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Wicklungsanordnung für Hochspannungstransformatoren Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für Hochspannungstransformatoren mit als Lagenwicklung ausgeführter, in Stern geschalteter Hochspannungswicklung, die durch eine Isolation in jeweils eine Stamm- und eine Stufenwicklung aufgeteilt ist.
Es ist bekannt, die Wicklungen von Transformatoren mit Stufenschaltern so aufzubauen, dass die Stammwicklung der Hochspannungswicklung als nächstliegende Wicklung zur mittelbar auf den Schenkel aufgebrachten Unterspannungswicklung konzentrisch angeordnet wird. In Reihe mit der Stammwicklung der Hochspannungswicklung liegt die aussenliegende Stufenwicklung, die von der Stammwicklung durch einen Isolierstoff hoher Dielektrizi- tätskonstante getrennt ist. Unabhängig von dem weiteren Aufbau der einzelnen Wicklungen kann die Hochspannungswicklung sowohl als Scheibenspulen- als auch als Lagenwicklung hergestellt werden.
Die Herstellung der Lagen kann derart erfolgen, dass die einzelnen Lagen fortlaufend gewickelt werden, so dass der Anfang und das Ende benachbarter Spulen in galvanischer Verbindung stehen. Durch diese Herstellung der Lagen bzw. Verbindung der Lagenenden besteht zwischen den benachbarten Lagen an einem Ende der Wicklung ein Potentialunterschied, der der doppelten Lagenspannung entspricht, während am anderen Ende der Potentialunterschied Null ist. Da zwischen den Lagen eine Isolation aufgebracht werden muss, die nach der doppelten Lagenspannung ausgelegt ist, tritt eine unwirtschaftliche Ausnutzung der Isolation ein, die gleichbedeutend mit der Vergrösserung des Raumes für die Wicklung ist.
Zur weitestgehenden Vermeidung dieser Nachteile ist es auch bekannt, die Wicklung als Einfachlagenwicklung auszubilden, wobei das Ende einer Lage mit dem auf der anderen Seite liegenden Lagenende der darüber oder darunterliegenden Lage verbunden wird. Die Enden der Lagen können dabei so geführt werden, dass sie entweder aus der Spule herausgeführt und ausserhalb oder aber innerhalb der Kanäle zwischen den einzelnen Lagen verbunden werden.
Bei der Verlegung der Verbindungsleitungen innerhalb der Kanäle zwischen den einzelnen Lagen ist zwar entlang der ganzen Wicklung der Potentialunterschied konstant, der der einfachen Lagenspannung entspricht, jedoch wird dann die Kanalbreite von den Abmessungen der mit dem erforderlichen Isolationsauftrag versehenen Verbindungsleitungen bestimmt, was in vielen Fällen zu konstruktiven Schwierigkeiten führt, die sich ebenfalls in einem erhöhten Raumbedarf für die Spule zeigen können.
Bei der Führung und Schaltung der Verbindungsleitungen ausserhalb der Spule bereitet die Anordnung grosse Schwierigkeiten, da die Verbindungsleitungen bei mehr als zwei Lagen sowohl gegeneinander als auch gegen die Wicklung einwandfrei isoliert sein müssen.
Erfindungsgemäss werden die aufgezeigten Nachteile dadurch vermieden, dass die Verbindungsleitungen der einzelnen Lagen der Stammwicklung in die zwischen der Stammwicklung und der auf dieser aufgebrachten Stufenwicklung vorgesehene Isolation entsprechend der dort verlaufenden Äquipotential- linien spannungsgleichen Niveaus gelegt sind und die Verbindungsleitung von der äussersten zur nächsten Lage der Stammwicklung innerhalb einer axialen Aussparung eines die Stammwicklung umgebenden Schildes liegt,
der den Hochspannungsanschluss der äussersten Lage der Stammwicklung trägt und diesen in axialer Spulenmitte über eine innerhalb der Stufenwicklung vorgesehene Lücke nach aussen führt. Die Stufenwicklung ist dabei zweckmässig so mit der
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Stammwicklung verbunden, dass das eine Ende der mit einem Ende geerdeten Stufenwicklung mit der am Hauptstreukanal liegenden Lage der Stammwicklung verbunden ist.
Um bei dieser raumsparenden Anordnung der Verbindungsleitungen innerhalb der zwischen der Stamm- und Stufenwicklung vorgesehenen Isolation ein Ausweichen der Äquipotentiallinien an der in axialer Spulenmitte innerhalb der Stufenwicklung vorgesehenen Lücke zu vermeiden, wodurch auch eine überlastung der Isolation vermieden wird, kann in der Lücke der inneren Lage der Stufenwicklung ein metallischer Schirmgürtel eingelegt sein, der an der Stelle des herausführenden Hochspannungsanschlusses zweckmässig kreisförmig durchbrochen ist.
