one in the middle of the winding and a last group of coils, or that in a main winding designed as a layer winding, the input layers each have a voltage-dependent one Resistor is connected in parallel.
  • a voltage-dependent resistor is also connected in parallel in a winding arrangement with a coarse step winding, in that, in an embodiment with two interwoven winding conductor strands in a coarse step winding designed as a layer winding, only one of the two interwoven winding conductor strands has a voltage-dependent resistor directly electrically is connected in parallel or in that in a configuration with a two-layer coarse step winding, only one winding layer of the coarse step winding, a voltage-dependent resistor is connected directly electrically in parallel.
  • a voltage-dependent resistor is connected in parallel in a winding arrangement with a fine-stage winding of at least one stage, preferably the stage immediately following the coarse-stage winding or the main winding.
  • a voltage-dependent resistor is also directly electrically connected in parallel to only one winding layer of the fine-stage winding.
  • the wiring of windings according to the invention is advantageous because the design of the winding is of secondary importance, since both drop windings and nested or non-nested disc coil windings are improved in their voltage behavior by the wiring according to the invention with a voltage-dependent resistor.
  • the particular advantage of the circuitry according to the invention in all these cases is a reduction in the complexity, in particular for the internal insulation of the winding, in the possibility of using simpler circuit types up to comparatively higher nominal voltages and in their frequency-independent effectiveness.
  • a winding arrangement with an high-voltage winding 12 made of disc coils 19 is provided.
  • the disc coils 19 are connected in pairs to form double coils.
  • the main winding is connected to a high-voltage input 20 on the network side.
  • the other end of the high-voltage winding 12 is electrically connected in series via a diversion 21 to a single-layer coarse-stage winding 13, to which a likewise single-layer fine-stage winding 14 is connected in a further series connection via a diversion 22.
  • the fine-stage winding 14 for example, four spatially parallel winding conductors are wound into one another, which are connected in series with one another via diversions 23 and are connected to selector contacts 1 to 5.
  • a selector 15 usually connects the required one of the selector contacts 1 to 5 to the star point of the network or to earth potential.
  • the interconnected winding parts are wired with voltage-dependent resistors 16, so that the stresses on the winding parts by surge voltages, switching voltages and resonance-frequency overvoltages in the respectively wired winding part are limited and also the vibration amplitudes in the adjacent, non-wired winding parts due to the damping effect of the resistors 16 are reduced.
  • This damping effect results from the fact that the winding parts connected to the voltage-dependent resistors 16 are inductively coupled to the non-connected winding parts.
  • the coarse-stage winding lying in series with the main winding and the fine-stage winding are likewise connected to voltage-dependent resistors 16.
  • the parallel connection in the fine step winding 14 is limited to the fact that the voltage-dependent resistor 16 is only connected in parallel to the step winding following the coarse step winding 13.
  • an operating alternating voltage is also present at the voltage-dependent resistors 16 in the normal, undisturbed operating state.
  • the resistance value of the voltage-dependent resistors 16 is so large that on the one hand the current flowing parallel to the winding parts is negligibly small and on the other hand the losses in the resistors 16 are so low that the thermal stability over the life of the transformer ensures with great certainty is.
  • an undervoltage winding 17, a high-voltage winding 12, a coarse-stage winding 13 and a fine-stage winding 14 with taps 1 to 11 are arranged around an iron core (not shown) concentrically with one another and in the same phase.
  • the coarse step winding 13 and the fine step winding 14 are electrically connected in series with the high voltage winding 12 and the fine step winding 14 is in turn connected to the star point or to ground potential via a step switch 15.
  • the coarse step winding 13 is designed as a single-layer winding with two interwoven winding conductor strands.
  • a voltage-dependent resistor 16 is connected in parallel to a winding conductor strand. This voltage-dependent resistor 16 limits the voltage occurring in the coarse step winding 13, in particular voltages induced in the coarse step winding 13 by high-frequency voltage pulses. In addition, the voltage-dependent resistor 16 dampens voltage oscillations excited by voltage pulses in electrically coupled windings.
