DE894419C - Isolationsanordnung fuer Hochspannungseinphasentransformatoren - Google Patents

Description

• Isolationsanordnung für Hochspannungseinphasentransformatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Isolationsanordnung für Hochsplannungseinphasentransformatoren oder Drosselspulen, deren Hochspannungswicklung aus zwei parallel geschalteten, auf zwei Kernschenkelni angeordneten Wicklungsteilen besteht, die von einer gemeinsamen Isolierhülle eingeschalt sind. Bei Hochspannungstransformatoren füllt man einerseits den zwischen Hochvoltwicklung und Niederspannungswicklung und andererseits .den. zwischen der außenliegenden Hochvoltwicklung und dem Kessel befindlichen Räum vielfach voll mit festem Isolierstoff aus, weil man dadurch kleine Gesamtabmessungen des Transformators bekommt, die wieder mit Rücksicht auf die Profilgängigkeit und das Gewicht erwünscht sind. Da zwischen den beiden parallel geschalteten Hochvoltwicklungsteilen keine Spannungsunterschiede bestehen, .ist die auf die, Hochvoltwicklung aufgebrachte und den Raum bis zur Kesselwand ausfüllende Isolation nicht durch .das Kernfenster hindurchgeführt, sondern sie umschließt als gemeinsame Isolierhülle die auf den getrennten Kernschenkeln untergebrachten. Hochvoltwicklungsteile. Dadurch können die beiden. Kernschenkel bis auf ein Kleinstmaß zusammengerückt werden. Die Kernfensterbreite wird also kleiner und damit das Kerngewicht und: auch die Länge des Gerätes.
• Nachteilig bei- der beschriebenen Isolationsanordnung ist, daß sich zwischen den beiden Hochvoltwicklungen einerseits und: .der diese beiden Wicklungen gemeinsam umschließenden Isolierhülle, die sich von einem Wicklungsschenkel zum anderen als gerades Stück erstreckt, ein freier Zwickelraum bildet, der nicht von Isolierstoff ausgefüllt ist. Solche Zwickelräume sind elektrisch höchst unerwünscht, da sich hierdurch in dem Bereich höchster Feldstärke, nämlich an den Stellen, wo. sich die- äußere Isolierhülle von den Hochvaltwicklungen ablöst, Kriechstrecken- und Ölschichten bilden, die besonders deshalb nicht zugelassen werden können, da sie im Gebiet höchster Feldstärke liegen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Isolationisanordnung für die angegebene Art von Wicklungsanordnungen zu schaffen, die einerseits nur wenig Isolierstoff erfordert und d-ie andererseits gefährliche, im Gebiet hoher Feldstärke liegende Zwickelräume vermeidet, so daß Überschläge und Beschädigungen mit Sicherheit vermieden werden.
• Gemäß der Erfindung ist zur Verkleidung der zwischen den beiden, außenliegenden Hochvoltwicklungsteilen und der diese gemeinsam umgebenden Isolierhülle entstehenden Zwickelräume die gemeinsame Isolierhülle auf der Länge der Zwickelräume so aufgespalten und aufgebogen, daß die abgespaltenen Hüllenteile unter Belassung- von kleineren freien: Zwischenräumen zwischen sich die Zwickelräume, weitgehend ausfüllen.
• An. Hand der Zeichnung, die in der Fig. i die bisherige Isolationsanordnung mit nicht ausgefüllten Zwickelräumen und in den Fig. 2 bis 8 Anordnungen. zeigt, bei denen die Zwickel gemäß der Erfindung vermieden sind, soll die Erfindung näher erläutert werden.
