Hochspannungstransformator mit Isolierkörper im Streukanal und Verfahren zur Herstellung dieses Isolierkörpers. Bei Transformatoren für hohle Spannun gen kann es in verschiedener Hinsicht Vor- te'i'le bieten, wenn man .den Streukanal, d. h.
den Raum zwischen Ober- und Unterspan- nungswieklung, vollständig mit einem festen Isoliermaterial ausfüllt, unter möglichster Vermeidung von grösseren Luft- bezw. Öl- zwischenräumen bei Trocken- bezw. Öltrans- formatoren. Schon bei den ersten Hochspan- nungs-Prüftransformatoren mit Zylinder- wicklung kam
diese Massnahme gelegentlich zur Anwendung. Den Gleitfunken, .die leicht an den Enden der Wicklungszyltinder .aiütra- ten,suchte man zu begegnen, indem. man den aus dem Streukanal heräusragenden festen Isolationszylinder mit winket- oder U-förmi- gen Isolierringen umgab.
Später ist man dazu übergegangen, die Isolationszylinder im Streukanal mit den winkelförmigen Isolierringen an beiden En den zu einem einzigen Stück zu vereinigen. Zu diesem Zweck wurde der Isolierzylinder aus vielen sich überflappenden, axial verlau- fenden Papierstreifen, aufgebaut, wobei die einzelnen Streifen an der Austrittsstelle aus dem Streukanal derart umgebogen wurden,
dass sie sich möglichst satt auf,die Stirnflä chen der Hochspannungewicklung legten.
Eine andere Herstellungsart dieser Isola tion besteht darin, dass man einen Papier streifen auf einen Zylinder aufwickdlt, bis die gewünschte Dicke der Isolationsschicht erreicht ist. Dabei sind. aber die beiden Rän der des Papierstreifens: mit einer grossen Zahl von Einschnitten zu versehen, so dass die Enden des Isalierzylinders flanschartig umgebogen und auf die Stirnflächen der Hochspannungswicklung .gelegt werden kön nen.
Die Ausschnitte in den Papierrändern klaffen dabei auseinander.
Das Herstellten derart geformter Is.olatio- nen ist aber sehr zeitraubend. Wenn man nicht auf recht schmale Papierstreifen Über geht, bezw. nicht sehr viele Einschnitte in das aufzuwickelnde Papierband macht, be steht beim Umbiegen des Papiers stets. die Gefahr des Zexknitterns. Die Isolation wird dann gerade ,an den Stellen der höchsten Be anspruchung wenig kompakt.
Ferner erbeben die Einschnitte an den Papierrändern bezw. der Aufbau mit Papierstreifen, auch wenn dieselben sich überäappen, eine geringere elektrische Festigkeit an :den am höchsten be anspruchten Stellen im Vergleich zu einer Isolation, wdl@che den zur Verfügung stehen -den Raum mit unverletzten und durch gehenden Papierschichten ausfüllen würde.
Gemäss vorliegender Erfindung werden diese Nachteile dadurch behoben, dass der Streukanal zwischen je zwei voneinander zu isolierenden Wicklungen mit Kreppapier ausgefüllt ist. Es, ergibt sich so die Möglich keit, mit verhältnismässig wenisg Arbeitsauf wand eine feste, den Streukanal ausfüllende Isolation anzubringen, die sich -eng anschmie gend um die Ränder der Wicklungen legen lässt und dabei aus ganz durchgehenden. Pa pierschichten gebildet wird, ohne Schnittstel len im Papier.
Kreppapier istsehr elastisch und kann. in billiger Weise maschinell mit verschiedenen Dehnungsmöglichkeiten hergestellt werden.
So kann man z. B. leicht Kreppapier anfer tigen, das sich auf die doppelte Länge und mehr ausstrecken lässt. Dieses Kreppapier kann in endlosen Streifen bis. zur"gewünsch- ten Isolationsdicke zu einem Zylinder aufge wickelt werden, worauf sich die eäaseschen Papierränder anschmiegend auf die zu isolie rende Wicklung umbiegen lassen.