  • the coarse step winding 13 is designed as a two-layer winding and the voltage-dependent resistor 16 is connected in parallel with one winding layer.
  • the fine stage winding 14 is divided into winding sections, each of which consists of two interwoven winding conductor strands.
  • a voltage-dependent resistor 16 is connected in parallel to one winding conductor strand in each winding section.
  • the arrangement according to FIG. 5 is constructed in exactly the same way as the arrangement according to FIG. 4, but here a voltage-dependent resistor 16 is connected in parallel to every second winding section wound from two winding conductor strands.
  • the function of the voltage-dependent resistors 16 in the arrangements according to FIGS. 2, 3, 4 and 5 corresponds to that in the arrangement according to FIG. 1.
  • the voltage rise in the connected winding part is limited and voltage oscillations in the electrically and magnetically coupled ones Damped winding parts.
  • the undervoltage winding 17 is constructed from two winding parts which are electrically connected in series. One of these winding parts is arranged spatially between the high-voltage winding 12 and the fine-stage winding 14. A coarse step winding 13 is not provided in this embodiment.
  • a voltage-dependent resistor 16 is connected in parallel to the winding part of the undervoltage winding 17 which is spatially located between the high-voltage winding 12 and the fine-stage winding 14. This in turn limits the voltage in the connected winding part and dampens voltage vibrations in all electrically coupled windings and winding parts. This limiting and damping effect of the voltage-dependent resistor 16 is due to the close inductive and capacitive coupling with the High-voltage winding 12 and the fine stage winding 14 also transferred to this.
  • the switching of the winding is of secondary importance for the effect of the wiring. With different winding designs, there are only gradual differences. Both a drop winding and a nested disc coil winding can be improved in their voltage behavior by wiring. The same applies to the known layer winding circuits.
  • the advantage in any case lies in a reduction of the effort for the internal insulation of the winding in a possibly selectable, simpler type of circuit even with higher nominal voltages and in the frequency independence.
  • inventive circuitry of groups of windings which are subject to high electrical stress, which represent winding parts, is therefore not only advantageous in the exemplary embodiments mentioned, but is also expedient if, within a winding arrangement, parts of the winding are stressed by electrical voltage significantly more than other parts.

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Abstract

In derartigen Wicklungen (12) von Spannungsimpulsen verursachte Spannungen werden durch Beschaltung der einzelnen Wicklungsteile, beispielsweise durch spannungsabhängige Widerstände (16), in gezielter Weise auf die einzelnen Wicklungsabschnitte verteilt. Erfindungsgemäß ist mindestens der am Hochspannungseingang (20) der Wicklung (12) liegenden Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet oder erfindungsgemäß wird lediglich den beim Auftreffen von Spannungsimpulsen auf die Wicklung stark, beziehungsweise am stärksten belasteten Gruppen von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet. Dadurch wird für die den beschalteten Wicklungsteil enthaltende Transformatorwicklungsanordnung eine deutliche Reduzierung des Aufwandes für die innere Isolation und möglicherweise der Einsatz einer einfacheren Schaltungsart auch bei höheren Nennspannungen und eine weitgehende Frequenzunabhängigkeit erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochspannungswicklung für Transformatoren mit großer Nennleistung und mit einer Vielzahl von Gruppen von Windungen in Scheibenspulen und/oder Wicklungslagen und mit unter Mitwirkung von spannungsabhängigen Widerständen gesteuerter Verteilung der von Spannungsimpulsen verursachten Spannungen auf die einzelnen Gruppen von Windungen.
  • Beim Auftreffen von Spannungsimpulsen, beispielsweise von Blitz- oder Schaltspannungsimpulsen, auf Wicklungen von Transformatoren, treten in deren Wicklungen Spannungsschwingungen auf. Entspricht die Frquenz der auftreffenden Impulse der Eigenfrequenz einer der Wicklungen, so sind infolge Resonanzanregung der Wicklungen die entstehenden Amplituden und Gradienten der resonanzfrequenten Spannungsverteilung um so höher je geringer die wirksame Wicklungsdämpfung ist. Die bei Resonanzanregung auftretenden hohen Amplituden und großen Gradienten sind sehr unerwünscht.
