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Lagenwicklung für Großtransformatoren Es ist grundsätzlich bekannt,
daß man durch Schilde, die der Eingangslage radial benachbart sind, die Stoßspannungsverteilung
erheblich verbessern kann. Solche Schilde haben jedoch bei Regeltransformatoren,
bei denen die Regelwicklung auf sternpunktnahen Potential außen angeordnet ist,
der Wicklungseingang jedoch an die innerste Lage geführt ist, zu erheblichen Schwierigkeiten
geführt. In diesem Falle muß nämlich das Schild in der Nähe des Streukanals angeordnet
werden. Um eine unzulässige Erwärmung als Folge der Streufelder zu vermeiden, muß
es in einzelne Elemente unterteilt werden. Es wäre daher bei solchen Transformatoren
von Vorteil, wenn das Schild in der Nähe des Streukanals vermieden und trotzdem
die Stoßspannungsverteilung verbessert werden könnte.
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Das wird bei schon bekanntgewordenen Lagenwicklungen durch den Mitteneingang
in die Lagenwicklung erreicht. Solche Ausführungen finden in zunehmendem Maße bei
Großtransformatoren Verwendung. Dabei treten auch bei umgeleiteten Lagenwicklungen
zwischen den ersten Lagen infolge der großen Lagenüberhöhung erhebliche Spannungsbeanspruchungen
auf und machen daher besondere Maßnahmen erforderlich. Bei solchen bekannten, etwa
F i g.1 entsprechenden Lagenwicklungen liegt die Eingangslage mit dem höchsten Potential
zwischen zwei zur gleichen Wicklung gehörenden Teilen mit niedrigerem Potential.
Es wird dabei an die Eingangslage eine Reihenschaltung von Lagen angeschlossen,
wobei diese Lagen abwechselnd zum inneren und äußeren Wicklungsteil gehören, so
daß die zweifache Lagenspannung zwischen den Lagen dieser Wicklungsteile auftritt.
Diese Schaltung nach F i g. 1 ist ohne äußere Umleitung und mit verschiedenem Wickelsinn
ausgeführt; andere bekannte Schaltungen mit äußeren Umleitungen sind jedoch mit
,gleichem Wickelsinn aller Lagen ausgeführt. Diese Anordnung hat zwar den Vorteil
des Mitteneingangs, aber den Nachteil, daß die Lagenisolation innerhalb der einzelnen
Wicklungsteile für die doppelte Lagenspannung ausgelegt werden muß.
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Diesen Nachteil vermeidet man nach der Erfindung dadurch, daß nach
der Eingangslage zunächst der (nach dem Kern zu) innenliegende und im Anschluß daran
der außenliegende Wicklungsteil angeschlossen ist und daß sämtliche Wicklungsteile
hintereinandergeschaltet sind. Letztere Abweichung von den bekannten Anordnungen
bewirkt, daß in gewünschter Weise die Lagenisolation innerhalb der einzelnen Wicklungsteile
nur für die einfache Lagenspannung ausgelegt zu werden braucht. Die erfindungsgemäße
Anordnung ist ähnlich herzustellen wie die übliche Anordnung mit Umleitung, vermeidet
aber deren Nachteile. Bei Transformatoren mit Inneneingang zeigt sich bekanntlich,
daß man ohne Schild nur dann auskommt, wenn man die Windungszahl der innenliegenden
Eingangslage gegenüber der Windungszahl der übrigen Lagen reduziert. Eine solche
innenliegende Eingangslage mit reduzierter Windungszahl wirkt sich wiederum nachteilig
auf die Kurzschlußspannung aus, weil die ohnehin bei Großtransformatoren solcher
Anordnung sehr hoch ausfallende Kurzschlußspannung mit Reduzierung der Windungszahl
der inneren Eingangslage noch weiter ansteigt. Es wäre daher eine Anordnung erstrebenswert,
bei der die Kurzschlußspannung gegenüber der üblichen Ausführung der Wicklung mit
Inneneingang nicht ansteigt, sondern eher abfällt, damit man doppeltkonzentrische
Anordnungen der US-Wicklung vermeiden kann, bei welchen bekanntlich ein Teil der
US-Wicklung innerhalb und der andere Teil außerhalb der OS-Wicklung liegt. Bei dieser
Aufteilung, bei der bekanntlich die Kurzschlußspannung sinkt, ist jedoch ein größerer
radialer Isolationsaufwand erforderlich, da zwei Streukanäle für die zwischen OS-
und US-Wicklung liegende Spannung zu isolieren sind. Auch schafft hier die Erfindung
Abhilfe, und zwar dadurch, daß die gegebenenfalls mit reduzierter Windungszahl ausgeführte
Eingangslage 1 nicht am Streukanal 9 liegt, so daß der Streukanal
9 kleinere radiale Abmessungen haben und die oberspannungsseitig anschließende Lage
mit voller Windungszahl vorgesehen werden kann. Durch die größere Windungszahl dieser
Lage sowie die kleinere radiale Abmessung des Streukanals
wird
die Kurzschlußspannung so klein, daß man die gesamte US-Wicklung innerhalb der OS-Wicklung
unterbringen kann.
