AT121927B

AT121927B - Hochspannungstransformator, insbesondere Spannungsmeßwandler.

Info

Publication number: AT121927B
Authority: AT
Original assignee: Koch & Sterzel Ag
Priority date: 1929-04-30
Filing date: 1930-03-25
Publication date: 1931-03-25
Also published as: AT124956B; AT129531B; AT133210B; FR694157A; GB356693A

Description

Hoehspajmungstransformator, insbesondere Spannungsmesswandler.

Es ist bereits eine Isolierung von Spulen für Hochspannungstransformatoren bekannt, die im wesentlichen in der einteiligen Ausführung des Spulenkörpers der Oberspannungswieklung besteht.

Bei diesen Hochspannungstransformatoren hat man die Oberspannungswicklung derart ausgebildet, dass Rippen des einteiligen Spulenkastens die Oberspannungswieklung in mehrere Abteilungen unterteilen. Die Potentialverteilung an einer derartigen Wicklung erfolgt derart, dass das Potential in der
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teilungsspannung vorhanden ist.

Man hat auch bereits lagenweise Wicklungen verwendet und diese derart geschaltet, dass das Potential von dem durch die Wicklung umfassten Kern nach aussen hin ansteigt. Hiebei muss der Isolationsabstand je nach dem als Füllmasse verwendeten Dielektrikum entsprechend gross sein. Dadurch ergeben sich aber auch grössere Ausmasse des aktiven und inaktiven Teiles des Transformators und somit grosse Raumabmessungen zur Aufstellung desselben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis dieses Nachteiles aus und vermeidet ihn erfindungsgemäss dadurch, dass die in einem einteiligen Spulenkasten aus Isolierwerkstoff untergebrachte Oberspannungswicklung des Transformators bzw. Spannungsmesswandlers derart über die ganze axiale Länge lagenweise gewickelt und angeschlossen ist, dass ihr Potential von dem aussenliegenden Anfangspotential nach dem von ihr umfassten Kern hin zunimmt. Es liegt also aussen Erd-oder beinahe Erdpotential, dagegen innen auf dem Aussenumfange des Spulenkastenrohres das höchste Potential, so dass die höchste Spannung- differenz gegen den Eisenkern und die gegebenenfalls umschlossene Sekundärwicklung durch den Isolierwerkstoff des einteiligen Spulenkastens aufgenommen wird.

Das höchste Potential der Ober- spannungswicklung wird durch den Spulenkastenflansch herausgeführt. Das Höchstpotential der innersten Wic1. lungslage ist zum aussenliegenden Anfangs-bzw. Erdpotential stufenweise durch die Spannungen der jeweiligen Wieklungslagen herabgestaffelt. Gleitentladungen auf dem Flansch des Spulenkörpers sind ausgeschlossen, da jeder Stelle durch die benachbarte Windung ein zwangläufiges Potential aufgedrückt wird.

Es ist also nur noch dafür zu sorgen, dass die Endwindungen jeder Lage
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Spulenkastenflansch keine oder nur sehr geringe Lufteinschlüsse vorhanden sind, die-u lonisatioiis- erscheinungen Veranlassung geb n könnten. Da die Drähte mit Baumwolle, Papier, Seide oder Emaille umgeben sind, so bleibt zwischen dem metallischen Leiter und dem Flansch nur ein der Isolationsstärke des Drahtes entsprechender Spalt übrig. Beim Wickeln entstehen weiterhin beim Übersteigen von einer Lage zur andern etwas grössere Hohlräume, die an der Übersteigstelle ungefähr dem Drahtdurchmesser entsprechen. Alle diese Spalte bzw.

Hohlräume können in an sich bekannter Weise durch Imprägnier- mittel, wie Lacke, Bakelit od. dgl., ausgefüllt werden, indem man jede gewickelte Lage anstreicht und die in den Spulenkasten eingebrachte Wicklung nceh unter Vakuum und Wärmeeinwirkung imprägniert.

Die äussere Lage der Oberspannungswicklung führt annähernd Erdpotential und besitzt daher so gut wie keine Spannung gegen die benachbarten geerdeten Teile. Zum Schutz der Oberspannungswicklung wird diese mit einem Mantel umgeben, der aus Isolierstoff oder Metall sein und sich der Wicklung dicht anschmiegen'kann. An dieser Stelle ist aber auch ein etwa vorhandener Luftraum unschädlich.

Aus fabrikatorischen Gründen muss zwischen Spulenkasten und Kern bzw. innen angeordneter Niederspannungspule ein gewisser Abstand bleiben. Um an dieser Stelle eine Ionisation des Luftzwischenraumes durch die Verschiedenheit der Dielektrizitätskonstanten des Isolierwerkstoffes des Spulenkastens gegenüber der Luft zu vermeiden, wird die Innenseite des Rohres leitend gemacht, was in an sich bekannter Weise durch Metallisieren, Graphitieren oder durch Füllen mit Metallstückchen oder graphitiertem Sand gesehehen kann.