  • Zur Steuerung der Spannungsverteilung in Hochspannungswicklungen von Transformatoren ist durch die DE-OS 23 28 375 eine Kondensatorbatterie bekannt geworden, deren einzelne Kondensatoren ihnen jeweils zugeordneten Wicklungsabschnitten parallel geschaltet sind. Die Kondensatorbatterien sind räumlich neben den Transformatorwicklungen angeordnet und dadurch nicht mit dem die Hochspannungswicklungen durchsetzenden Fluß verkettet. Die Kondensatorbatterien sorgen daher zwar für eine gute Verteilung von auf die Transformatorwicklung auftreffenden Stoßspannungen, bewirken jedoch andererseits nur eine minimale oder gar keine Dämpfung von durch Schaltspannung angeregten Schwingungen in den Wicklungen.
  • Ähnlich verhalten sich auch mit Steuerleitern versehene Transformatorwicklungen gemäß der DE-AS 10 69 279, der DE-OS 24 18 230, sowie der DE-OS 23 23 304. Diese bekannten Wicklungsanordnungen zeigen aus Scheibenspulen mit eingewickelten Steuerleitern, bzw. aus Wicklungslagen mit eingewickelten Steuerleitern aufgebaute Wicklungen. Die in den bekannten Wicklungen vorgesehenen Steuerleiter sind kapazitiv mit der jeweils zugehörigen Wicklung gekoppelt und sind im Normalbetrieb stromlos. Auch diese Steuerleiter haben nur einen sehr geringen Einfluß auf die Dämpfung von durch Schaltspannungen angeregte Schwingungen in den Wicklungen.
  • Durch die europäische Anmeldung 84 115 084.0 ist in neuerer Zeit vorgeschlagen worden, die Wirksamkeit dieser kapazitiv mit der Wicklung gekoppelten Steuerleiter durch Beschalten mit Widerständen, beispielsweise von spannungsabhängigen Widerständen, zu verbessern. Die Steuerleiter und die Widerstände bilden dabei kapazitiv mit der Wicklung gekoppelte RC-Glieder. Diese RC-Glieder haben zwar eine sehr gute Dämpfungswirkung, erfordern jedoch insgesamt einen nicht unerheblichen Aufwand und vergrößern die Abmessungen der Wicklung.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Wicklungen von Transformatoren und Drosselspulen zur Spannungssteuerung und Dämpfung von Spannungsimpulsen eine Beschaltung anzugeben, die bei gleich guter Wirksamkeit wie bekannte Lösungen einfacher und wirtschaftlicher als diese ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens einer, beispielsweise der am Hochspannungseingang der Wicklung liegenden, Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist und neben einer Spannungsbegrenzung in der jeweils parallel liegenden Gruppe von Windungen eine Dämpfung der von Spannungsimpulsen angeregten Schwingungen in den mit ihm elektrisch in Reihe liegenden Gruppen erzwingt.
  • Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist lediglich der beim Auftreffen von Spannungsimpulsen auf die Wicklung stark belasteten Gruppen oder sogar nur der am stärksten belasteten Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet.
  • Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß in einer aus Scheibenspulen aufgebauten Stammwicklung einer ersten, eventuell einer in der Wicklungsmitte liegenden und einer letzten Gruppe von Spulen je ein spannungsabhängiger Widerstand parallel geschaltet ist oder daß in einer als Lagenwicklung ausgeführten Stammwicklung den Eingangslagen je ein spannungsabhängiger Widerstand parallel geschaltet ist.