• Fig. i zeigt eine Draufsicht auf einen Einphasentransformator, der senkrecht zu den Kernschenkeln durchschnitten ist. Mit i sind die beiden Kernschenkel bezeichnet, von denen jeder je einen Hochvoltwicklungstei.l 2 bzw. 2' und einen -Niedervoltwicklungsteil 3 bzw.3' trägt. Die Hochvoltwicklungen beider Schenkel sind parallel geschaltet. Der zwischen der außenliegenden Hochvoltwicklung und der innenliegenden Niedervoltwicklung befindliche Raum ist vollständig mit festem Isolierstoff 4 ausgefüllt. 5 ist eine auf der Hochspannungswicklungsn,ußenseite aufgebrachte Isolation, d:ie den ganzen Raum bis zur Kesselwand So ausfüllt. Ein kleiner Teil 6 dieser Isolation kann. sich durch das Kernfenster erstrecken, das mit Rücksicht darauf, daß zwischen den beiden Hochspannungswicklungsteiien 2 und 2.' kein Spannungsunterschied herrscht, so groß bemessen. ist, daß die beiden Wicklungen mit ihrer durchgehenden Isolationsauflage 6 gut anbringbar sind. Mit 7 sind :die- sich zwischen den Hochvoltwicklungen 2 und 2' einerseits und der gemeinsamen: Isolierhülle 5 andererseits bildenden freien Zwickelräume bezeichnet. Besonders die Ecken, 8, -in denen sich die Isolierhülle 5 von den Hochvoltwicklungen 2 und ä ablöst und in den die beiden Wicklungen, verbindenden geraden Wandteil 9 übergeht, stellen wegen der dort herrschenden. starken! Feldkonzentration. äußerst gefährliche Stellen der Isolationsanordnung dar.
• Die Fig. 2 zeigt, wie durch die erfindungsgemäß,. Aufspaltung des geraden Wandteiles 9 der Isolierhülle 5 und Ausbuchtung der aufgespaltenen Isolationsteile io gemäß der Erfindung nach der Richtung rder Zwickelspitze zu der Zwickelraum so weit verkleinert werden kann, daß nunmehr ein ganz kleiner Restzwickel i i übrigbleibt. Dieser Restzwickel liegt aber bereits außerhalb des Gebietes hoher Feldstärke und ist deshalb elektrisch völlig ungefährlich. In dem sonst gefährlichen Zwickelgebiet bei 8 ist nunmehr durch ein längeres Anschmiegen der aufgespaltenen Isolationsteile io am Wicklungsumfang die Bildung eines großen gefährlichen Zwickelgebietes vermieden.
• Die zwischen den aufgespaltenen Isolierteilen beim Aufbiegen bzw. Ausbauchen dieser Spaltteile entstehenden freien kleinen Zwischenräume 12 (Fig. 3) sind ungefährlich. Nach Fig. 5 können sie beliebig klein gehalten werden. Die Zwischenräume erweitern. sich in Richtung .des schwächer werdenden Feldes.
• Die einzelnen Isolierteile können, wie .dies die Fig.2 zeigt, so aufgespalten werden, daß die äußerste Spaltluge in ihrer bisherigen, die beiden Hochvoltwicklungen verbindenden. geraden @Geistalt verbleibt, während die jeweils nächst innenliegende Spaltlage gegen die nächst äußere zunehmend ausgebuchtet ist. Die Aufspaltung kann aber auch, wie dies die Fig. 3 zeigt, so vorgenommen sein, daß sämtliche Spaltlagen 13 möglichst dem Ni:veaulinienverlauf des elektrischen Feldes folgen. In diesem Fall ist auch die äußerste Spaltlage etwas gegen die Zwickelspitze zu durchgebogen.
• Die zwischen den einzelnen Spaltlagen beim Ausbauchen .derselben gebildeten Zwischenräume können durch feste Isolierstoffe - ausgefüllt sein. Unter Umständen genügt es aber schon, wenn, wie Fig. 4 an Hand eines Wicklungsquerschnittes durch das Zwickelgebiet zeigt, im Hochspannungseingangsgebiet auf einem Teil .der Wicklungslänge die Zwischenräume 12 mit festem Isolierstoff 14 ausgefüllt sind.
• Um das Aufbiegen der Isolierhüllenteile im Z.wickelgebiet möglichst günstig und bequem zu gestalten., können die durchzubiegenden Spaltteile aus besonders geformten und für sich hergestellten Teilen 13 gebildet werden (Fig. 3), die mit entsprechender Ü:berlappung bei 13' an die einzelnen Lagen 13" der die Wicklung umschließendem Isolierhülle 5 angeschlossen sind.
