DE2418230C3

DE2418230C3 - Kapazitiv gesteuerte Hochspannungswicklung aus Scheibenspulen für Transformatoren mit großen Leistungen

Info

Publication number: DE2418230C3
Application number: DE19742418230
Authority: DE
Inventors: Walter Dr. 8540 Schwabach Mueller; Werner Dr. 8500 Nuernberg Stein
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1974-04-13
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1979-09-13
Also published as: DE2418230A1; NL7504229A; BR7502218A; ES436195A1; DK129675A; DE2418230B2

Description

Die Erfindung betrifft eine kapazitiv gesteuerte Hochspannungswicklung aus Scheibenspulen für Transformatoren mit großen Leistungen mit einem als Drillcilcr ausgebildeten, den Laststrom führenden Hauptleiler und mit einem dazu räumlich parallelen Steuerleitcr.

Für sogenannte Grenzleistungstransformatorcn mit Nennspannungen ab etwa 220 kV und Einheitsleistungen ab etwa 200 MVA ist die Verwendung von Drilleiterspulenwicklungen anstelle von Spulenwicklungen aus einer Vielzahl von parallelen Flachdrähten vorteilhaft. Einerseits werden dadurch die durch das Streufeld verursachten Zusatzverluste verringert und andererseits der zur Verfügung stehende Wickelraum durch einen höheren Füllfaktor besser ausgenutzt.
Die Stoßspannungsfestigkeit von Transformator-Wicklungen für Nennspannungen ab 220 kV wird üblicherweise dadurch erreicht, daß die Wicklung ausschließlich aus ineinandergewickelten Spulen aufgebaut ist oder dadurch, daß im Eingangsgebiet der Wicklung mit abgestuften Längskapazitäten die Stoßspannung so weit abgebaut wird, daß die restliche Wicklung in normaler Doppelspulenschaltung beispielsweise aus Drilleitern, ausgeführt sein kann.

Die Herstellung ineinandergewickelter Spulen erfordert in jedem Fall Lötverbindungen, die bei der Verwendung von Drilleitern nur unter größten Schwierigkeiten oder überhaupt nicht realisierbar sind. Bei der Verwendung von Drilleitern ist daher zur Vermeidung von Lötverbindungen eine fortlaufend wickelbare Doppelspulenschaltung anzustreben, in der die kapazitive Steuerung durch einen besonderen Steuerleiter erreichbar ist, dessen Lötverbindungen einfach und wirtschaftlich hersteiJbar sind.

Durch die deutsche Auslegeschriit 12 97 217 ist eine Wicklungsanordnung bekannt, die zur kapazitiven

jo Steuerung eines massiven Hauptleiters zusätzliche, stromlose Steuerleiter enthält. Diese Wicklung ist aus fortlaufend gewickelten Koppelspulen zusammengesetzt und die Steuerleiter sind zur Erzielung abgestufter Längskapazitäten in den Doppelspulen unterschiedlich

)5 lang ausgeführt.

Bei der Dimensionierung von Hochspannungswicklungen zeigt sich jedoch, daß die mit dieser Anordnung erreichbaren Spulenlängskapaziiäten zu klein sind, wenn die wirtschaftlichste Lesung eingesetzt wird, bei der der Wicklungsstrom in einem einzigen Drilleiterbündel geführt ist. Zur Erhöhung der Längskapazität müßte dabei das Drilleiterbündel wieder in zwei parallele Bündel aufgeteilt werden, in die ebenfalls zwei parallele Steuerleiter mit einzuwickeln sind (Fig. 2).

ti Aber auch diese Maßnahme reicht in vielen Fällen noch nicht aus.