  • Gemäß anderen Ausgestaltungen der Erfindung ist in einer Wicklungsanordnung mit einer Grobstufenwicklung auch dieser ein spannungsabhängiger Widerstand parallel geschaltet, indem bei einer Ausführung mit zwei ineinandergewickelten Wickelleitersträngen in einer als Lagenwicklung ausgeführten Grobstufenwicklung lediglich einem der beiden ineinandergewickelten Wickelleitersträngen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist oder indem in einer Anordnung mit einer zweilagigen Grobstufenwicklung lediglich einer Wicklungslage der Grobstufenwicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist.
  • Gemäß anderen vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist in einer Wicklungsanordnung mit einer Feinstufenwicklung mindestens einer, vorzugsweise der unmittelbar der Grobstufen- bzw. der Stammwicklung folgenden, Stufe ein spannungsabhängiger Widerstand parallel geschaltet. Bei zweilagigen Feinstufenwicklungen ist ebenfalls nur einer Wicklungslage der Feinstufenwicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet. Gemäß einer anderen, ebenfalls sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, ist bei Ausführung einer Wicklungsanordnung mit einer ineinandergewickelten Feinstufenwicklung und Aufteilung derselben in Wicklungsabschnitte mit je einer oder mehreren Feinstufen lediglich jedem zweiten Wicklungsabschnitt oder jedem zweiten Gang jedes Wicklungsabschnittes ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Lösungsmöglichkeit besteht bei doppelkonzentrischen Anordnungen der Unterspannungs-, Mittelspannungs- und Oberspannungswicklung darin, daß lediglich einem Teil der Wicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist. Bei allen erfindungsgemäßen Schaltanordnungen ist es zweckmäßig, die Restspannung des spannungsabhängigen Widerstandes höchstens gleich dem 10-fachen des Scheitelwertes der Betriebsspannung der parallel liegenden Gruppe von Windungen auszuführen und hierfür als spannungsabhängigen Widerstand Zinkoxid-(ZNO)-Elemente einzusetzen.
  • Die erfindungsgemäße Beschaltung von Wicklungen ist schon deshalb vorteilhaft, weil die Ausführung der Wicklung von zweitrangiger Bedeutung ist, denn sowohl Sturzwicklungen als auch verschachtelte oder nicht verschachtelte Scheibenspulenwicklungen sind durch die erfindungsgemäße Beschaltung mit einem spannungsabhängigen Widerstand in ihrem Spannungsverhalten verbessert. Das Gleiche gilt auch für die verschiedenen Lagenwicklungsschaltungen. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Beschaltung liegt in allen diesen Fällen in einer Reduzierung des Aufwandes, insbesondere für die innere Isolierung der Wicklung, in der Möglichkeit, einfachere Schaltungsarten bis zu vergleichsweise höheren Nennspannungen einzusetzen und liegt in ihrer frequenzunabhängigen Wirksamkeit.
  • Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Prinzipskizze für eine Schalt- und Wicklungsanordnung für eine Phase eines Transformators mit dem Einsatz mehrerer spannungsabhängiger Widerstände,
    • Fig. 2 und 3 Schaltungsanordnungen mit einer beschalteten Grobstufenwicklung,
    • Fig. 4 und 5 Schaltungsanordnungen mit einer beschalteten Feinstufenwicklung und
    • Fig. 6 eine doppelkonzentrische Anordnung von Unterspannungs- und Oberspannungswicklung mit beschalteter Unterspannungswicklung.
  • Einander entsprechende Schaltelemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Um einen Eisenkernschenkel 18 eines nicht näher dargestellten Transformators ist eine Wicklungsanordnung mit einer Oberspannungswicklung 12 aus Scheibenspulen 19 vorgesehen. Die Scheibenspulen 19 sind paarweise zu Doppelspulen zusammengeschaltet. Die Stammwicklung ist netzseitig mit einem Hochspannungseingang 20 verbunden.