Die beiliegenden schematischen Zeichnun gen zeigen im Schnitt, und zwar nur soweit es für das Verständnis der Erfindung not wendig ist, beispielsweise Ausführungsfor men des Erfindungsgegenstandes.
. Im Beispiel Fig. 1 ist eine konzentrische Transformatorwicklung im Längsschnitt -dar gestellt. 1 ist die Achse der Säule, 2 die. innen liegende Unterspa.nnungswicklung mit den Abschirmringen 2', und 3 die Obers.pan- nungswicklung mit den Absehirmringen 3'.
Der Isolierzylinder 4, welcher den ganzen Streukanal zwischen Unter- und Oberspan- nungswickäun!g ausfüllt, wird hergestellt durch Aufwickeln eines Kreppapierstreifens, dessen Breite zwecks Bildung der Flansche 6 etwas grösser ist als die axiale, Länge der Wicklung.
Die Enden dieses Isolierzylinders haben vorerst die punktiert gezeichnete Lage 5. Alsdann wird die Oberspannungs- wieklung 3 über den Isolierzylinder 4 ge schoben und in die richtige Lage gebracht.
Hernach werden die Enden des Isolierzylin ders 4 radial nach aussen,gebogen, so- dass sie Isorlierflansche 6 bilden, die auf die Stirn- seite der Oberspannungswicklung bezw. deren Abschirmrintg 3' zu liegen kommen. Dabei wird das Kreppapier .gedehnt im Verhältnis der Durchmesser <I>Da :</I> Di. Wenn dieses Durchmess,erverhWltnis wenig grösser als eins ist, so genügt eine ganz geringe Kreppun:
g des Papiers. Durch das Abbiegen des Krepp papiers findet eine Verletzung der durch- gehen-denPapierschichten nicht statt; es wird lediglich die Kreppung mindestens, teilweise wieder gestreckt.
In,gleicher Weise wie die Zylinderwiek-- lung in Fig. 1 kann auch eine 'Scheibenwick- lung isoliert werden. Der Unterschied besteht.
nur darin, dass die Unterspannungswicklung 2 nicht innerhalb -des Isolierzylinders, 4 an geordnet ist, sondern axial zu beiden Seiten der Obersp:annungswicklung 3 und anl-ehnenid an die umgebogenen Isolierflantschen 6# Wenn die Oberspannung sehr .hoch und .die Unterspannung relativ niedrig, ist, eignet sieh eine in Fig. 2 dargestellte Abart, um eine wesentliche Herabsetzung der Isolations- beansprwchunigen,
insbesondere der Endisio- lation gegen die Joche zu erreichen. In die sem Beispiel bedeutet 7 die Säulenachse, 8 die Unterspa.nnungswicklung mit den zuge hörigen Abschirmringen 8', und 9 die Ober- spannun,gswicklung mit ihren. Abs-chirmrin- gen 9'.
Beim Wickeln desi Isolationszylinders 1,0 werden bestimmtePapierlagen 11, 11' und 11" mit einem Halbleiter, z. B. Isolierlack vermischt mit Kienruss, bestrichen. Das Um bördeln der Enden des- Isoäierzyliuders 10 zu Isolierflanochen 12, I2( und 12" geschieht derart, dass die Halbleiterschichten in densel ben an bestimmte Stellen der Isolierdistanz zwischen den Abschirmringen 9' und den Jochen 13 zu liegen kommen.
