DD246402A1 - Elektrodenanordnung fuer eine hochspannungszufuehrung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochspannungstechnik, speziell auf das Innere von elektrischen Apparaten, wo hohe Spannungen durch Bauteile niedrigeren Potentials gefuehrt werden muessen. Es ist Ziel der Erfindung, die Spannungsfestigkeit durch eine kostenguenstige Elektrodenanordnung zu erhoehen. Es besteht die Aufgabe, eine Elektrodenanordnung fuer das innere Durchfuehrungsbereich zwischen Hochspannungswicklung und -durchfuehrung zu schaffen, die eine starke Zusammendraengung der Aequipotentialflaechen vermeidet und technologische Vorteile bringt. Die Loesung besteht vorteilhaft in Ringelektroden (3), die aus isolierten, radial geschlitzten Wickeldraehten bestehen und als parallel liegende Ringe an den gefaehrdeten Stellen, wie bei der Durchdringung der Bandschubwicklung (10) oder des Gehaeuses (9) mittels Isolierstoffreitern (16) und Verschnuerungen befestigt sind. Zur weiteren Erhoehung der Spannungsfestigkeit koennen diese Elektroden auch noch mit Steuerspannungen beaufschlagt sein. Als Hauptanwendungsgebiet ist der Transformatorenbau zu nennen. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Elektroden für einen Höchspannungserzeuger zur Steuerung der Feldverteilung in der Nähe einer Hochspannungszuführung, beispielsweise von der Hochspannungswicklung zur Hochspannungsdurchführung.

Charakteristik der bekannten technischen Läsungen

Es ist bekannt, Orte hoher elektrischer Feldstärke, z. B. Spitzen, metallisch blanke Kanten und Leiter mittels Elektroden gegen das Auftreten unerwünschter Entladungen abzuschirmen. So ist line Abschirmelektrode für eine Hochspannungsdurchführung bekannt (DD-PS 156558),.wo das Isoliervermögen im Bereich der Anschlußstelle von der Wicklungsausleitung zum inneren Teil der Hochspannungsdurchführung verbessert werden soll. Dieses wird erreicht, indem eine am geräteinnenseitigen Ende der Hochspannungsdurchführung angebrachte Abschirmelektrode zur Hochspannungsdurchführung hin sich trichterförmig verjüngt und sich zumindest ein Teil des Innenraumes der Abschirmelektrode zur Ausleitung trichterförmig erweitert. Damit werden aber nur die durch die Zuleitung auftretenden ungünstigen Feldverhältnisse gebessert, nicht aber die von der gegenüberliegende Seite ausgehenden Gefahren gemindert. Zur Verminderung der Beanspruchung der Isolierstrecke, die üblicherweise unter Isolieröl liegt, wäre es naheliegend, den Bereich der Hochspannungsausleitung durch den Transformatorenkessel unter Vermeidung von Rillen, Kanten, Flanschen und ähnlichen den homogenen Feldverlauf störenden technologisch bedingten Elementen, möglichst gleichförmig zu gestalten. Dieses würde aber in diesem Bereich zu einem hohen fertigungstechnischen Aufwand führen, der durch die Verwendung von unmagnetisierbarem Material, welches zur Vermeidung größerer Verluste bei hoher Stromausleitung durch den Kessel notwendig ist, ohnehin schon beträchtlich ist, denn der Bereich müßte z. B. trichterförmig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Transformatoren bekannt (DD-GM 13450), bei denen die Hochspannungsausleitung nicht nur durch den Transformatorenkessel, sondern auch durch eine über der Hochspannungswicklung liegende Schubwinklung radial hindurchgeführt werden muß. Dabei ist die Schubwicklung als Bandwicklung ausgeführt und bildet demzufolge extrem scharfe Kanten. Zur Verminderung der Durchschlagsgefahr im Bereich der radialen Wicklungsdurchführung ist es üblich, die Offnungen durch spanabhebende Verfahren zu glätten und danach mittels aufwendiger manueller Maßnahmen unter Zuhilfenahme von Klebstoff und Isolierpapier zu belegen. Der hohe Aufwand ist offensichtich, außerdem wird an diesen belegten Stellen die Wärmeabfuhr ungünstig beeinflußt. Eine Vergrößerung des Ausschnittes bei der radialen Durchdringung des Hochspannungsanschlusses durch die Schubwicklung, damit der Abstand zwischen den Potentialen