Der äussere Umfang des Isolierrohres kann ebenfalls metallisiert und mit dem Potential der innersten Lage der Oberspannungswicklung elektrisch verbunden werden. Dieser Belag bildet mit der Metallisierung der Innenseite des Rohres und der äusseren Flanschseiten sowie dem Metallmantel einen Kondensator als kapazitive Überbrückung der Oberspannungswicklung. Eintreffende Überspannungswellen werden also verflacht und Spannungssprünge innerhalb der Wicklung auf ein Minimum herab- gedruckt, so dass diese Transformatorausbildung dem Idealzustand nahekommt.

Das durch den metallisierten Flansch des Spulenkastens hindurchgeführte Ende der Oberspannungswicklung muss gegen die geerdeten Teile einen entsprechenden Abstand haben. Dies erfolgt
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messungen des Durchführungsisolators nicht zu vergrössern, ist der Spulenkastenflansch mit einem Fortsatz versehen, der mit der Durchführung sozusagen einen Durchgang bzw. eine isolierende Abdeckung für das Joch bildet. Die Durchführung liegt dabei in der Verlängerung des Durchstiches des Oberspannungswicklungsendes durch den Spulenkastenflanseh und sitzt demzufolge exzentrisch zur Transformatorachse. Soll die Durchführung in der Achse des Transformators sitzen, so muss noch ein Kanal von der Durchstichstelle des Flansches zur Durchführung hingeführt werden.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele gemäss der Erfindung dargestellt.
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Flansche 16 mit dem Eisenkern und dem geschlitzten Metallmantel 79 sowie mit Erde elektrisch verbunden sind.

Fig. 2 lässt eine Ansicht des Transformators von oben erkennen und Fig. 3 einen Schnitt in der
Linie l-A nach Fig. 1.

Aus Fig. 4 ist das kapazitive Ersatzschema erkennbar. Die Metallisierung der Aussenflächen des Spulenkastens bildet mit dem Metallmantel 19 den einen, geerdeten, während die innere mit der
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legung 20 und äusseren Metallmantel 19 ist die Wicklung 12 geschaltet.

Die Fig. 5 lässt einen sogenannten Fünfschenkelwandler erkennen, der aus drei Transformator-
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In Fig. 10 und 11 ist gegenüber Fig. 8 und 9 die Durchführung 17 in die Achse des Transformators gelegt. Der das Kernjoch 24 umschliessende Fortsatz 26 besitzt einen Kanal 31, in dem der Anschlussleiter von der Durchführung 17 zu dem Anfang der Oberspannungswicklung geführt wird.
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befestigten Flansches 32 erfolgt.

Schliesslich zeigt die Fig. 12 einen Schnitt in der Linie C-C nach Fig. 10 und 11 mit dem ge- schlitzen Mantel 19. In diesem Fall wird die elektrische Trennung durch einen Falz 33 mit eingelegtem Isolierwe, rkstoff erzielt, so dass der Mantel auch mechanisch fest sich um die Oberspannungswicklung herumlegt.

Die Fig. 13 lässt die horizontale Einbauweise derartiger Spannungsmesswandler in eine Wand erkennen. Damit wird ein durchgehender Leitungszug erreicht, und die Sicherungen können ohne Ent- fernen der Hochspannungsleitungen ausgewechselt werden. Die Durchführungen 17 können gleichzeitig als Stützisolatoren für die Leitungen dienen.

Die Fig. 14 und 15 zeigen wiederum zwei um 90'gegeneinander versetzte Schnitte durch einen
Transformator, bei dem nicht der Anfang der Wicklung, sondern deren Mitte Erdpotential besitzt. Durch
Zusammenfassen zweier Spulenkasten zu einem Stück ist die Oberspannungswieklung in zwei Hälften geteilt, und die an der Mittelrippe 34 liegenden Enden führen an deren unteren inneren Ende die volle Spannung, während der übrige Teil des Spulenkastens höchstens mit der halben Spannung beansprucht wird. Im übrigen ist die Ausbildung analog den früher beschriebenen Ausführungen.

Die Fig. 16-19 geben die Ausbildung des bereits beschriebenen Hochspannungstransformators in hängender Anordnung wieder, wobei der untere Flansch 16 des Spulenkastens in der Fig. 16 als Frei- luftisolator mit Rillen 36 ausgebildet ist, während die Fig. 17 und 18 einen hängenden Kaskadenwandler mit horizontal angeordneten Kernen darstellen. In diesem Falle sind zu beiden Seiten des Spulenkastens Durchführungen 17 vorhanden, die zum Tragen des nächsten Systems dienen. Die Tragmittel 36 dienen gleichzeitig als elektrische Verbindungen. Zur Erhöhung der Übersehlagspannung können die Durch- führungen Metall-oder Porzellansehirme erhalten. Der Kern des zweiten Systems ist gegenüber seinem einen metallischen Träger noch für die Spannungsdifferenz der Erregerwicklung an der Stelle 37 isoliert.

