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(11) | EP 0 112 482 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Wicklungsanordnung für Trockentransformatoren |
| (57) Gasgekühlte Wicklungsanordnung für Transformatoren
- mit um einen Kern angeordneten Wicklungen (7, 10), - mit wenigstens einem lsolationstorus (9), - in dessen Masse von einer benachbarten Wicklung (7) ausgehend dieser galvanisch verbundene Elektroden (12) zur elektrischen Feldstärkeentlastung zwischen Wicklung und Elektroden eingebettet sind. Die mit den Elektroden (12) verbundene Wicklung (7) ist über die Wicklungshöhe in einzelne Wicklungsabschnitte (5, 6) aufgeteilt, und jeder der Abschnitte ist mit einer Elektrode (12) verbunden. |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung für Transformatoren oder dergleichen,
- mit wenigstens einer um einen Kern angeordneten Wicklung und
- mit wenigstens einem Isolationstorus,
- in dessen Masse wenigstens von einer benachbarten Wicklung ausgehend mit dieser galvanisch verbundene Elektroden zur elektrischen Feldstärkeentlastung zwischen Wicklung und Elektroden eingebettet sind.
[0002] Die Elektroden haben die Aufgabe, die an die Wicklung angrenzenden Kühlkanäle bzw. den angrenzenden Gasschichten elektrisch zu entlasten, so daß die Isolation zwischen der Ober- und Unterspannungswicklung, oder zwischen Wicklung und Kern bzw. anderen von der Wicklung umfaßten, geerdeten Teilen, vorwiegend durch den Isolationstorus erfolgt. Dabei ist vorausgesetzt, daß in den Kühlkanälen bzw. Gasschichten sowohl Luft als auch andere Gase oder Gasgemische oder dampfförmige Medien vorkommen.
[0003] Aus der CH-PS 240 040 ist es bereits bekannt, zur elektrischen Feldstärkeentlastung des Kühlkanals bei einem flüssigkeitsgekühlten Transformator einen mit Kondensatorbelägen versehenen Isolierzylinder zu verwenden. Dieser Isolierzylinder ist zwischen wenigstens einer Wicklung und der die Hauptisolation zwischen Ober- und Unterspannungswicklung übernehmenden Isolationszylinder an der von dieser Wicklung abgewandten Seite des Kühlkanals angeordnet. Die Kondensatorbeläge sind mit den Enden der entsprechenden Wicklung verbunden.
[0004] Nachteilig hierbei ist, daß die auftretenden Spannungsunterschiede zwischen den einzelnen Kondensatorbelägen und benachbarten Teilen der Wicklung, ausgenommen an den Wicklungsenden, wo diese Spannungsunterschiede gleich Null sind, nicht nur verschieden sind für jeden Wicklungsaufbau und für jeden Aufbau der Kondensatorbeläge, sondern sich auch für eine bestimmte Wicklungsanordnung ändern abhängig von den Betriebs- und Prüfspannungen. Diese Spannungsunterschiede können etwa in halber Wicklungshöhe bei Stoßprüfspannungen sehr hoch werden.
[0005] Insbesondere ist die elektrische Belastbarkeit zwischen Ober- und Unterspannung bei einer derartigen Wicklungsanordnung dann begrenzt, wenn für eine bestimmte Weite des Kühlkanals die Kühlung ausreicht, doch diese Weite zu klein ist, um die auftretenden Spannungen zwischen den einzelnen Wicklungsabschnitten und den benachbarten einzelnen Kondensatorbelägen zu halten. Diese auftretenden Spannungsunterschiede sind hier also für die Kühlkanalweite der Wicklungsanordnung maßgebend und erzwingen kostspielige Transformatorkonstruktionen.
[0006] Auch ist bei Trockentransformatoren nach der Wicklungsanordnung der CH-PS 240 040 bei höheren Spannungen die immer anwesende Gasschicht zwischen dem die Hauptisolation übernehmenden Isolationszylinder und dem benachbarten, mit Kondensatorbelägen versehenen Isolierzylinder elektrisch hoch belastet. Es muß darum mit Sprühentladungen gerechnet werden, welche elektrische Durchschläge zur Folge haben können. Die Wicklungsanordnung der genannten Patentschrift ist deswegen für Trockentransformatoren mit höheren Spannungen ungeeignet.
