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Spannungstransformator für Anlagen, in welchen dem einen Pol der Oherspannungswieklung ein hohes Potential aufgedrückt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator für Anlagen, in welchen dem einen Pol der einen Transformatorwicklung, in der Regel der Oberspannungswicklung, ein hohes Potential aufgedrüekt wird. Derartige Verhältnisse sind beispielsweise bei der Reihenschaltung der Oberspannungswicklungen mehrerer Transformatoren gegeben. Ebenso wird in Gleichrichterschaltungen nach Liebenow-Greinacher dem einen Pol der Oberspannungswicklung des dabei verwendeten Transformators ein hohes Potential aufgedrückt. Beträgt z. B. die Klemmenspannung der Oberspannungswieklung des Transformators 110 kV, dann wird dem einen Pol ein Potential von ebenfalls 110 k V aufgedriickt, so dass der andere Pol ein Grenzpotential von 220 ka gegen Erde führt.
Wollte man für derartige Zwecke Transformatoren verwenden, die in der üblichen Weise ein aus Metall bestehendes Transformatorgefäss besitzen, dann könnte man dieses Gefäss durch eine Potentialverbindung an den einen Pol der Sekundärwicklung, dem das hohe Ausgangspotential aufgedrückt wird, anschliessen und den andern Pol mittels einer Durchführung für 110 kV aus dem Transformatorgefäss herausführen.
In diesem Fall müsste jedoch das Transformatorgefäss, da es ein Potential von 110 k V gegen Erde besitzt, mittels Stützisolatoren von 110 k V gegen Erde isoliert werden und ausserdem müsste der Primärstrom des Transformators, der ja aus einer Niederspannungsstromquelle entnommen wird, ebenfalls durch für 110 ka bemessene Durchführungen in das Transformatorgefäss eingeführt werden. Man brachte also für eine solche Anordnung mindestens zwei Durchführungen und mehrere Stützisolatoren zum Aufsetzen des Transformatorgefässes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungstransformator zu schaffen, der bei einfachem Aufbau für die oben angegebenen Zwecke verwendbar ist. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelost, dass die mindestens auf einem Teil ihrer Höhe aus Isolierstoff bestehenden Seitenwandungen des Transformatorgehäuses das Ausgangspotential der Oberspannungswicklung gegen Erde isolieren und ein auf diesen Teil des Transformatorgehäuses folgender Isolierteil die Pole der Oberspannungswicklung gegeneinander isoliert. Bei dieser Ausführung kann man mit einer einzigen Durchführung auskommen, wenn man den Deckel des Behälters aus Metall herstellt und diesen Deckel gemeinsam mit dem Transformatorkern auf das aufgedrückt Anfangspotential bringt. Dabei kann man dann zweckmässig den Transformatorkern unmittelbar an dem Deckel befestigen.
In diesem Fall braucht lediglich noch die Oberspannungswieklung durch den Deckel mit Hilfe einer für die Oberspannung bemessenen Durchführung herausgeführt zu werden, während die Zuleitungen zur Unterspannungswicklung gegen den auf Erdpotential befindlichen Boden nur für Niederspannung isoliert zu werden brauchen.
Die Zuführung des der Oberspannungswieklung des Wandlers aufzudrückenden hohen Vorpotentials kann unmittelbar an den metallenen Deckel des Transformatorgehäuses erfolgen.
Man kann auch diese letzte Durchführung noch entbehrlich machen, wenn man auch den Deckel des Behälters aus Isoliermaterial herstellt und die Höhe des isolierenden Mantels so bemisst, dass sie zur Isolation der Summe der Oberspannung des Wandlers und der aufgedrückten Vorspannung hinreicht.
In diesem Fall kann man die Endausführung der Oberspannungswicklung unmittelbar durch den isolierten Deckel hindurchführen, so dass sämtliche teuren und platzraubenden Hoehspannungsausführungen vermieden sind.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist zunächst in der Fig. 1 der Zeichnung schematisch eine Schaltung dargestellt, bei welcher beispielsweise der Transformator gemäss der Erfindung zweckmässig angewendet werden kann. Es handelt sich um eine gebräuchliche Spannungsverdoppelungsschaltung. Von der Oberspannungswicklung O des Transformators werden über zwei Ventilröhren V zwei Kondensatoren a gespeist.
Der eine Zwischenpunkt zwischen Kondensator und Ventil ist geerdet. Infolgedessen nimmt im Betriebe der Knotenpunkt K1 ein der Oberspannung e des Transformators gleiches Potential an, so dass der Punkt K2 zwischen den Spannungsgrenzen 2e und Null pendelt. Die Unterspannungswicklung des Transformators hat in der üblichen Weise ein der Erde naheliegendes Potential. Verbindet man nun in der gestrichelt dargestellten Weise den Eisenkern mit dem Punkt Kl, dann entspricht der grösste Spannungsuntersehied zwischen dem Transformatorkern und einem Teil einer Wicklung nur der in der Oberspannungswicklung induzierten Spannung e.