• Wenn besonderer Wert auf die Verkleinerung der Zwischenräume r2 gelegt wird, können die ausgebauchten Formstücke, wie .dies die Fig. 5 veranschaulicht, auch aus zwei oder auch mehreren einzelnen Formstücken, z. B. 130 und 13V zusammengesetzt werden, die dann jeweils mit der entsprechenden Lage 132 der Wicklungsisolation überlappt verbunden; sind. Empfehlenswert ist es, die Wicklungsstirnisolation aus Kappenringen 15 zu machen, wie dies die Fig. 6 zeigt. Diese Kappenringe können so hergestellt sein, daß an einen gemeinsamen, sich über die Stirnen der Wicklungen 2 und 2' erstreckenden ebenen. Teil 15 senkrecht anstoßende Flanschringe anschließen, von denen der eine, 16, in den Raum zwischen der Hochvolt- und Niedervoltwicklung nagt und dort mit entsprechenden Isolierzylindern 17 die Isolation bildet, während der andere, auf der Außenseite der Wicklung verlaufende Flanschring 18 sich zusammen mit den entsprechenden Isolierringen I3" und den Zwickelisolatiansteilen 13 (Fig.3) zu der Hochvoltwicklungsaußenisolation ergänzt. Im Zwicke:lgeWet müssen demnach die äußeren Flanschringe i8: entsprechend den Zwickelisolationsteileni 13 ausgebaucht sein, damit sie sich mit .diesen überlappen können. Die Kappen können auch geteilt aus sich überlappenden, Wickelringen hergestellt sein, wie dies Fig. 8 zeigt.
• Um zu einfachen Formgebilden für die Stirnisolation zu kommen, können im Bereich der Zwickelräume besonders geformte Kappenzwickelstücke- verwendet werden, die, wie! Fi:g. 7 in perspektivischer Ansicht zeigt, ausgebildet sind. i9 ist eine entsprechend dem Zwickel geformte ebene Isolierplatte. An diese schließt sich rechtwinklig ein der jeweiligen Ausbuchtung der einzelnen Spaltisolationsteile entsprechend gebogener Kragen 2o an. Die gesamte Stirnisolation ist in den Zwickeln aus derartigen, aus Kragen und Platte zusammengesetzten Formstücken gemacht, Mit der übrigen Stirnisolation ergänzen sie- sich zu einer Einheit. Der nach: der Zwickelspitze zu ragende Teil der Platte i9, ist so: lang bemessen, daß er sich mit der Zwickelspitve der Zwickelisolation auf der gedachten Verbindungsmittellinie von Kernschenkel zu Kernschenkel überlappt.
• Unter Umständen kann es schon genügen, wenn die gemeinsame Hüllenisolation im Zwickelgebiet nur zum Teil aufgespalten ist, während der übrige Teil der Isolation, wie für die äußerste Zwickellage bereits beschrieben, gerade verläuft.
• Wenn sämtliche Lagen der Zwickelisolation nach der Zwickelspitze zu durchgebogen sind, kann. der zwischen. Kesselwand und Zwickelisolation entstehende freie Räum zur Unterbringung von Spann-oder Preßvorrichtungen; für die Wicklungsisolation ausgenutzt werden. Mittels dieser Verspannteile wird die Gesamtanordnung zu einem kompakten Gebilde. Besteht die Preßvorrichtung aus metallischen Teilen, dann müssen diese durch einen auf der äußersten eingebauchten Spaltlage aufgelegten Metallbelag gegenüber den. Wicklungen abgeschirmt werden. Der Metallbelag erstreckt sich dabei über die ganze Wicklungshöhe und nach Möglichkeit über die ganze Zwickelraumbreite. Die- Preßvorrichtung kann selbstverständlich auch aus in den zwischen. Kesselwand und Isolationsausbauchung geschaffenen Hohlraum eingesetzten Keilen bestehen, mit denen gleichfalls die Wicklungsisolation, gepreßt und verspannt werden kann.
