EP0163907B1

EP0163907B1 - Hochspannungswicklung mit gesteuerter Spannungsverteilung für Transformatoren

Info

Publication number: EP0163907B1
Application number: EP85104984A
Authority: EP
Inventors: 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
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1984-05-04
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1988-06-29
Also published as: DE3563575D1; EP0163907A1; BR8502112A

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 und geht vom Stand der Technik nach der EP-A-0 078 985 aus.
Beim Auftreffen von Spannungsimpulsen, beispielsweise von Blitz- oder Schaltspannungsimpulsen auf Wicklungen von Transformatoren, treten in deren Wicklungen Spannungsschwingungen auf. Entspricht die Frequenz der auftreffenden Impulse der Eigenfrequenz einer der Wicklungen, so sind in Folge 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 unerwünscht. Diese hohen Amplituden und großen Gradienten werden durch die Maßnahmen gemäß der oben genannten EP-A-0 078 985 zwar wirksam verringert, jedoch ist hierbei immernoch ein verhältnismäßig großer Aufwand erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Hochspannungswicklungen von Transformatoren und Drosselspulen zur Spannungssteuerung und Dämpfung von Spannungsimpulsen eine Beschaltung anzugeben, die gegenüber der in der p.g. EP-A-0 078 985 angegebenen Lösung eine weitere Vereinfachung sowie eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit für den gesamten Wicklungsaufbau ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß lediglich der beim Auftreffen von Spannungsimpulsen auf die Wicklung am stärksten belasteten Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist.
Gemäß vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist bei einer Wicklungsanordnung mit zwei ineinanderge Wickelten Wickelleitersträngen in einer als Lagenwicklung ausgeführten Grobstufenwicklung lediglich einem der beiden ineinandergewickelten Wickelleitersträngen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet oder ist in einer Anordnung mit einer zweilagigen Grobstufenwicklung lediglich einer Wicklungslage der Grobstufenwicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch 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.
Die erfindungsgemäße Schaltung ist sehr vorteilhaft, denn durch die Beschaltung lediglich einer bzw. weniger beanspruchter Gruppen von Windungen ist der zur Sicherung einer Wicklungsanordnung gegen Überlastungen durch Spannungsimpulse erforderliche Aufwand weiter reduziert, wobei insbesondere auch der Raumbedarf verringert ist.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Schaltungsanordnungen mit einer beschalteten Grobstufenwicklung,
Fig. 3 und 4 Schaltungsanordnungen mit einer beschalteten Feinstufenwicklung und
Fig. 5 eine doppelkonzentrische Anordnung von Unterspannungs- und Oberspannungswicklung mit beschalteter Unterspannungswicklung.

Einander entsprechende Schaltelemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Um einen nicht dargestellten Eisenkern sind konzentrisch zueinander, derselben Phase zugeordnet, 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 an dem Sternpunkt bzw. an Erdpotential.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 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. 2 ist die Grobstufenwicklung 13 als zweilagige Wicklung ausgeführt und der spannungsabhängige Widerstand 16 ist einer Wicklungslage parallel geschaltet.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 3 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. 4 ist wickeltechnisch genauso aufgebaut wie die Anordnung gemäß Fig. 3, jedoch ist hier jedem zweiten der aus je zwei Wickelleitersträngen gewickelten Wicklungsabschnitte ein spannungsabhängiger Widerstand 16 parallel geschaltet,
Die Funktion der spannungsabhängigen Widerstände 16 entsprechen in den Anordnungen gemäß der Figuren 2, 3 und 4 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 gekoppelten Wicklungsteilen gedämpft.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 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.
Die erfindungsgemäße Beschaltung von elektrisch hochbelasteten Gruppen von Windungen, die Wicklungsteile darstellen, ist nicht nur bei den genannten Ausführungsbeispielen vorteilhaft, sondern immer dann zweckmäßig, wenn innerhalb einer Wicklungsanordnung durch ungleiche Spannnungsverteilung Teile der Wicklung durch elektrische Spannung deutlich höher beansprucht sind als andere Teile.

Claims

1. Hochspannungswicklung für Transformatoren mit großer Nennleistung und mit einer Vielzahl von Gruppen von Windungen in Scheibenspulen und/oder Wicklungslagen und mit von spannungsabhängigen Widerständen gesteuerter Verteilung der von Spannungsimpulsen verursachten Spannungen auf die Gruppen von Windungen, wobei ein oder mehreren Gruppen von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich der beim Auftreffen von Spannungsimpulsen auf die Wicklung am stärksten belasteten Gruppe von Windungen ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist.

2. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich einem von zwei ineinandergewickelten Wickelleitersträngen einer als Lagenwicklung ausgeführten Grobstufenwicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Fig. 1).

3. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung mit einer zweilagigen Grobstufenwicklung lediglich einer Wicklungslage der Grobstufenwicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Fig. 2).

4. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung mit einer zweilagigen Feinstufenwicklung lediglich einer Wicklungslage der Feinstufenwicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt parallel geschaltet ist.

5. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausführung mit einer ineinandergewickelten Feinstufenwicklung 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 direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Fig. 3 und 4).

6. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer doppelt konzentrischen Anordnung der Oberspannungswicklung und der Unterspannungswicklung lediglich einem Teil der Wicklung ein spannungsabhängiger Widerstand direkt elektrisch parallel geschaltet ist (Fig. 5).