  • Das andere Ende der Oberspannungswicklung 12 liegt über eine Umleitung 21 mit einer einlagigen Grobstufenwicklung 13 elektrisch in Reihe, an die sich in einer weiteren Reihenschaltung über eine Umleitung 22 eine ebenfalls einlagige Feinstufenwicklung 14 anschließt. In der Feinstufenwicklung 14 sind beispielsweise vier räumlich parallel liegende Wickelleiter ineinandergewickelt, die über Umleitungen 23 miteinander in Reihe geschaltet und mit Wählerkontakten 1 bis 5 verbunden sind. Ein Wähler 15 verbindet den jeweils erforderlichen der Wählerkontakte 1 bis 5 gewöhnlich mit dem Sternpunkt des Netzes oder mit Erdpotential.
  • Die miteinander verbundenen Wicklungsteile sind mit spannungsabhängigen Widerständen 16 beschaltet, so daß die Beanspruchungen der Wicklungsteile durch Stoßspannungen, Schaltspannungen und auch resonanzfrequente Überspannungen in dem jeweils beschalteten Wicklungsteil begrenzt sind und außerdem noch die Schwingungsamplituden in den benachbarten, unbeschalteten Wicklungsteilen durch die Dämpfungswirkung der Widerstände 16 wesentlich reduziert sind. Diese Dämpfungswirkung ergibt sich daraus, daß die mit den spannungsabhängigen Widerständen 16 beschalteten Wicklungsteile mit den nicht beschalteten Wicklungsteilen induktiv gekoppelt sind.
  • Wie Versuche gezeigt haben, führt schon die Beschaltung beispielsweise der Eingangsspule der Oberspannungswicklung 12 aus Scheibenspulen 19 mit einem spannungsabhängigen Widerstand 16 zu einer beachtlichen Verringerung der Spannungsbeanspruchung längs der Wicklung.
  • Diese Wirkung wird verstärkt, wenn auch der am entgegengesetzten Ende der Stammwicklung liegenden Scheibenspule 19 ein spannungsabhängiger Widerstand 16 parallel geschaltet ist, weil hierdurch auch Reflektionen der Spaniungsschwingungen erfaßt sind. Eine weitere Verstärkung dieser Wirkung ergibt sich insbesondere bei räumlich sehr langen Oberspannungswicklungen 12 mit einer großen Anzahl von Scheibenspulen 19, wenn der mittleren Doppelspule ein spannungsabhängiger Widerstand 16 parallel geschaltet ist.
  • Die in Reihe mit der Stammwicklung liegende Grobstufenwicklung und die Feinstufenwicklung sind ebenfalls mit spannungsabhängigen Widerständen 16 beschaltet. Dabei beschränkt sich die Parallelschaltung bei der Feinstufenwicklung 14 darauf, daß der spannungsabhängige Widerstand 16 lediglich zu der der Grobstufenwicklung 13 folgenden Stufenwicklung parallel geschaltet ist.
  • Bei dieser Schaltungsanordnung liegt auch im normalen, ungestörten Betriebszustand an den spannungsabhängigen Widerständen 16 eine Betriebswechselspannung an. Dabei ist der Widerstandswert der spannungsabhängigen Widerstände 16 so groß, daß einerseits der dauernd parallel zu den Wicklungsteilen fließende Strom vernachlässigbar klein ist und daß andererseits die Verluste in den Widerständen 16 so niedrig sind, daß die thermische Stabilität über die Lebensdauer des Transformators mit großer Sicherheit gewährleistet ist.
  • Außerdem müssen die zulässigen Betriebswechselspannungen je Widerstand so groß sein, daß sich für die in Frage kommenden Spannungen eine annehmbare Anzahl von in Reihe geschalteten Elementen ergibt und damit der Aufwand in Grenzen bleibt. Diese Bedingungen werden von Zinkoxid-(ZNO)-Elementen erfüllt.
  • Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 bis 6 sind um einen nicht dargestellten Eisenkern konzentrisch zueinander, derselben Phase zugeordnet, jeweils eine Unterspannungswicklung 17, eine Oberspannungswicklung 12, eine Grobstufenwicklung 13 sowie eine Feinstufenwicklung 14 mit Anzapfungen 1 bis 11 angeordnet. Die Grobstufenwicklung 13 und die Feinstufenwicklung 14 sind mit der Oberspannungswicklung 12 elektrisch in Reihe geschaltet und die Feinstufenwicklung 14 liegt über einen Stufenschalter 15 wiederum an dem Sternpunkt bzw. an Erdpotential.
  • Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 ist die Grobstufenwicklung 13 als einlagige Wicklung mit zwei ineinandergewickelten Wickelleitersträngen ausgebildet. Einem Wickelleiterstrang ist ein spannungsabhängiger Widerstand 16 parallel geschaltet. Dieser spannungsabhängige Widerstand 16 begrenzt die in der Grobstufenwicklung 13 auftretende Spannung, insbesondere durch hochfrequente Spannungsimpulse in die Grobstufenwicklung 13 induzierte Spannungen. Zusätzlich dämpft der spannungsabhängige Widerstand 16 durch Spannungsimpulse angeregte Spannungsschwingungen in elektrisch gekoppelten Wicklungen.
  • Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 ist die Grobstufenwicklung 13 als zweilagige Wicklung ausgeführt und der spannungsabhängige Widerstand 16 ist einer Wicklungslage parallel geschaltet.
  • Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist die Feinstufenwicklung 14 in Wicklungsabschnitte unterteilt, deren jeder aus zwei ineinandergewickelten Wickelleitersträngen besteht. Jeweils einem Wickelleiterstrang in jedem Wicklungsabschnitt ist ein spannungsabhängiger Widerstand 16 parallel geschaltet.
  • Die Anordnung gemäß Fig. 5 ist wickeltechnisch genauso aufgebaut wie die Anordnung gemäß Fig. 4, jedoch ist hier jedem zweiten der aus je zwei Wickelleitersträngen gewickelten Wicklungsabschnitt ein spannungsabhängiger Widerstand 16 parallel geschaltet.
  • Die Funktion der spannungsabhängigen Widerstände 16 entspricht in den Anordnungen gemäß der Figuren 2, 3, 4 und 5 der in der Anordnung gemäß Fig. 1. In jedem Fall wird also der Spannungsanstieg in dem beschalteten Wicklungsteil begrenzt und werden Spannungsschwingungen in den elektrisch und magnetisch gekoppelten Wicklungsteilen gedämpft.
  • Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 ist die Unterspannungswicklung 17 aus zwei elektrisch in Reihe liegenden Wicklungsteilen aufgebaut. Eines dieser Wicklungsteile ist räumlich zwischen der Oberspannungswicklung 12 und der Feinstufenwicklung 14 angeordnet. Eine Grobstufenwicklung 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen. Dem räumlich zwischen der Oberspannungswicklung 12 und der Feinstufenwicklung 14 liegenden Wicklungsteil der Unterspannungswicklung 17 ist ein spannungsabhängiger Widerstand 16 parallel geschaltet. Dieser begrenzt wiederum die Spannung in dem beschalteten Wicklungsteil und dämpft Spannungsschwingungen in allen elektrisch gekoppelten Wicklungen und Wicklungsteilen. Diese begrenzende und dämpfende Wirkung des spannungsabhängigen Widerstandes 16 wird durch die enge induktive und kapazitive Kopplung mit der Oberspannungswicklung 12 und der Feinstufenwicklung 14 auch auf diese übertragen.
  • Für die Wirkung der Beschaltung ist die Schaltung der Wicklung von zweitrangiger Bedeutung. Bei unterschiedlichen Wicklungsausführungen treten nur graduelle Unterschiede auf. So kann sowohl eine Sturzwicklung als auch eine verschachtelte Scheibenspulenwicklung durch Beschaltung in ihrem Spannungsverhalten ertüchtigt sein. Das Gleiche gilt für die bekannten Lagenwicklungsschaltungen. Der Vorteil liegt in jedem Fall in einer Reduzierung des Aufwandes für die innere Isolierung der Wicklung in einer möglicherweise wählbaren, einfacheren Schaltungsart auch bei höheren Nennspannungen und in der Frequenzunabhängigkeit.