vergrößert wird, ist nicht möglich, da bereits ein minimales Loch zu einer Stromverdrängung mit nachteiligen Wirkungen führt. Es sind weiterhin zwar eine Vielzahl von Elektroden bekannt, die als Wülste und Ringe eingesetzt werden, diese verlangen jedoch bei der Herstellung einen zu hohen Aufwand, sind materialintensiv, auch mpntageunfreundlich durch ihre Starrheit. Eine schnelle Variierbarkeit zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen ist nicht gegeben, ebenso tragen sie nicht zur Minimierung der Verluste bei, da infolge des Querschnittes und bei hohen Strömen die Wirbelstromverluste nicht unerheblich sind. Daneben besteht-auch hier noch das Problem der Isolation, die zur Vermeidung vagabundierender Ströme notwendig ist. Diese wird in der Regel gleichfalls durch eine geklebte, manuell aufgebrachte Papierauflage erreicht. Nun sind auch kapazitiv wirkende Schirme bekannt, die zur Vermeidung von zu großen Wirbelströmen konzentrisch unterteilt sind (DE-PS 694837). So ist eine Scheibe mit einem oder mehreren konzentrischen und mit einem radialen Schlitz versehen worden. Zur Vermeidung der aufwendigen Herstellungstechologie ist es auch bekannt, eine normale Scheibenspule herzustellen, diese radial zu schlitzen und die Enden ein- oder beidseitig zu verbinden und ein Ende an ein Potential zu legen. Doch diese als kapazitive Schirme wirkenden Scheibenspulen dienen zur Spannungsvergleichsmäßigung über die Lage einer Wicklung bei Stoßspannungsbeanspruchung, wozu diese Schirme mit in die Wicklung in entsprechenden Abständen eingewickelt werden. Für die Steuerung der Feldverhältnisse bei der axialen Durchführung des Hochspannungsanschlusses durch einen darüberliegenden Schubwicklungszylinder wurden bisher keine Maßnahmen getroffen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine technologisch einfache kostengünstige Lösung für die Verbesserung des Feldverlaufes bei einer Hochspannungsdurchleitung im Inneren eines elektrischen Apparates anzugeben, bei der die genannten Nachteile beseitigt sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung für das innere Durchführungsbereich zwischen Hochspannungswicklungsanschluß und der Hochspannungsdurchführung in einem Kessel eines elektrischen Apparates zu schaffen, die eine starke Zusammendrängung der Äquipotentialflächen vermeidet, damit die Spannungsfestigkeit erhöht oder das Bauvolumen eines elektrischen Apparates vermindert wird. Die Aufgabe wird entsprechend den in im Patentanspruch ang'egebenen Merkmalen erfindungsgemäß gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und technologische Ausführungsformen dargelegt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung ist ein Querschnit durch das Innere eines Hochspannungstransformators im Bereich zwischen einer Hochspannungswicklung 1 und eines Porzellanüberwurfes 2 prinzipiell dargestellt. Die Zeichnung verdeutlicht in ihrer oberen und unteren Hälfte verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von Steuerelektroden, die als radial geteilte Ringe 3 ausgeführt sind. Die Hochspannungswicklung 1 ist mit einer auf gleichem Potential befindlichen Übertragungswicklung 4 versehen, deren Anschlußdrähte 5 gemeinsam mit dem Anschlußdraht 6 der Hochspannungswicklung 1 durch das Innenrohr 7 einer kapazitiv gesteuerten Hartpapierdurchführung 8 geführt sind. Die Hartpapierdurchführung 8 besteht aus mehreren ineinandergesteckten und durch Isolierklötzer distanzierten Röhren, die elektrisch leitende Beläge zur Vergleichmäßigung der Spannungsaufteilung besitzen, sie ist also kapazitiv gesteuert. Sie durchdringt, aus dem Porzellanüberwurf 2 kommend, zunächst die Gefäßwand eines Transformatorenkessels 9, danach in radialer Richtung den als Bandwicklung ausgeführten Mantel einer Schubwicklung 10, danach mehrere Isolierstoff barrieren 11 und ist mit einer trichterförmigen Elektrode 12 auf einen die Hochspannungswicklung 1 und die Übertragerwjcklung 4 umhüllenden Isolierpelz 13 