[0007] Es stellt sich demnach die Aufgabe, bei Wicklungsanordnungen der eingangs genannten Art diese so zu bauen, daß es auf der einen Seite möglich ist, die Windungen unmittelbar vom gasförmigen Kühlmedium umspülen zu lassen, es auf der anderen Seite aber möglich ist, eine relativ hohe elektrische Spannung bei minimalen Kühlkanalweiten zwischen zwei Wicklungen, oder zwischen Wicklung und Kern bzw. anderen von der Wicklung umfaßten geerdeten Teilen aufzubauen.
[0008] Diese technische Aufgabe wird bei einer Wicklungsanordnung für Trockentransformatoren, Drosselspulen und dergleichen gemäß Erfindung dadurch gelöst, daß die mit den Elektroden verbundene Wicklung gasgekühlt ist, und daß die Wicklung über die Wicklungshöhe in einzelne Wicklungsabschnitte aufgeteilt und jeder der Abschnitte mit einer Elektrode verbunden ist.
[0009] Dabei wird im allgemeinen vorausgesetzt, daß der Isolationstorus im elektrisch belasteten Bereich ungeteilt bzw. fugenlos zusammengesetzt ist.
[0010] Dabei soll insbesondere der Abstand der eingebetteten Elektroden danach hinreichend bemessen sein, daß bei wicklungsspezifisch vorkommenden Spannungen (Dauerbelastungsspannungen und Prüfspannungen), elektrische Durchschläge nicht auftreten zwischen benachbarten Elektroden, die mit Wicklungsabschnitten der gleichen Wicklung verbunden sind, sowie Durchschläge zwischen diesen Elektroden und nicht mit dieser Wicklung verbundenen, benachbarten Elektroden oder Schirmen.
[0011] In Abweichung von dem Stand der Technik, bei dem ein "Kondensatorwickel" nur mit Anfang und Ende der Wicklung verbunden ist, wird bei der erfundenen Wicklungsanordnung die Wicklung in Wicklungsabschnitte aufgeteilt, die jeweils mit einer eingebetteten Elektrode galvanisch verbunden sind, so daß der Kühlkanal bzw. die Gasschicht zwischen der Wicklung und den mit ihr verbundenen Elektroden unter allen Betriebs- oder Prüfumständen praktisch elektrisch feldfrei ist.
[0012] Die Elektroden bestehen vorzugsweise aus Kreisringen, die den Kern der Wicklung umfassen oder fast umfassen. Sie können aber auch aus einzelnen, offenen sektorartigen Kreisringabschnitten bestehen. Dabei können beispielsweise Vollprofilringe, Elektroden aus Metallfolie, oder aus gebogenen Blechstücken, aus Drahtgewebe sowie Elektroden aus Leitpapier oder Leitlack usw. verwendet werden. Die Leitfähigkeit des Materials der Elektroden und der Zuleitungen zu den Elektroden ist nicht wesentlich; das Material sollte mindestens schwach leitend sein und zur Vermeidung von Haarrissen möglichst den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben wie das Material der Torusse, in das es eingebettet ist. Vorzugsweise wird eine einzige Vergußmasse, z.B. Epoxidharz, für den Torus und die übrigen Teile des Trockentransformators verwendet.
[0013] Insbesondere ist es weiterhin möglich, in die Masse des Isolationstorus einen geerdeten oder einen mit einer benachbarten Wicklung verbundenen, unmagnetischen Schirm einzubetten, der den Elektroden in Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegt und der den Kern zirkumferential umfaßt oder fast umfaßt und gegebenenfalls in Teilstücke aufgeteilt, über die Wicklungshöhe reicht. Derartige Schirme haben z.B. die Aufgabe, die elektrische Feldstärke außerhalb des Isolationstorus an der Schirmseite abzubauen.