• Die gesamte Wicklungsisolation kann auch aus anderen Gebilden, insbesondere Formstücken, wie beschrieben, zusammengesetzt sein. So ist es beispielsweise möglich (Fig.8), die Wicklungsstirnisolation aus ebenen und dem Zwickelraum der jeweiligen. Ausbauchung der Spaltteile angepa.ßten Platten2l zu machen, an, die sich bei entsprechender Ü'berl.appung rechtwinkelige Winkelstücke 22 anschließen., die. zusammen mit den SpaIti.solationsteilen io des Zwickelgebictes die äußere Isolierhülle bilden, während sie sich in dem zwischen Hoch- und Niedervoltwicklung befindlichen Raum in die Isolierzylinder 17 fortsetzen. Mit z3 ist in Fig. B. der durch das Innenfenster sich erstreckende Isolationsauftrag der Hochvoltwicklung angedeutet.
• Da der gesamte, zwischen, außenliegender Hochvoltwicklung und Kessel befindliche Raum von festem Isolierstoff ausgefüllt ist, ist es empfehlenswert, den Kessel nach den Wicklungen auf Maß zu arbeiten. Dies gilt auch dann, wenn die äußerste Labre der gemeinsamen Isolierhülle im Zwickelgebiet eingebuchtet ist. In diesem Fall können dann Spann- und Preß:vorrichtungen auf der Außenseite des eingebuchteten Kesselteiles angebracht werden. Wenn -das Wicklungsende eine schwächere, Isolation hat als -der Wicklungsanfang, -dann kann sich dies auch in der Aufspaltung der Isolierhüllenteile im Zwickelgebiet auswirken. Vor allem kann, bei solchen Wicklungen, insbesondere am Wicklungsende, auf die Einlage von Füllstücken oder Zwischenwänden in die durch die Aufspaltung geschaffenen freien Zwischenräume verzichtet werden.
• Der Hauptvorteil der Erfindung liegt in der Vermeidung von elektrisch stark beanspruchten und daher gefährlichen. Zwickelräumen. Damit wird die Isolationsanordnung betriebssicher.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Isolationsanordnung für Hochspannungseinph asentransformatoren, deren aus zwei parallel geschalteten, auf zwei Schenkeln angeordneten Wicklungsteilen bestehende Hochspannungswicklung von einer gemeinsamen Isolierhülle eingeschalt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verkleinerung des zwischen den beiden .außenliegenden Hochvoltwicklungen und &r diese umgebenden gemeinsamen Isolierhülle gebildeten freien Zwickelraumes die gemeinsame Isolierhülle auf der Länge des Zwickelraumes so aufgespalten und aufgebogen ist, daß die abgespaltenen bzw. aufgebogenen Hüllenteile unter Be-lassung von freien. Zwischenräumen zwischen sich .den Zwickelraum weitgehend ausfüllen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens .der äußere Isolationshüllenteil als ebene, die beiden Hochvoltwicklungen verbindende Fläche verläuft, während die jeweils nächstfolgenden, inneren, abgespaltenen Hüllenteile sich weitgehend in den Zwickelraum erstrecken:, indem sie sich von ihrer Ablösestelle an der Hochvoltwicklungsaußenfiäche mit allmählich zunehmendem gegenseitigem Abstand gegen die Wicklung zu ausbauchen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespaltene Hüllenisolation .auf der Zwickellänge aus Formstücken. besteht, die mit entsprechender Überlappung an die die Hochvo:ltwicklungen umgebende gemeinsame Mantel- und Stirnisolation angeschlossen sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnisolation der beiden Hochvoltwicklungen aus beide Wicklungen stirnseitig gemeinsam überdeckenden Kappen besteht, deren Flansche sich auf .die Innen- und Außenma»telfläche der Wicklungen erstrecken, wobei die Außenflansche im Zwickelgehiet entsprechend der dort aufgespaltenen Isolation geformt sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die stirnseitigen Isolierkappen im Bereich :des Zwickelgebietes Formstücke eingesetzt sind, die jeweils. aus einem auf der Wicklungsstirn liegenden, dem Zwickelraum an.gepaßten ebenen Formstück und einem sich auf der Zwickelaußenseite rechtwinklig daran anschließenden" entsprechend :der in Frage kommenden Aufspaltung der Isolation geformten Flan.schstück bestehen, und daß die zwei die gegenüberliegenden Wicklungszwickel überdeckenden ebenen Formstücke sich auf der gedachten Verbindungslinie der beiden Ei:senkernschenkel überlappen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Aufspaltung der Isolierhülle im Zwickelgebiet zwischen :den einzelnen Spaltteilen sich ergebenden freien Zwischenräume mit Isolierstoff, insbesondere festem Isolierstoff, ausgefüllt sind.
