DE679375C - Schutzeinrichtung in einem Drehstromtransformator mit isoliertem Sternpunkt gegen Stossspannungen - Google Patents

Schutzeinrichtung in einem Drehstromtransformator mit isoliertem Sternpunkt gegen Stossspannungen

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DE679375C
DE679375C DES127879D DES0127879D DE679375C DE 679375 C DE679375 C DE 679375C DE S127879 D DES127879 D DE S127879D DE S0127879 D DES0127879 D DE S0127879D DE 679375 C DE679375 C DE 679375C
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DE
Germany
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star point
cable
capacitor
earth
protection device
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Expired
Application number
DES127879D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Dr Richard Elsner
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/343Preventing or reducing surge voltages; oscillations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)

Description

  • Schutzeinrichtung in einem Drehstromtransformator mit isoliertem Sternpunkt gegen Stoßspannungen Wenn Drehstromtransformatoren in Sternschaltung vom Wicklungsanfang her mit Stoßspannungen beansprucht werden, kommt der isolierte Sternpunkt (Nullpunkt) theoretisch auf das doppelte Stoßpotential'. Praktisch erreicht das SternpunktspotentialWerte, die in den meisten Fällen immer noch höher liegen als die vom Wicklungsanfang her in den Transformator einziehende Stoßspannung oder Wanderwelle. Nullpunktsüberschläge und von diesen ausgelöste Schwingungen und weitere Wicklungsbeanspruchungen sind bekanntlich die Folge derartiger Überspannungen. Durch Erden des Sternpunktes über Kondensatoren hat man bekanntlich derartige Überbeanspruchungen des Transformatordielektrikums bekämpft. Das macht die Aufstellung besonderer Hilfsapparate neben dem Transformator erforderlich. Um nun an Raum und Gewicht zu sparen, werden gemäß der Erfindung die Sternpunktsverbindungsleitungen als Kondensatoren mit mindestens einem geerdeten Kondensatorbelag ausgebildet.
  • Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die drei Hochspannungswicklungen i bis 3 des Transformators mit ihren Enden zu einem Sternpunkt zusammengeschlossen. Die Wicklungsanfänge sind mit den wellenführenden Leitungen q. verbunden. Von hier aus zieht die Wanderwelle bzw. die Stoßspannung in die Transformatorwicklungen i bis 3 ein. Die Nullpunktsverbindungsleitungen 5 sind an die in den Deckel 6 des Kessels 7 eingesetzte Nu11-punktsklemme 8 angeschlossen. Die Nullpunktsverbindungsleitungen 5 sind in diesem Fall als Metallrohre oder Kupferseile ausgebildet. Sie werden von einer leitenden Hülle 9 konzentrisch umschlossen. Die Hülle 9 wird an Erde oder durch die Leitung io mit dem Kessel 7 verbunden, der bei i i geerdet ist. Als Dielektrikum zwischen den Leitern 5 und 9 kann das Transformatoröl dienen, oder es werden, insbesondere wenn die leitende Belegung 9 als dichtschließende Rohrleitung ausgebildet ist, die Zwischenräume zwischen den Belägen 5 und 9 mit Isolierstoffen von hoher Dielektrizitätskonstante ausgefüllt. So kann z. B. ein flüssiges Isoliermittel, wie Trichlorbenzol oder chloriertes Diphenyl, in das Rohr 9 eingefüllt werden und gegebenenfalls noch unter Überdruck gesetzt werden. Da feste Isolierstoffe im Rohr 9 fehlen, muß die Leitung 5 gegen das Rohr 9 durch Distanzstücke 12 im Abstand gehalten werden. Als Dielektrikum zwischen den beiden Kondensatorbelegungen 5 und 9 kommen aber auch keramische Stoffe in Frage. So kann z. B. der Leiter 5 mit einem Glasschmelzfluß überzogen werden. Die Belegung g wird dann über den verglasten Leiter aus Kupfer- oder Messingbändern aufgewickelt oder als Metallbelag aufgespritzt mit dem bekannten Schoopschen Metall'spritzverfahren. Als Stoffe hoher Dielektrizitätskonstante kommen Titandioxyd oder Zirkondioxyd allein oder .gemischt mit Porzellan in Frage. Wenn man auf geringe äußere Abmessungen der Nullpunktsverbindung kommen will, d. h. wenn man den Abstand zwischen den beiden Belegungen 5 und 9 auf ein Mindestmaß herabsetzen will, empfiehlt es sich, den Leiter 5 nur mit einer dünnen Isolierschicht zu überziehen, die z. B. aus einem Lackanstrich oder aus einer Kunstharzschicht oder aus einer schwachen Lage von Papierbändern bestehen kann. Bekanntlich liegt die elektrische Durchbruchsfeldstärke bei derartigen dünnen Isolierschichten auffallend hoch. Die Verringerung des Abstandes zwischen den Leitern 5 und 9 kommt dabei dem Kapazitätswert der Anordnung zugute.
  • Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Sternpunkt oder die Sternpunktsverbindungen als regelrechte Kabel ausgebildet. Wenn man dabei die Kabeladern 13 an die Wicklungsenden 14 bis 16 getrennt voneinander anschließt, fallen die in Fig. i mit 5o bezeichneten Verbindungsstücke fort, deren Isolation immer einige Schwierigkeiten bereitet. Außerdem wird das Kabel länger. Mit Rücksicht auf die Oberflächenvergrößerung empfiehlt es sich, als Kabelader 13 einen Hohlleiter, z. B. ein Hohlseil, zu verwenden, das von der öl- oder massegetränkten Papierisolation 17 in der bei Kabeln bekannten «leise eingehüllt wird. Das Kabeldielektrikum kann mit Isoliermassen oder Isolierflüssigkeiten von hoher Dielektrizitätskonstante, z. B. mit chlorierten. Kohlenwasserstofftölen, getränkt werden. Als geerdete äußere Belegung 18 des Kabelkondensators kann der Kabelbleimantel oder eine Metallisierung oder ein auf die isolierte Kabelader aufgebrachtes Metallband dienen. Die Größe des Abstandes bzw. die Stärke der Isolierschicht zwischen Kabelleiter 13 und Belegung 18 ist im allgemeinen durch die im Störungsfalle auf den Nullpunkt treffende Spannung gegeben. Insbesondere bei aus einzelnen Lagen oder aus einzelnen Zylindern aufgebauter Hochspannungswicklung kann dieser Isolierabstand nur nach der Höhe der Phasenspannung bemessen werden, insbesondere wenn man dafür sorgt, daß der Kabelkondensator über eine von der wellenführenden Leitung her gesteuerte Funkenstrecke an Erde angeschlossen wird. Eine derartige Schaltung ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Hierbei ist die Nullpunktsverbindung 13 die eine Kondensatorbelegung, während die andere Kondensatorbelegung durch die metallische Hülle i8 gebildet wird. Diese ist mit der einen Elektrode ig der Schaltfunkenstrecke verbunden, deren zweite Elektrode 2o bei 21 geerdet ist. Die Steuerelektrode 22, die im Überschlagsweg der Elektroden ig und 2o liegt, kann mit der wellenführenden Leitung 4 unmittelbar galvanzs,ch verbunden sein, oder sie ist an einen mit dem Wicklungsanfang kapazitiv gekoppelten elektrostatischen Schirm 23 angeschlossen. Bei einer derartigen Einrichtung würde die eine Belegung des Kabelkondensators nur im Störungsfall geerdet werden, während sie im normalen Betrieb von Erde isoliert ist. Die Schaltfunkenstrecke wird vorteilhaft ebenfalls im Transformatorkessel oder in einem Kesselanbau untergebracht und kann in diesem Anbau bzw. in einer Kesselecke von einer druckfesten Kammer aus Eisenblech oder Isolierstoff, z. B. Hartpapier, eingeschlossen sein.
  • Sollte sich durch die Wahl der Dielektrizitätskonstante des Kabeldielektrikums oder durch die Bemessung der Kabellängen und Oberflächen der Kondensatorbelegungen noch keine ausreichende Kapazität, insbesondere bei kleineren Transformatoren, ergeben, so empfiehlt es sich, in das Kabeldielektrikum eine größere Anzahl von Kondensatorbelägen einzubetten.
  • Wie Fig.4 erkennen läßt, sind in das Kabeldielektrikum 24 eine Anzahl leitender Schichten 25 und 26 eingebettet, die wechselweise an ihren Enden bei 27 und 28 mit den innersten bzw. den äußersten Kondensatorbelägen 29 und 30 galvanisch verbunden sind. Natürlich wird dabei der Kondensatorwickel stärker. Für seine Unterbringung ist aber insbesondere bei größeren Transformatoren in Kesselecken oder vor dem unbewickelten Eisenkernjoch oder vor unbewickelten Schenkeln der erforderliche Raum ohne weiteres vorhanden.
  • Eine weitere Erhöhung der Kapazität des Kabelkondensators ergibt sich, wenn man die an den Nullpunkt angeschlossenen letzten Windungen oder Spulen der Hochspannungswicklungen i bis 3 ebenfalls als Kondensatorkabel ausbildet, und zwar in gleicher oder ähnlicher Weise wie die Sternpunktsv erbindung.
  • Eine gewisse Vergrößerung der Kapazität ergibt sich auch, wenn umgekehrt der Kabelleiter mit Erde und der gegen Erde isolierte Kabelmantel oder äußere Kondensatorbelag 9 bzw. iS mit dem Sternpunkt galvanisch verbunden wird.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verwendung bei Drehstromtransformatoren. Sie kann vielmehr auch bei Transformatoren für höhere Phasenzahlen und auch für Einphasentransformatoren zur Anwendung gelangen, bei denen an die Stelle der Nullpunktsverbindungsleitung eine an die Wicklungsmitte angeschlossene Leitung tritt.

Claims (3)

  1. PATCNTANsPRÜcfIr: i. Schutzeinrichtung in einem Drehstromtransformator mit isoliertem Sternpunkt. gegen Stoßspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sternpunktsverbindungsleitung als Kondensator mit mindestens einem geerdeten Kondensatorbelag ausgebildet ist.
  2. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sternpunktsverbindungsleitung als Kabel, insbesondere als Hoblleiterkabel, mit mindestens einem geerdeten Metallbelag ausgeführt ist.
  3. 3. Schutzeinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabeldielektrikum mehrere Kondensatoreinlagen enthält, die teils, mit Erde, teils mit dem Sternpunkt leitend verbunden sind. q.. Schutzeinrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelleiter an Erde und der gegen Erde isolierte Kabelmantel an den Sternpunkt angeschlossen ist.
DES127879D 1937-07-02 1937-07-02 Schutzeinrichtung in einem Drehstromtransformator mit isoliertem Sternpunkt gegen Stossspannungen Expired DE679375C (de)

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