[0014] Ein geerdeter Schirm ist aus Sicherheitsgründen verwendbar in einem Isolationstorus zwischen zwei Reihen Elektroden, die mit zwei verschiedenen Wicklungen verbunden sind.
[0015] Ein nicht geerdeter Schirm in einem Isolationstorus nach o.g. Konfiguration ist z. B. verwendbar für Meßzwecke.
[0016] Weitere Merkmale, auf die sich auch die Unteransprüche beziehen, werden anhand von gezeichneten Ausführungsbeispielen und nachfolgenden Beschreibungen erläutert.
[0017] Die Figuren zeigen im einzelnen:
Figur 1 in perspektivischer, aufgeschnittener Darstellung eine komplette Transformatorspule mit zwei Wicklungen, einem Isolationstorus, Elektroden und einem Schirm,
Figur 2 eine Ausführung der kompletten Transformatorspule nach Figur 1, jedoch in schematischer Darstellung, mit einem geerdeten Schirm,
Figur 3 eine Ausführungsform ähnlich der der Figur 2, jedoch mit abgerundeten Elektroden,
Figur 4 eine Ausführungsform ähnlich der der Figur 2, jedoch mit Anzapfungen der Oberspannungswick - lung,
Figur 5 eine Ausführungsform ähnlich der der Figur 2, jedoch mit anders zusammengefaßten Wicklungsabschnitten,
Figur 6 eine Ausführung einer Drosselspule in schematischer Darstellung mit einem geerdeten Schirm,
Figur 7 eine Ausführungsform mit zwei Wicklungen und zwei verschieden gestalteten Isolationstorussen, die konzentrisch um den Kern angeordnet sind,
Figur 8 eine Anordnung mit Regel-, Ober- und Unterspannungswicklung und zwei konzentrischen Isolationstorussen,
Figur 9 eine Ausführungsform mit der Gestaltung der Elektroden in Form von Ringen,
Figur 10 eine Ausführungsform mit konisch gebildeten, sich in Achsenrichtung der Wicklung überlappenden Elektroden,
Figuren Trockentransformatorausführungen mit anderen 11, 12, überlappungsformen der Elektroden, 13
Figur 14 eine Ausführungsform mit gemischter Bestückung . mit überlappenden und nicht-überlappenden Elektroden,
Figur 15 einen Trockentransformator, dessen Oberspannungswicklung mit zwei Parallelzweigen ausgeführt ist,
Figur 16 eine Ausführungsform ähnlich der der Figur 13, jedoch mit gegenseitig überdeckenden Elektroden,
Figur 17 eine Ausführungsform, ähnlich der der Figur 6, jedoch mit einem geerdeten Schirm in dem außenliegenden Isolationstorus zwischen den beiden Elektrodenreihen,
Figur 18 eine Ausführungsform, mit einem in der Wicklungshöhe aus zwei axialen Teilen aufgebauten Isolationstorus,
Figur 19 eine Anordnung, bei der die endständigen Elektroden an den beiden Enden der Oberspannungswicklung herausgebogen sind,
Figur 20 eine Anordnung ähnlich der der Figur 19, jedoch zusätzlich mit herausgebogenem Schirm,
Figur 21 eine Ausführungsform, ähnlich der der Figur 19, jedoch mit einem Isolationstorus, der an einem Ende ein zusätzlich, mit einer Elektrode versehenes Isolationsstück enthält,
Figur 22 eine Anordnung mit Ober- und Mittelspannungswicklung und zwei Isolationstorussen, mit an der Oberspannungsseite an beiden Enden und an der Mittelspannungsseite nur an einem Ende des Torus umgebogenen Endelektroden,
Figur 23 eine Anordnung ähnlich der der Figur 22, jedoch mit im außenliegenden Isolationstorus am Ende eingelassenen Erdelektroden,
Figur 24 eine Anordnung mit Ober- und Mittelspannungswicklung und zwei Isolationstorussen, mit an beiden Enden der Torusse umgebogenen Endelektroden; die Torusse an einem Ende mit zusätzlichen Isolationsstücken ausgeführt, welche je eine Teilelektrode enthalten,
Figur 25 eine Anordnung mit Regel-, Ober- und Unterspannungswicklung und zwei Isolationstorussen, deren äußerer nicht nur Elektroden der Oberspannung enthält, sondern auch eine Regelwicklung, und
Figur 26 ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem der Figur 2, jedoch mit galvanisch getrennten Zusatzelektroden.