7. 7. Anordnung nach Anspruch T bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Aufspaltung der Isolierhülle im Zwickelgebiet sich bildenden freien Zwickelräume nur auf der Hochspannungseingangssei:te auf einem Teil der Wicklungslänge mit Isolierstoff ausgefüllt sind (Fig. 4). B. Anordnung nach Anspruch r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgespaltenen Isolierhüllentei:le so geformt sind, daß sie möglichst dein Niveaulinienverlauf des elektrischen Feldes folgen. g. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei den entsprechend den Niveaulinien des elektrischenFeldes im Zwickelgebiet verlaufenden, aufgespaltenen Isolierhüllen der zwischen Kesselwand und äußerstem Isolierhüllenteil sich bildende freie Zwischenraum mit festem Isolierstoff ausgefüllt ist. io. Anordnung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß der den Raum ausfüllende Isolierstoff keilförmig ausgebildet ist und die Gesamtanordnung mechanisch verspannt. i i. Anordnung nach Anspruch i bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Isofationsanordnungen, bei denen. auch die äußerste Hüllenlage im Zwickelraum nach der Zwickelspitze ausgebuchtet ist, in,den zwischen Kessel und Zwickelraumi:solation entstehenden freien Raum Spann- bzw. Preßeinrichtungen untergebracht sind, die auf die Wicklungsisolation wirken. 1a. Anordnung nach Anspruch i bis 5 und i i, dadurch gekennzeichnet, daß die im Raum zwischen Kesselwand und äußerster, nach der Zwickelspitze zu ausgebuchteter Iso:lierhüllenlage untergebrachten Spannvorrichtungen durch einen auf der äußersten Isolierhüllenlage aufgelegten metallischen Belag abgeschirmt sind. 13. Anordnung nach Anspruch i .bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, -daß der Kessel der gemeinsamen Isolierhülle nach den Wicklungen auf Maß gearbeitet ist und auf dieser dicht aufliegt und daß bei eingebuchteter äußerster I:solierhüllenlage eventuell Spannvorrichtungen im eingebuchteten Teil der Kesselaußenseite untergebracht sind. 14. Anordnung nach Anspruch i bis 5, da-,durch gekennzeichnet, daß bei der Isolierhülle mit in der Wicklungsachse verlaufenden freien Zwischenräumen. zwischen den. einzelnen aufgespaltenen Isalierhüllen,teilen diese Räume zum Durchleiten von -Kühlmittel, insbesondere Isolieröl, dienen. 15. Anordnung nach Anspruch i bis 5, .dadurch gekennzeichnet, daß bei Wicklungen, bei denen das Wicklungsende eine schwächere Isolation als der Wicklungseingang hat, die Unterteilung der Isolation in dem dem Wicklungsende benachbarten Zwickelraum gröber ist als im Eingangsgebiet und daß dort insbesondere die zwischen den aufgespaltenen Isolationsteilen entstehenden Zwischenräume nicht mit Füllstücken oder Zwischenwänden versehen sind. 16. Isolationsanordnung für Hochspannungseinphasentransformatoren, deren aus zwei parallel geschalteten, auf zwei Schenkeln angeordnetem Wicklungsteilen bestehende Hochvoltwicklung eingeschalt ist von einer gemeinsamen, aus festem und flüssigem Isolierstoff geschichteten Isolierhülle, dadurch gekennzeichnet, daß die festen. Isolierstoffe im Zwickelgebiet zur Verkleinerung des freien Zwickelraümes so nach der Zwickelspitze zu aufgebogen sind, da,ß die Kanäle für die flüssigen Isolierstoffe sich gegen die Zwickelspitze zu erweitern. 17. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus einzelnen Schichten ' hergestellter gemeinsamer Hüllenisolation im Zwickelgebiet eine größere Anzahl Schichten verwendet ist als im übrigen Teil der Isolierhülle.