Die Halbleiter schichten 11, 11' und- 11" nehmen durch kapa- zitive Aufladung in. ihrem zylindrischen Teil ein bestimmtes Potential an,entsprechend ihrer Lage i@m Streukanal. Dadurch und durch die Isolierflanschen 12, 12' und 1<B>T</B>" kann eine angenähert lineare Potentialver teilung zwischen dem Abschirmring 9,
' -der Hochspannungswicklung und idem Transfor- matorjoeh 13 erreicht werden. Ein. Halblei tergenügt für diesen Zweck und bringt kei nerlei Nachteile mit sieh, wie .dies aUenfalle bei Meta11.folie .der Fall sein. könnte.
Die Anwendung des schmiegsamen Krepp- papiers erlaubt noch eine weitere erhebliche Entlastung :der elektrisch hochbeanspruchten Spulen-enden, wie am Beispiel Fig. 3 erklärt werden soll.
Diese zeih einen Längsschnitt durch eine [email protected] Wicklung, und zwar nur das eine Spulenende. Mit 14 ist die gegen die Säule gelegene Unterspannungs- wicklun- bezeichnet; aussen liegt die Ober- spannungswickl'ung 15. Der Streukanal ist mit dem aus Kreppapier gewickelten Isolier- zylinder 16 ausgefüllt.
Gegen die Spulen- enden hin ist der Streukanal verbreitert. In den durch diese Verbreiterung geschaffenen Raum werden Isolierringe 18 bis 21 -aus auf gewickeltem Kreppapier eingeschoben.
Nach her werden sie in bereits beschriebener Weise radial nach innen bezw. nach aussen umge bogen, und' der so gebildete Isolierflansch wird auf die Stirnseite der Wicklung geJ1lagt. Der Isolierzylinder 16 muss an seinen Enden nicht unbedingt mit allen seinen Papier lagen auf idie Oberspannungswicklung umge- boagen werden.
Es besteht die Möglichkeit, .einen Teil der Kreppapierlagen radial nach innen auf die Unters:pannun@gswicklung und den Rest radia'1 nach aussen auf die Ober- spannung.swicklung umzubördeln, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Bei dem üblichen Aufbau der Wicklun gen mit Doppelspulen, wie im Beispiel Fig. 4 angedeutet ist, fä'il@ ein grosser Prozentsatz der eintretenden Überspannungen auf die ersten Doppelepuq-en, und es sind dann be- sonders die mit 2'2 und 23 bezeichneten Stel- len gefährdet, da diese hoch beansprucht werden und nicht leicht in einwandfreier Weise isoliert werden können. Die Benüt zung von Kreppapier ermöglicht auch, diese Stellen sicher zu isolieren.
Das Aufbördeln von Iso.lierflan chen, z. B. 6 in Fig. 1 oder 1'2', 12' und 12" in Fig. 2, kann derart ein fach und rasch durchgeführt werden, dass man sich erlauben darf, Isolierzylinder mit beidseitigen U.mbördelungen nicht nur für die ganze Wicklung, sondern schon für klei nere Teile derselben anzuwenden. Ein Schnitt durch eine solche Wicklung ist im Beispiel Fig. 5 gezeigt.
Auch 'hier ist der Streukanal gegen die Spuleneniden hin er weitert. Diese Erweiterung wird nun nicht ausgefüllt mit Isolierringen von winkelför migem, sondern durch solche mit U-förmigem Querschnitt. Sie werden ebenfalls aus Krepp papier hergestellt und sind mit 24 und 2-5 be zeichnet. Auf diese Weise werden die gefähr deten Stehlen, die an Hand der Fig. 4 aufg@e- zeigt wurden, sicher geschützt.
Wenn eine Wicklung mit hoher Span nung beidseitig von andern Wicklungen um- geben. ist, welcher Fall in Fig. 6 gezeigt ist, so, erlaubt die Dehnbarkeit :
des Krepp- papiers die Herstellung von im Querschnitt U-förmigen, sich eng den Wicklungen an schmiegenden Isdlierringen 26 und 27 ohne Verletzen der einzelnen Papierschichten. Die Isolierzylinder 28und 29, die beidseitig der Wicklung <B>30</B> liegen und die Streukanäle vollständig ausfüllen, können radial umge bördelt und auf die Hochspannungswicklung 30, gelegt werden.