[0018] Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen hauptsächlich gasgekühlte Trockentransformatoren dar. Die beschriebenen Einzelheiten können, wie dies auch in den Ansprüchen geschehen ist, mutatis mutandis auch für gasgekühlte Drosselspulen, Magnetspulen und dergleichen angewandt werden.
[0019] Figur 1 zeigt perspektivisch bzw. in Figur 2 in schematischer Darstellung als Grundausführung einen Phasenteil 1 eines Trockentransformators, der in Abmessung und Gestalt den bekannten Netztransformatoren der Anmelderin im wesentlichen gleicht. Der Phasenteil 1 ist mit herausgezogenen Anschlüssen versehen (in Fig. 1.nicht dargestellt). Die einen Teil der Anschlüsse bildenden Cberspannungsanschlüsse sind elektrisch verbunden mit einer aus einzelnen Wicklungsabschnitten 5, 6 bestehenden Oberspannungswicklung 7. Die in Serienschaltung verbundenen Wicklungsabschnitte 5, 6 der Oberspannungswicklung 7 sind im Ausführungsbeispiel direkt vom Kühlgas umspült, sind also nicht in eine Isolationsmasse eingebettet.
[0020] Ein Isolationstorus 9 ist auf der kernabgewandten Seite durch einen Kühlkanal 8 von der Oberspannungswicklung 7 und auf der kernzugewandten Seite durch einen Kühlkanal 2 von der Unterspannungswicklung 10 getrennt. Den Kern bezeichnet die Bezugszahl 17 in Figur 2.
[0021] In die Masse des Isolationstorus 9 sind ringförmige, nicht-geschlossene Elektroden 12 eingebettet, die jeweils über eine Leitung 13 mit einem Wicklungsabschnitt 5 bzw. 6 verbunden sind. Im vorliegenden Fall ist jeder Wicklungsabschnitt mit einer der beschriebenen Elektroden 12 verbunden.
[0022] Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 5 ist in die Masse des Isolationstorus 9, den Elektroden 12 in Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegend, ein elektrisch leitfähiger, unmagnetischer Schirm 14 eingebettet, der den Kern zirkumferential umfaßt und der eine von oben nach unten reichende schmale Lücke (nicht dargestellt) besitzt, so daß eine über die Höhe reichende Leitfähigkeitsunterbrechung gegeben ist.In Figur 2 ist ein geerdeter Schirm 14 schematisch dargestellt. Der Schirm kann auch mit der Unterspannungswicklung verbunden sein, wenn diese für eine niedrige Spannung ausgelegt ist.
[0023] Zur Erniedrigung der elektrischen Feldstärke an den Elektrodenkanten 4 können diese abgerundet werden (vgl. Figur 3).
[0024] Zur Regelung der Spannung kann die Oberspannungswicklung 7 mit Anzapfungen 3, 3' ausgeführt werden (vgl. Figur 4). Die Steuerung der elektrischen Feldstärke im Isolationstorus ändert sich nicht, wenn die Verbindung zwischen den Anzapfungen geändert wird.
[0025] Abweichend von den in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen ist es auch möglich (vgl. Figur 5), jeweils Wicklungsabschnitte 5, 5' bzw. 6, 6' zu Paaren zusammenzufassen und gebündelt mit einer Elektrode 12 zu verbinden, die in dem Isolationstorus 9 eingebettet ist.