  • Die erfindungsgemäße Beschaltung von elektrisch hochbelasteten Gruppen von Windungen, die Wicklungsteile darstellen, ist daher nicht nur bei den genannten Ausführungsbeispielen vorteilhaft, sondern immer dann zweckmäßig, wenn innerhalb einer Wicklungsanordnung durch ungleiche Spannungsverteilung Teile der Wicklung durch elektrische Spannung deutlich höher beansprucht sind als andere Teile.

Claims (15)

1. Hochspannungswicklung für Transformatoren mit großer Nennleistung und mit einer Vielzahl von Gruppen von Windungen in Scheibenspulen (19) und/oder Wicklungslagen und mit von spannungsabhängigen Widerständen (16) gesteuerter Verteilung der von Spannungsimpulsen verursachten Spannungen auf die Gruppen von Windungen, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einer Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist.
2. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens der am Hochspannungseingang (20) der Wicklung liegenden Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist.
3. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß lediglich den beim Auftreffen von Spannungsimpulsen auf die Wicklung stark belasteten Gruppen von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist.
4. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß lediglich der beim Auftreffen von Spannungsimpulsen auf die Wicklung am stärksten belasteten Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist.
5. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in einer aus Scheibenspulen (19) aufgebauten Stammwicklung einer ersten, einer in der Wicklungsmitte liegenden und einer letzten Gruppe von Spulen je ein spannungsabhängiger Widerstand (16) parallel geschaltet ist (Figur 1).
6. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in einer als Lagenwicklung ausgeführten Oberspannungswicklung (12) den Eingangslagen je ein spannungsabhängiger Widerstand (16) parallel geschaltet ist.
7. Hochspannungswicklung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß in einer Wicklungsanordnung mit einer Grobstufenwicklung (13) der Grobstufenwicklung (13) ein spannungsabhängiger Widerstand (16) parallel geschaltet ist.
8. Hochspannungswicklung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich einem von zwei ineinandergewickelten Wickelleitersträngen einer als Lagenwicklung ausgeführten Grobstufenwicklung (13) ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Figur 2).
9. Hochspannungswicklung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß bei Ausführung mit einer zweilagigen Grobstufenwicklung (13) lediglich einer Wicklungslage der Grobstufenwicklung (13) ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Figur 3).
10. Hochspannungswicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in einer Wicklungsanordnung mit einer Feinstufenwicklung (14) mindestens einer, vorzugsweise der unmittelbar der Grobstufen- (13) bzw. der Oberspannungwicklung (12) folgenden, Stufe ein spannungsabhängiger Widerstand (16) parallel geschaltet ist.
11. Hochspannungswicklung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß bei Ausführung mit einer zweilagigen Feinstufenwicklung (14) lediglich einer Wicklungslage der Feinstufenwicklung (14) ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt parallel geschaltet ist.
12. Hochspannungswicklung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung mit einer ineinandergewickelten Feinstufenwicklung (14) und Aufteilung derselben in Wicklungsabschnitte mit je einer oder mehreren Feinstufen lediglich jedem zweiten Wicklungsabschnitt oder jedem zweiten Gang eines jeden Wicklungsabschnittes ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Figur 4 und 5).
13. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß bei einer doppelt konzentrischen Anordnung der Oberspannungswicklung (12) und der Unterspannungswicklung (17) lediglich einem Teil der Wicklung ein spannungsabhängiger Widerstand (16) direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Figur 6).
14. Hochspannungswicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Restspannung des spannungsabhängigen Widerstandes (16) jeweils höchstens gleich dem 10-fachen des Scheitelwertes der Betriebsspannung der parallel liegenden Gruppe von Windungen ist.
15. Hochspannungswicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß als spannungsabhängiger Widerstand (16) Zinkoxid-(ZNO)-Elemente eingesetzt sind.
EP85104984A 1984-05-04 1985-04-24 Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren Expired EP0163907B1 (de)

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