Mit Vorteil werden ab- wechslung#sweise ein oder mehrere Papier laben des einen und des andern Isolierzylin- ders umgebördelt und aufeinandergeleggt, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist.
Auf diese Weise erhält man eine vorzügliche, geschlossene Iso- lationssahicht gegen die Joche. In diesem Falle müssen aber besondere Vorkehren :ge- troffen werden, damit :
der Zu- bezw. Abfluss des Kühlöls aus der nun vollständig einge kapselten Hochspannungswicklung nicht un- terbunden wird. Es werden zu diesem Zweck die auf der Wicklung 30 liegenden. Ab schirmringe 31 zumindest unterhalb der Joche hohl ausgeführt. Das aus der Wick lung aufsteigende warme 01 kann in den IIohlraium 3,9 eintreten und seitlich abflie ssen.
An Stellen, die genügend weit von den Jochen entfernt sind, kann diann die den Abschirmring 31 umhüllende Isolations- schieht durchbrochen und dem warmen 01 freier Austritt geschaffen werden, ohne dass Überschläge auf Eisen, insbesondere auf die Joche, zu befürehten sind.
Es ist auch denk- bar, an dieser Durchbruchstelle ein Isolier- rohr anzuschliessen und .das 01 mittels Pumpe durch die eingekapselte Hochs pannungswick- lung 30 hindurchzudrücken.
Für grosse Transformatoren, die Säulen längen bis zu 31m aufweisen, kann die Be schaffung von genübend breiten Kreppapier streifen mit Schwierigkeiten verbunden sein. In diesem Fall kann man mehrere ,schmälere, sich überlappende Streifen aufwickeln, wobei die Überl'appungsstellen im Verlaufe des Rufwickelns: axial versetzt werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass man einen verhältnismässig schmalen Kreppapier streifen schraubenförmig in vielen Lagen aufwickelt, ähnlich wie eine mehrlagige Spule aus Flachdraht gewickelt wird. In bei den Fällen soll die Streifenbreite so gross ge wählt werden, dass gegen die Enden des Streukanals, wo infolge der Randwirkung sehr hohe elektrische Beanspruchungen auf treten, sich keine Überlappungsstellen der Streifen ergeben.
Normalerweise werden Kreppapierstrei fen verwendet, bei welchen die Falten der Kreppung gerade sind und senkrecht zum Streifenrand verlaufen. Die Dehnbarkeit in dieser Richtiuig ist dann sehr gering. Für gewisse Fälle könnte es indessen wünschenst wert sein, eine Dehnbarkeit nicht nur in,der Län.osrichtung des Streifens., sondern auch quer zu demselben zu haben.
Dies könnte er reicht werden, indem man die Falten der Kreppung nicht gerade macht, sondern z. B. wellenförmig. Man kann aber auch mit ge raden Falten eine Dehnbarkeit des Papiers sowohl in Längs- als auch in Querrichtung des Streifens erzielen, wenn man die, Falten schief zum Streifenrand verlegt, wenn also die Kreppung diagonal verläuft.
Die Kreppung soll jedenfalls mindestens so stark sein, dass -die Papiersohichten ohne Schwierigkeit und ohne Zerreissen des Pa piers beim Umbördeln vorn kleinsten Innen durchmesser auf einen grössten Durchmesser aussen am Isolierflanseh gedehnt werden kön nen. Wenn man einen Islolierzylinder nach innen u.mbördelt, genügt schon eine ganz ge ringe Kreppung, da dann das Papier nicht gedehnt, sondern gestaucht wird.
Die Krep- pung erlaubt nämlich nicht nur eine Deh nung des Papiers, sondern auch ein leicht zu hewerkstelligendes Stauchen, indem dabei die bereits vorhandenen Falten gleichmässig etwas tiefer werden.