Innerhalb dieser kreisförmigen Durchbrechung ist vorteilhaft ein isolierter Strahlungsring angeordnet, der durch eine entsprechende Querschnittform das elektrische Feld um die Hochspannungsausleitung so steuert, dass mit koaxial über den nach aussen geführten Hochspannungsanschluss aufgeschobenen Isolierzylinder, die zweckmässig durch Winkelringe gegeneinander distanziert sind, die erforderliche Spannungsfestigkeit erreicht wird. Die Verbindung der Lagenenden der innersten Lage der Stufenwicklung erfolgt zweckmässig innerhalb einer Unterbrechung des eingelegten metallischen Schirmgürtels, der das Potential der Lagenmitte trägt.
In den Lücken der anderen Lagen der Stufenwicklung kann entweder jeweils ein aus Isolierstoff bestehender oder ein isolierter metallischer Stützring vorgesehen sein, wobei der metallische Stützring das Potential der Lagenmitte trägt. Zur Verlegung der Verbindung der Lagenenden können die Stützringe in axialer Richtung unterbrochen sein.
An Hand der Zeichnung sei an einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung diese näher erläutert.
Die Abbildung zeigt einen Schnitt durch eine Wicklungsanordnung der erfindungsgemässen Art, bei der mit 1 die dem Kern 2 zunächst liegende Unterspannungswicklung und mit 3 die aus der Stammwicklung 4 und der Stufenwicklung 5 bestehende Hochspannungswicklung bezeichnet ist.
Während die Verbindungsleitungen 6 der Stufenwicklung 5 in an sich bekannter Weise an den Lagenenden so verbunden sind, dass jeweils Anfang und Ende benachbarter Lagen in galvanischer Verbindung stehen, sind die Verbindungsleitungen 7 der Stammwicklung 4 in die zwischen Stamm- und Stufenwicklung aus Zylindern bestehende Isolation 8 entsprechend der dort verlaufenden Äquipotentiallinien spannungsgleichen Niveaus gelegt, wobei die Verbindungsleitung der äussersten Lage 9 in einer axialen Aussparung des die Stammwicklung umgebenden, die Stossspannung verteilenden Schildes 10 liegt.
Das Ende 11 der äussersten Lage 9, das gleichzeitig den Hochspannungs- anschluss darstellt, steht mit dem Schild 10 in Verbindung und wird in axialer Spulenmitte als Hoch- spannungsausleitung 12 über eine innerhalb der ein- zelnen Lagen der Stufenwicklung 5 vorgesehenen Lücke nach aussen geführt. Mit 13 ist der in der Lücke der innersten Lage 14 der Stufenwicklung eingelegte Schirmgürtel bezeichnet, der mit einer kreisförmigen Durchbrechung für die nach aussen führende Hochspannungsableitung 12 und mit einer weiteren Aussparung zur Verlegung der Verbindung der Lagenenden innerhalb der Lage versehen ist, wobei diese Verbindung an den Schirmgürtel 13 angelenkt ist.
Die weiteren Lagen 15 und 16 der Stufenwicklung sind jeweils mit einem aus Hartpapier bestehenden Stützring 17 versehen, die ebenfalls entsprechende Durchbrechungen sowohl für die Verlegung der Verbindung der Lagenenden innerhalb der Lagen als auch für die nach aussen führende Hochspannungsableitung 12 aufweisen. Umgeben ist die Hochspannungsableitung 12 innerhalb der Stützringe 17, des Schirmgürtels 13 und der Isolation 8 von Hartpapierzylindern 18, die durch Winkelringe 19 gegeneinander distanziert sind und zusammen mit dem innerhalb des Schirmgürtels 13 angeordneten Strahlungsring 20 das elektrische Feld um die Hochspannungsausleitung 12 so steuern, dass die erforderliche Spannungsfestigkeit erreicht wird.
Bei diesem Aufbau sowohl der Stammwicklung 4 als auch der Stufenwicklung 5 ist die äusserste Lage 16 der Stufenwicklung geerdet, und die innerste Lage 14 der Stufenwicklung steht mit der dem Hauptstreukanal 21 zunächst liegenden Lage 22 der Stammwicklung 4 in Verbindung. Mit 23 sind Schirmringe bezeichnet, die das elektrische Feld um die Hochspannungsausleitung steuern.