Durch die DE-AS 10 69 279 ist auch schon eine kapazitiv gesteuerte Hochspannungswicklung aus Scheibenspulen für Leistungstransformatoren mit

v) einem den Laststrom führenden Hauptleiter und einem dazu räumlich parallelen Steuerleiter bekannt. Bei dieser Anordnung ist der Steuerleiter zusammen mit dem Hauptleiter über Wicklungsabschnitte von jeweils mindestens vier Scheibenspulen ausgerichtet. Dabei

")"> bildet der Steuerleiter einzelne, voneinander getrennte Schirmwindungen, die außerhalb der Wicklung miteinander verschaltet sind. Den radial innen liegenden Windungen des Hauptleiters sind keine Schirmwindungen des Steuerleiters zugeordnet. Dadurch werden auch

w mit dieser Anordnung nur verhältnismäßig kleine Längskapazitäten realisierbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochüpannungswicklung aus fortlaufend, das heißt ohne Lötverbindungen, gewickelten Doppelspülen so mit

- ■> einem zusätzlichen Steuerlciter ineinandcrzuwickeln. daß eine wesentlich vergrößerte Längskapazität erreicht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß der Steuerleiter zusammen mit dem als Drilleiter ausgebildeten Hauptleiter jeweils über einen ganzen Wicklungsabschnitt fortlaufend gewickelt ist, daß der Steuerleiter an der Spulenverbindung in der Mitte des Wicklungsabschnittes eine Trennstelle aufweist und daß der außen an der Eingangsspule des Wicklungsabschnittes gelegene Anfang des St.euerleiters und das außen an der Ausgangsspule desselben Wicklungsabschnittes gelegene Ende des Steuerleiters außerhalb der Wicklung galvanisch miteinander verbunden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß die Enden des Steuerleiters an der Trennstelle mit zunehmendem Abstand des zugehörigen Wicklungsabschnittes vom Hochspannungseingang um eine zunehmende Länge verkürzt sind und auch darin, daß in der Wicklung eine Obergangszone zwischen dem dem Hochspannungseingang benachbarten Teil der Wicklung mit je einem Steuerleiter für jeweils mindestens vier Scheibenspulen und einem kapazitiv ungesteuerten Wicklungsteil vorgesehen ist und daß in dieser Übergangszone je zwei benachbarten Scheibenspuien ein ungetrennter Steuerleiter zugeordnet ist.

Nach anderen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß außerhalb der Wicklung liegende, Anfang und Ende eines aufgetrennten Steuerleiters desselben Wicklungsabschnittes verbindende Leiter mit der mittleren Hauptleiterspulenverbindung des zugehörigen Wicklungsabschnittes galvanisch verbunden sind. Eine andere sehr vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Steuerleiter durch Verbindung des eingangsseitigen Endes der Steuerleitertrennstelle des einen Wicklungsabschnittes jeweils mit dem ausgangsseitigen Ende der Steuerleitertrennstelle des folgenden Wicklungsabschnittes einen durchgehenden Strang zur Führung eines Teiles des Laststromes bilden, wobei das ausgangsseitige Ende der Steuerleitertrennstelle im ersten Wicklungsabschnitt als Hochspannungsanschluß und das eingangsseitige Ende der Steuerleitertrennstelle des letzten Wicklungsabschnittes als Niederspannungsanschluß dient.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe ohne zusätzlichen Aufwand an Werkstoff auf einfache Art und Weise unter Vermeidung von Lötverbindungen an den verwendeten Drilleitern.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet darüberhinaus auch fertigungstechnische Vorteile, weil sowohl die Anzahl der sorgfältig abzuisolierenden freien Steuerleiterenden als auch die Anzahl der Lötverbindungen gegenüber der Anordnung gemäß der deutschen Auslegeschrift 12 97217 halbiert ist. Verglichen mit einer Anordnung aus zwei parallelen Drilleiterbündeln und zwei dazu parallelen Steuerleitern ist die Anzahl der erforderlichen Lötstellen sogar auf ein Viertel reduziert.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Anordnung gemäß der DE-AS 12 97 217

F i g. 2 eine entsprechende Anordnung mit Aufteilung sowohl des Hauptleiters als auch des Steuerleiters in je zwei elektrisch parallele Leiter

Fig.3 eine erfindungsgemäße Anordnung von Steuerleitern in Wicklungsabschnitten und

F i g. 4 eine Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 3 bei der die Steucrleiterabschnitte zu einem durchgehenden Strang hintereinandergeschaltet sind.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren gleich benannt.