Die sonst in der Transformatorenteehnik übliche Verbindung des Eisenkernes mit der Mitte der Oberspannungswieldung würde zwischen der Unterspannungswieklung und dem Eisenkern eine Isolation gegen 1, 5 e erfordern.
Ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 veranschaulicht. Die Seitenwandung 1 des Transformatorengefässes besteht aus Isolierstoff, beispielsweise Porzellan, während der Boden 2 und der Deckel 3 zweckmässig aus Metall gebildet sind. Der Transformatorenkern 4 ist an dem
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und 6 dienen dazu, die aus Isolationsstoff bestehende Seitenwand 1 des Gefässes zum Teil von dem Gewicht des Kernes 4 zu entlasten. 7 ist die Primärwicklung, deren Klemmen M, v durch den Boden 2 aus dem Transformatorengefäss herausgeführt sind. Die Hoehspannungswieklung 8 ist mit ihrem einen Pol V an den Kern 4 angeschlossen, der seinerseits mit dem Deckel. 3 leitend verbunden ist.
Der Kern 4 und der Deckel 3 besitzen somit stets das gleiche Potential wie der Pol V der Sekundärwicklung S. Der andere Pol U der Wicklung 8 ist mittels einer Durchführung 9 durch den Deckel 3 aus dem Transformatorengefäss herausgeführt. Der Boden 2 ist bei dem in der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiel geerdet.
Es sei angenommen, der dargestellte Transformator sei für eine Anlage bestimmt, bei deren Betrieb dem Pol V der Sekundärwicklung 8 ein Potential von 110 k V aufgedrückt wird. Der Transformator sei ausserdem so bemessen, dass zwischen den Klemmen U und V der Sekundärwicklung ein Spannungsunterschied von 110 @V herrsche. In diesem Falle wird die Seitenwandung 1 des Transformatorengefässes so bemessen, dass sie zur Isolation von 110 k V gegen Erde hinreicht, und weiterhin wird die Durchführung 9 ebenfalls für eine Isolation von 110 kV bemessen.
Wie sieh leicht aus der obigen Darstellung und der Zeichnung ergibt, ist so in einfacher Weise der Pol V der Hoehspannungswieklung S durch den Gefässteil 1 gegen Erde isoliert, während die beiden Pole U und V der Hochspannungswicklung 8 gegeneinander mittels der Durchführung 9 isoliert sind. Gleichzeitig ist auch der Pol U der Hoehspannungswieklung 8, an dem bei Betrieb der Anlage ein Potential von 220 kV auftritt, in zwei Stufen gegen Erde isoliert, wobei die eine Stufe von der Durchführung 9 und die andere Stufe von dem Teil 1 des Transformatorengefässes gebildet ist.
Da die dem Boden 2 zugekehrte Kernseite gegen den Boden das gleiche Potential wie der Deckel. 3 besitzt, ist es zweckmässig, wie in der Zeichnung angedeutet, die untere Kernseite dureh eine Metallhaube 10 und Isolierzylinder 11 und 12 gegen den Boden 2 abzuschirmen.
In der Zeichnung sind zur Vereinfachung der Darstellung die Primärwicklung 7 und die Sekundär- wicklung 8 nur sehematiseh angedeutet. Bei der praktischen Ausführung des Transformators werden zweckmässig die einzelnen Spulen der Hochspannungswicklung 8 zur besseren Isolation mit Cellulosepapier bewickelt. Um den Abstand der Spulen von dem Kern 4 und gegeneinander unveränderlich zu machen und einen guten Ölumlauf herbeizuführen, werden vorteilhaft die Spulen an drei gleichmässig über den Spulenumfang verteilten Stellen mit einem schmalen Papierwickel versehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel war angenommen, dass die Primärwicklung 7 an eine Stromquelle niedrigen Potentials angeschlossen ist und demgemäss die Zuführung zur Primärwicklung 7 ohne Verwendung besonderer Durchführungen durch den geerdeten Boden 2 des Transformators hindurchgeführt ist. Sofern jedoch die Primärwicklung 7 des Transformators aus einer Stromquelle höheren Potentials gespeist wird, kann der Transformator mit seinem Boden auf kleine Stützisolatoren aufgesetzt werden, die einen Teil des Potentials des Poles V der Wicklung 8 aufnehmen, so dass der Boden 2 gegen Erde ein bestimmtes Potential besitzt, das bei entsprechender Bemessung der einzelnen Teile dem Potential der die Primärwicklung speisenden Stromquelle entspricht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem auch die Hoehspannungsdurehführung g vermieden ist, ist in der Fig. 3 dargestellt. Mit 4 ist der Transformatorkern bezeichnet. Er ist mit Hilfe isolierender Stützen- 18 auf der metallischen Grundplatte 2 des Transformatorgehäuses aufgebaut und wird durch ebenfalls aus Isoliermaterial hergestellte Stützen 14 gegen den Deekel li des Gehäuses versteift. Der Deckel 15 ist ebenso wie die zylindrische Seitenwand 1 des Gehäuses aus Isolier- material hergestellt. Mit 8 ist die Oberspannungswicklung bezeichnet.