Fig. 19 lässt schliesslich gegenüber Fig. 17 und 18 eine andere Aufhängungsart erkennen, indem bei diesem
Ausführungsbeispiel ein um den Mantel 19 herumgelegtes Band 38 das System selbst sowie über ein Hängeisolatorglied 39 das nächste System trägt, so dass die Durchführungen 17 mechanisch entlastet sind und nur für die Isolierung der mit der Hochspannungswieklung verbundenen Erregerleitung zum nächsten Transformator dienen.

Fig. 20 und 21 stellen einen stehenden Kaskadenwandler dar, bei dem zwei der beschriebenen
Einzeltransformatorsysteme auf je einen Schenkel eines zweischenkligen Eisenkernes 40 gesetzt sind.
Die Anfänge der beiden äusseren Wicklungslagen sind mit den geschlitzten Metallmänteln 19 und dem gemeinsamen Eisenkern 40 verbunden, wobei die geschlitzten Mäntel selbst derart miteinander verbunden sind, dass sie selbst die an sich bekannte Überkopplungswicklung bilden. Bei dem unteren System liegt die Unterspannungswicklung 41 auf der Aussenseite des Isolierrohres des Spulenkastens, und ihre Enden sind durch eine der beiden als Stützisolatoren ausgebildeten Durchführungen 17 herausgeführt.

Die Unterspannungsleitung 14 ist in den Fig. 1-19 auf dem Kern angeordnet. Sie lässt sich aber auch konzentrisch um die Oberspannungswicklung 12 herumlegen. In letzterem Falle wird der
Spulenkasten 11 verkleinert, wodurch die Oberspannungswicklung näher an den Eisenkern kommt. Der Spulenkasten kann entsprechend der Form der Wicklung rund oder eckig sein.

Ebenso ist es für die Erfindung unerheblich, ob die Hohlräume zwischen Spulenkasten und geerdeten Teilen luft-, öl oder sandgeffillt sind.

PATENT-ANSPRÜCHE : l. Hochspannungstransformator, insbesondere Spannungsmesswandler, dessen Oberspannungswicklung in einem einteiligen Spulenkasten aus Isolierwerkstoff untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung derart über die ganze axiale Länge des Spulenkastens lagenweise gewickelt und angeschlossen ist, dass ihr Potential von dem aussenliegenden Anfangspotential nach dem von ihr umfassten Kern hin zunimmt und das Ende der innersten Wieklungslage durch den Flansch des Spulenkastens hindurchgeführt ist.

Claims

2. Hoehspannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der innersten Wicklungslage umfassten und die den Kern umfassenden Flächen des Spulenkastens für sich metallisch leitend gemacht und mit dem Höchstpotential der Oberspannungswieklung bzw. mit dem Anfangsv bzw. Erdpotential elektriseh verbunden sind.

3. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der innersten Wicklungslage durch einen Anschlussisolator geführt ist, der mit dem Spulenkasten ein Stück bildet. <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 isolator eine Abschmelzsicherung eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussklemme an dem Isolator derart seitlich herausgezogen ist, dass die Abschmelzsicherung in Aehsrichtung des Isolators ausgewechselt werden kann.

5. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des Ansehlussisolators das Kernjoeh in einem durch einen Fortsatz des Isolierspulenkastens gebildeten Durchgange liegt.

6. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung des Anschlussisolators in der Transformatormittelachse der Anfang, bzw. das Ende der Oberspannungswieklung in einem an dem Fortsatz befindliehen Kanal zu dem Anschlussisolator geführt ist.

7. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass SpulenkastenundOberspannungswicIdung von einem dicht anschliessenden leitendenMantel umgeben sind.

8. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sptllenkasten durch den ihn umgebenden, geschlitzten Metallmantel auf einer Grundplatte befestigt ist.

9. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch unterbrochene Metallmantel durch einen Falz mit isolierender Zwischenlage mechanisch zusammengehalten ist. EMI4.2 ein Ende des Metallmantel als Einbau-bzw. Befestigungsflansch ausgebildet ist.

11. Hoehspannungstransformator nach den Ansprüchen l bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenfassung zweier Spulenkasten zu einem Stück, wobei die an der Mittelrippe liegenden Anfänge der beiden äusseren Wieklungslagen der in zwei Hälften geteilten Oberspannungswicklung miteinander verbunden und gegebenenfalls an Erde gelegt sind.

12. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 bis 11 mit dicht nebeneinander angeordneten Transformatoreinphasensystemen, die zu einen magnetiseh verketteten Mehrphasensystem zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hoehspannungsanschlussisolatoren der Einphasensysteme gegeneinander versetzt sind.

13. Hochspannungstransformator nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Einzeltransformatorsysteme auf je einen Schenkel eines zweischenkligen Eisenkernes gesetzt sind, wobei die Anfänge der beiden äusseren Wicklungslagen mit den geschlitzten Metallmänteln und die Metall- mäntel selbst derart miteinander verbunden sind, dass die Metallmäntel die tberkopplungswicklung für die beiden Oberspannungswicklungen bilden.

14. Hoehspannungstransformator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern mit den Anfängen der beiden äusseren Wieklungslagen verbunden ist und isoliert gegebenenfalls durch die Anschlussisolatoren selbst gehalten wird.