Um einen nicht näher dargestellten Kern I eines Transformators ist mindestens je eine Hochspannungswicklung angeordnet. Aus einem Hauptleiter 2 gewikkelte Scheibenspulen 3 sind in einer sogenannten Doppelspulenschaltung zusammengefaßt und bilden die Hochspannungswicklung.

ϊ Zur Erhöhung der Längskapazität dieser Wicklung sind Steuerleiter 4 in die einzelnen Scheibenspulen 3 mit eingewickelt. Bei der Anordnung nach Fig.2 sind zur weiteren Erhöhung der Längskapazität der Hauptleiter 2 in zwei Teilhauptleiter 2a und 2b und der Steuerleiter 4

lu in zwei Steuerleiter 4a und 4b aufgeteilt. Die Teilhauptleiter 2a und 2b und die Teilsteuerleiter 4a und 46 sind so aufeinandergelegt, daß beim Wickeln beide Teilhauptleiter 2a und 2b in radialer Richtung von innen und von außen von je einem der Teilsteuerleiter 4a und 4b flankiert sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend Fig.3 ist zusammen m;t dem Hauptleiter 2 der Steuerleiter 4 in je vier aufeinander folgende Scheibenspulen 3 fortlaufend mit eingewickelt. Nach dem Wickeln ist die mittlere Spulenverbv Jung des Steuerleiters 4 zwischen der zweiten und dei ur'iien Scheibenspule 3 aufgetrennt. Der Anfang des Steuerleiters 4 in der ersten Scheibenspule und das Ende des Steuerleiters 4 in der vierten Scheibenspule sind aus der Wicklung

j-i herausgeführt und miteinander verbunden.

Durch die Zuordnung eines durchgehenden Steuerleiters für je vier Scheibenspulen 3 ist die Längskapazität gegenüber der Ausführung entsprechend der Fig. i vervierfacht. Eine weitere Erhöhung de*· Längskapazität

jo läßt sich erreichen, in dem man eine noch größere Anzahl von Scheibenspulen 3 zu einem Wicklungsabschnitt zusammenfaßt, dem ein gemeinsamer Steuerleiter 4 zugeordnet ist. Voraussetzung dafür ist lediglich, daß der Steuerleiter jeweils in der Mitte des ihm zugeordneten Wicklungsabshnittes aufgetrennt ist und daß sein Anfang in der ersten Scheibenspule des zugehörigen Wicklungsabschnittes außerhalb der Wicklung mit dem Ende des Steuerleiters ir· der kitzten Scheibenspule desselben Wicklungsabschnittes verbunden ist. Mit zunehmender Anzahl von Scheibenspulen je W.jklungsabschnitt steigt allerdings auch die Spannungsbeanspruchung der Isolierung der Steuerleiter 4.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung bei der ebenso wie in F i g. 3 in jeweils vier aufeinanderfolgende Scheibenspu-

4j len 3 e'<n gemeinsamer Steuerleiter 4 mit eingewickel' ist. Auch bei dieser Anordnung ist die Mitte des Steuerleiters 4 in jedem Wicklungsabschnitt aus vier Scheibenspulen 3 in der Mitte aufgetrennt und sind Anfang und Ende des Steuerleiters 4 aus den einzelnen

V) Wicklungsabschnitten außerhalb der Wicklung miteinander verbunden.