aufgesetzt. Die Schubwicklung 10, die nahe des Transformatorenkessels 9 angebracht ist, besitzt Massepotential, wobei die Kanten desPurchbruchsbereiches durch die mechanische Bearbeitung und durch besondere Maßnahmen zur Beherrschung der erhöhten Stromdichte und damit Erwärmung relativ ungleichförmig ausgeführt sind. Dieses ist aus den unterschiedlichen Ausführungen der Einzelheit A ersichtlich. Hinzu kommen noch Fertigungstoleranzen, Schweißnähte und Bearbeitungsunebenheiten, die bei hohen Nennspannungen, beispielsweise 60OkV zum vorzeitigen Teilentladungseinsatz führen können. Zur Vermeidung dieses Umstandes sind an den gefährdeten Stellen, wie Kanten des Transformatorenkessels 9 im Bereich der Hartpapierdurchführung 8 (angedeutet im unteren Teil der Zeichnung) und dem Schubwicklungsdurchbruch, Ringe 3 aus Wickeldraht 14 mit umwickelter Papierisolation 15 mittels Isolierstoffreitern 16, die aus Hartpapier oder -textil oder Preßspan bestehen, befestigt. Dieses erfolgt in einfacherWeise durch eine Verschnürung 17 mittels Kordelschnur, wozu am Umfang der Schubwicklung kleine Bohrungen 18 angebracht sind. Die Isolierstoffreiter 16 stabilisieren die parallelliegenden Ringe 3 in ihrer Lage, derart, daß eine Überdeckung des ungünstigen Randfeldes erfolgt. Die Ringe sind entweder durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsstelle mit dem Potential der Schubwicklung 10 oder mit einem höher liegendem Potential verbunden. Dabei liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die weitere Verringerung des Abstandes oder Erhöhung der Spannungsfestigkeit durch eine kapazitive Übertragung eines Zwischenpotentials auf die Ringe 3 vorzunehmen. Bei der Verwendung solcher Ringe 3 als Elektroden besteht dertechnologische Vorteil, daß diese lediglich grob vorgefertigt werden können und am Schubwicklungsdurchbruch die exakte Anpassung vorgenommen wird. Damit ist gleichzeitig ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen möglich, eine Kantenbearbeitung entfällt. Durch die Verwendung mehrerer paralleler Ringe kann eine günstige Gestaltung des Randfeldes vorgenommen werden, wobei die Wirbelströme gering bleiben, ebenso ergeben sich keine Nachteile bei der Kühlung, da das Kühl-Isolieröl ungehindert Zutritt zu den metallisch blanken Kanten hat.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1. Elektrodenanordnung für eine Hochspannungszuführung in einem elektrischen Apparat, z. B. in einem Hochspannungsprüftransformator von der Hochspannungswicklung zur Hochspannungsdurchführung, bestehend aus einer ringförmigen Elektrode, die die Hochspannungszuführung in einem geeigneten Abstand umgibt, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektrode aus mehreren Windungen oder offenen Ringen (3) isolierten Wickeldrahtes (14) besteht, die an oder in der Nähe der gefährdeten Stellen des Durchführungsbereiches im Inneren des Apparates an sich isoliert befestigt und ggf. mit einem Ende an ein Potential gelegt sind.
2. 2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ringe (3) mittels kapazitiver oder galvanischer Kopplung ein höheres Potential besitzen als das darunterliegende Bauteil hat.
3. 3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser der Ringe (3) kleiner als der Öffnungsdurchmesser des abzuschirmenden Durchbruches im Gehäuse oder einer Wicklung ist, derart, daß die blanke Materialdurchbruchskante feldmäßig überdeckt ist.
4. 4. Elektrodenanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer Durchdringung der Hochspannungszuführung einer als Bandwicklung ausgeführten Schubwicklung (10) am Umfang des Wicklungsdurchbruches Bohrungen (18) gleichmäßig verteilt angeordnet sind, an denen Isolierstoff reiter (16) und an denen wiederum die Ringe (3) mittels Verschnürungen (17) befestigt sind.
5. 5. Elektrodenanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß bei paralleler Anordnung mehrerer Ringe (3) die radialen Schlitze am Umfang gegenseitig versetzt angeordnet sind.