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An Hand einiger Beispiele wird die Erfindung näher erläutert. F i
g. 1 zeigt eine bekannte Anordnung, bei der die Lage 1 mit dem höchsten Potential
weder innen noch außen, sondern etwa in der Mitte angeordnet ist. Mit 2, 3, 4, 5
und 6 sind die in der genannten Reihenfolge angeordneten Lagen absteigenden Potentials
bezeichnet. Die zwischen diesen Lagen gezeichneten Verbindungsleitungen 11, 12,
13, 14, 15 und 16 sind als Lagenumleitungen außerhalb der Wicklung
ausgeführt. 10 ist die Zuleitung zur Eingangslage und gleichzeitig der Stoßpunkt
oder die Stelle höchsten Potentials. Mit 8 ist die Kapazitätskette bezeichnet, die
den Stoßpunkt mit der benachbarten Unterspannungswicklung 7 kapazitiv koppelt. Die
Kapazitätskette 8 bildet den wesentlichen Anteil der Erdkapazität. Der Streukanal
zwischen Oberspannungswicklung 1 bis 6 und Unterspannungswicklung 7 ist mit 9 bezeichnet.
Die Bezeichnungen der übrigen Figuren sind gleichartig gewählt. In F i g.1 ist zwar
die Lage 1 mit dem höchsten Potential zwischen zwei Lagen der gleichen Wicklung
angeordnet. Sie liegt aber nicht ganz innen. Es haben auch nicht die zur Eingangslage
1 nach innen und außen hin benachbarten Lagen von Lage zu Lage gleichmäßig ein um
eine, sondern um zwei Lagenspannungen abnehmendes Potential. Das hat zur Folge,
daß zwischen den einzelnen Lagen ein erheblicher Isolationsauftrag erforderlich
wird im Gegensatz zu den Ausführungen entsprechend der Erfindung.
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F i g. 2 stellt eine Wicklung nach der Erfindung dar. An den Stoßpunkt
ist die Leitung 10 angeschlossen und über diese die Lage 1, welche
als zweite Lage von innen angeordnet ist. Der Lage 1 nach innen benachbart und mit
ihr durch die Verbindungsleitung 11 verbunden, ist die Lage 2, die
wiederum durch die Verbindungsleitung 12 mit der Lage 3 verbunden ist, welche nach
außen nur der Lage 1 benachbart ist. Darauf folgen die Lagen 4, 5 und 6.
Alle diese Lagen sind jeweils nach außen aufeinanderfolgend durch die entsprechenden
Verbindungsleitungen miteinander verbunden. Die innenliegende Lage 2 wird
jedoch mit voller Windungszahl wie die übrigen Lagen ausgeführt, so daß die Kurzschlußspannung,
die sich im wesentlichen durch den Abstand 9 zwischen Unterspannungswicklung 7 und
Lage 2 bestimmt, klein gehalten werden kann. Außerdem wird durch die volle
Windungszahl der Lage 2 erreicht, daß diese Lage aus normalen stabilen Drähten aufgebaut
werden kann und somit eine gute Kurzschlußfestigkeit aufweist. Bei Lagenwicklungen
mit Inneneingang, bei denen die innenliegende Lage eine stark reduzierte Windungszahl
hat, ist dies nicht der Fall, weil die Lage sehr schmal ausfällt und daher nicht
genügend fest gewickelt werden kann. Die Anordnung nach F i g. 2 bewirkt schließlich,
daß die Stoßspannungsverteilung dadurch verbessert wird, daß die Erdkapazität, die
im wesentlichen durch die Kapazität von Eingangslage 1 gebildet- wird, gegenüber
normalen Wicklungen mit Inneneingang verringert ist.