Diese ist zweckmässig saus Scheiben- spulen in der Weise hergestellt, dass die der Oberspannungsausführung durch den Deekel zunächst liegende Scheibenspule mitsamt Ausführungsleiter 16 von einer festen Isolierhülle umgeben wird. Diese Hülle wird zweckmässig aus bandförmigen Faserstoffen, z. B. in Form von Papierbändern, aufgebracht.
Danach
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werden die anstossenden Wiekelseheiben zunächst für sich je mit einer besonderen Isolierhülle versehen, und nach dem Anlegen einer oder mehrerer Wicklungsselheiben an die zuerst genannte wird jeweils wieder das so gebildete Scheibenpaket von einer gemeinsamen Isolierhülle umgeben, die sieh ebenfalls auf die Oberspannungsausführung erstreckt. Die äusserste IsolierhüHe umfasst demnach die gesamte Oberspan- nungsspule. Die Ausführung 16 endet in der üblichen Weise oberhalb des Deckels in einer die Strahlung ausschliessenden, zweckmässig kugelförmigen Kappe 17. Der andere Pol der Oberspannungswicklung ist durch einen Leiter 18 mit dem Kern 4 leitend verbunden.
Der Leiter 18 durchdringt den zylinderförmigen Isolierbehälter etwa auf halber Höhe und endet ebenfalls in eine strahlungssiehere Kugel 19, an die das dem Transformator aufzudrüekende Potential gelegt wird. Bei der Bemessung des Durch-
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sionierung Coronabildung ausgeschlossen wird. Unterhalb der Oberspannungswicklung ist die Unterspannungswicklung 7 angeordnet. Diese ist gegen den Kern in ähnlicher Weise wie die Oberspannungswicklung isoliert ; jedoch ist des geringen Spannungsabfalles in der Unterspannungswicklung wegen eine Aufteilung in Seheibenspulen unterblieben, so dass die gesamte Unterspannungsspule von einer einzigen, zweckmässig aus einer Mehrzahl von Schichten bestehenden Isolierhülle umfasst wird.
Diese Hülle erstreckt sieh ebenfalls auf die beiden Stromausführungen aus der Unterspannungswicklung. Auch diesen muss mit Rücksicht auf ihre hohe Spannung gegen den Eisenkern ein entsprechender Durchmesser gegeben werden. Infolge der geringen Spannung gegeneinander kann man sie jedoch von einer gemeinsamen Isolierhülle umschliessen und unter Umständen z. B. den einen Leiter rohrförmig ausbilden und den andern durch das Innere dieses Rohres isoliert hindurehführen. Die Zuleitungen zur Unterspannungswicklung werden durch den Boden des Behälters geführt und enden an den Klemmen 20 und 21. Um die Potentialverteilung über die einzelnen Wandlerteile möglichst günstig zu gestalten, kann man von allen in der Hoehspannungstechnik zu Gebote stehenden Mitteln Gebrauch machen. Z.
B. kann man insbesondere die Potentialverteilung längs der Ausführungen dadurch beeinflussen, dass man in der die Ausführungen umgebenden Isolation leitende Schichten nach Art der Kondensatordurchführungen anordnet und deren Länge so staffelt, dass der gewünschte Potentialverlauf erzielt wird. Dabei kann man diese leitenden Schichten wenigstens bei der Unterspannungsspule auch in der die Spule umgebenden Isolation fortsetzen und so ein gewünschtes Spannungsgefälle innerhalb dieser Isolation sichern.
Die oben angegebene neue Ausführung des Transformators kann selbstverständlich, sofern entsprechend Verhältnisse vorliegen, auch für Messwandler gewählt werden, ohne dass die grundsätzliche
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lung 7 als Sekundärwicklung verwendet wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Spannungstransformator für Anlagen, in welchen dem einen Pol der Oberspannungswicklung ein höheres Potential aufgedrückt wird, welches das Ausgangspotential für die in der Wicklung erzeugte oder wirksame Spannung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens auf einem Teil ihrer Höhe aus Isolierstoff bestehenden Seitenwandungen des Transformatorgehäuses das Ausgangspotential der genannten Oberspannungswicklung gegen Erde isolieren und ein auf diesen Teil des Transformatorgehäuses folgender Isolierteil, z. B. eine einen metallischen Deckel des Transformatorgehäuses durchsetzende Durchführung, die Pole der Oberspannungswicklung gegeneinander isoliert.