Abweichend von der Anordnung gemäß Fig. 3 sind aber ^!;<ei der Ausführung entsprechend F i g. 4 auch die durch die Auftrennung des Steuerleiters 4 in der Mitte

r> des jeweils zugehörigen WicklungsabschniiKis entstandenen Enden radial aus der Wicklung herausgeführt und mit den Enden benachbarter Wicklungsabschnitte sowie mit dem Wicklungsanfang und dem Wicklungsende so verbunden, daß sie zur Führung des Laststromes

im beitragen können. Das wird erreicht, indem das eingangsseitige Ende der Steuerleitertrennstolle des einen Wicklungsabschnittes jeweils mit dem ausgangsseitigen Ende der Steuerleitertrennstelle des folgenden Wicklungsabschnittes verbunden ist. Das ausgangsseiti- > ge Ende der Steuerleitertrennstelle im ersten Wicklungsabschnitt dient dabei als Hochspannungsanschluß und das eingangsscitigc Ende der Steuerleitertrennstelle des letzten Wicklungsabschnitles dient als Niederspan-

nungsiinscliiiiü.

!■!inc nicht dargestellte Variante, insbesondere der Ausführung entsprechend 1·'i g. 1. besteht dann, die Spulenverhindiing /wischen den initiieren Seheibcnspiilen 3 mit dem mittleren Potential des zugeordneten Steuerleilers 4 galvanisch zu verbinden, so dal! c .Spannungspotential der Steuerleiter 4 ttiirch ι Spannung im lliiuptleiter des /ugeordnetcn Wicklun iibschniltes eingestellt ist

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kapazitiv gesteuerte Hochspannungswicklung aus Sclieibenspulen für Transformatoren mit großen Leistungen mit einem den Laststrom führenden Hauptleiter und mit einem dazu räumlich parallelen Steuerleiter, wobei jeweils mindestens vier Scheibenspulen zu einem Wicklungsabschnitt zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerleiter (4) zusammen mit dem als Drilleiter ausgebildeten Hauptleiter (2) jeweils über i;inen ganzen Wicklungsabschnitt fortlaufend gewickelt ist, daß der Steuerleiter (4) an der Spulenverbindung in der Mitte des Wicklungsabschnittes eine Trennstelle aufweist und daß der außen an der Eingangsspule des Wicklungsabschnittes gelegene Anfang des Steuerleiters (4) und das außen an der Ausgangsspule desselben Wicklungsabschnittes gelegene Ende des Steuerleiters (4) außerhalb der Wicklung galvanisch miteinander verbunden sind.

2. Kapazitiv gesteuerte HociispaiiimtigSwicklüng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Enden des Steuerleiters (4) an der Trennstelle: mit zunehmendem Abstand des zugehörigen Wicklungsabschnittes vom Hochspannungseingang um eine zunehmende Länge gekürzt sind.

3. Kapazitiv gesteuerte Hochspannungswick lung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wicklung eine Übergangszone zwischen dem dem Hochspannungseingang benachbarten Teil der Wicklung rr.:'. je einem Steuerleiter (4) für jeweils mindestens vier Scheibensp"len (3) und einem kapazitiv ungesteuerten Wicklungsteil vorgesehen ist und daß in dieser Über^angszone je zwei benachbarten Scheibenspulen (J) ein ungetrerinter Steuerleiter (4) zugeordnet ist.

4 Kapazitiv gesteuerte Hochspannungswicklung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Wicklung liegende, Anfang und Ende eines aufgetrennten Steuerleiters (4) desselben Wicklungsabschnittes verbindende Leiter mit der mittleren Hauptleiterspulenverbindung des zugehörigen Wicklungsabschnittes galvanisch verbunden sind.

5. Kapazitiv gesteuerte Hochspannungswicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter (4) durch Verbindung des eingangsseitigen Endes der Steuerleitertrennstelle des einen Wicklungsabschnittes jeweils mit dem ausgangsseitigen Ende der Steuerleitertrennstelle des folgenden Wicklungsabschnittes einen durchgehenden Strang zur Führung eines Teiles des Laststromes bilden, wobei das ausgangsseitige Ende der Steuerleitertrennstelle im ersten Wicklungsabschnitt als Hochspannungsanschluß und das eingangsseitige Ende der Steuerleitertrennstelle des letzten Wicklungsabschnittes als Niederspannungsanschluß dient.