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F i g. 3 zeigt ein Beispiel der Erfindung, bei welchem die Eingangslage
1 im Vergleich zu F i g. 2 noch um eine weitere Lage nach der Mitte hin gerückt
ist. Dadurch kann die Kurzschlußspannung einerseits noch kleiner und die Stoßspannungsverteilung
noch weiter verbessert werden. Allerdings muß das erkauft werden durch eine etwas
höhere Beanspruchung der Isolation zwischen der Eingangslage 1 und der nach
außen hin benachbarten Lage 4,
weil hier dann die 3fache Lagenspannung auftritt.
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F i g. 4 zeigt einen Ausschnitt von F i g. 3 und gibt ein Beispiel
dafür, wie man an dieser Stelle die Lagenisolation besonders günstig wählt. Die
Lage 1 besteht aus zwei parallelen Drähten und ist in zwei Lagen aufgeteilt, und
zwar so, daß zwei parallele Lagen entstehen, zwischen denen ein Ölkanal liegt. Die
benachbarten Drähte beider Lagen haben etwa gleiches Potential. In gleicher Weise
ist auch Lage 4
ausgeführt. Durch diese an sich bekannte Anordnung wird erreicht,
daß zwischen Lage 1 und 4 kein Ölkanal als Kühlkanal vorgesehen zu
werden braucht, sondern daß der Abstand zwischen den Lagen 1 und 4 durchweg
aus fester Isolation. 17 aufgebaut werden kann. Außerdem wird auf der Lage
1 ein besonderer Schirmring angeordnet und ebenso auf der Lage 4 ein solcher (19)
angeordnet, und zwar so, daß die umgerissenen Teile 20 und 21 der
festen Isolation 17 direkt über den Isolierring 22 den Schirmringen 18 und 19 benachbart
sind. Zwischen die feste umgerissene Isolation 20 und 21 ist ebenfalls ein Isolierring
23 eingeschoben. Die Anordnung der Schirmringe 18 und 19 und der umgerissenen Isolation
20 und 21 bzw. der zwischengelegten Isolierringe 22 und 23 bewirkt,
daß im Randgebiet der festen Isolation 17 ein derart gesteuertes elektrostatisches
Feld entsteht, daß der Verlauf der Isolierhüllen nahezu gleich dem Potentialverlauf
im Randgebiet ist, so daß eine höchste Isolationsfestigkeit zwischen Lage
1 und 4 bei kleinstmöglichem Abstand erreicht wird. Diese Maßnahme
ist einerseits zweckmäßig, um einen möglichst kleinen radialen Gesamtauftrag zu
erhalten und um andererseits auch eine gute kapazitive Kopplung zwischen der Eingangslage
1 und den folgenden Lagen 4,5 usw. mit niedrigerem Potential zu bewirken.
Diese Maßnahmen tragen wesentlich zur Linearisierung der Stoßspannungsverteilung
bei.
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Selbstverständlich kann man die erfindungsgemäß genannten Beispiele
dadurch abwandeln, daß man längs der Eingangslage in an sich bekannter Weise ein
Schild vorsieht oder etwa statt Einzellagenschaltung eine Doppellagenschaltung verwendet.
Im letzteren Fall erhält man für die Potentialdifferenz der zur Eingangslage l nach
innen bzw. außen hin benachbarten Lage statt einer stets zwei Lagenspannungen. Die
inneren Lagen müssen hierbei jedoch stets ein durchweg höheres Potential als die
äußeren haben, so daß die Vorteile der Erfindung grundsätzlich erhalten bleiben.