[0026] Der Schirm 14 ist ebenfalls in den Isolationstorus 9 eingebettet, d.h. er kann im Inneren des Isolationstorus liegen oder am Mantel des Isolationstorus anliegen. Der Schirm 14 besteht beispielsweise aus einem feinen Metalldrahtgewebe, z.B. aus einem feinen Kupferdraht, mit einer Maschenweite von 1 bis 2 mm. Maßgebend für die Maschenweite sind die elektrische Feldstärke am Schirm und die fabrikatorischen Bedingungen für das Einbettungsverfahren in der Masse des Isolationstorus. Anstelle eines Metalldrahtgewebes kann ein Schirm 14 auch auf die Innenseite der Vergußmassen-Mantelung aufgalvanisiert, dort aufgeklebt oder anderweitig aufgetragen sein. Anstelle eines Reinmetall-Schirmes können auch entsprechende Legierungen verwendet werden; auch andere leitfähige Materialien, wie Graphit, sind geeignet. Die leitfähige Beschichtung kann mit Perforationen oder Unterbrechungen versehen sein, beispielsweise um die Haftung zu verbessern. In jedem Falle muß eine ausgewogene Verteilung zwischen offenen und geschlossenen Bereichen gegeben sein, wobei der Fachmann durch Experimentieren eine entsprechende Konfiguration finden kann.
[0027] Die Figuren 1 bis 5 zeigen, daß über einen weiteren Kühlkanal 16 getrennt die Unterspannungswicklung 10 um den Kern 17 im Zentrum angeordnet ist. Bei den in den Figuren 1 bis 5 gegebenen Ausführungsbeispielen ist die Unterspannungswicklung 10 ohne Elektroden ausgeführt. Zur Fixierung der Wicklungen, des Isolationstorus und des Kernes gegeneinander werden normalerweise Distanzleisten 11 verwendet.
[0028] In Figur 6 ist schematisch eine Ausführung einer Drosselspule dargestellt. Die Wicklung 7 ist in _: Wicklungsabschnitte 5,6 aufgeteilt, die Elektroden 12 sind galvanisch verbunden. Ferner ist ein geerdeter Schirm 14 vorgesehen, wobei Elektroden und Schirm in einen Isolationstorus 9 eingebettet sind.
[0029] Figur 7 zeigt eine etwas kompliziertere Wicklungsanordnung. Hierbei sind zwei Wicklungen, nämlich eine Oberspannungswicklung 7 und eine Mittelspannungswicklung 15 vorgesehen, die beide in über die Wicklungshöhe verteilten Wicklungsabschnitten 5, 6 bzw. 18, 19-aufgeteilt sind.
[0030] Die Wicklungsabschnitte 18, 19 der Mittelspannungswicklung 15 sind dabei auf der kernnahen und auf der kernfernen Seite mit Elektroden 22, 22' versehen, die in zwei entsprechende, konzentrisch um den Kern 17 angeordnete Isolationstorusse 9 , 29 eingebettet sind. Dabei ist zwischen Kern 17 und dem kernnahen Isolationstorus 29 ein Kühlkanal 16, aber keine weitere Wicklung mehr vorgesehen. In den Isolationstorus 29 ist auf der kernzugewandten Seite auch noch ein geerdeter Schirm 14 so eingebettet, daß er den Elektroden 22 gegenüberliegt. Im kernfernen Isolationstorus 9 liegen sich die Elektroden 12-der Wicklungsabschnitte der Oberspannungswicklung und die Elektroden 22' der Mittelspannungswicklungsabschnitte gegenüber.
[0031] Figur 8 zeigt einen Phasenteil 1, bei dem eine Unterspannungswicklung 10, eine Oberspannungsstammwicklung 7 und eine Oberspannungsregelwicklung 20 vorhanden sind, wobei die Oberspannungsstammwicklung 7 sowohl auf der kernnahen als auch auf der kernfernen Seite mit Elektroden 22, 22' versehen ist, die in zwei konzentrische, die Oberspannungsstammwicklung zwischen sich über Kühlkanäle 8 haltende Isolationstorusse 9, 29 eingebettet sind. Im Isolationstorus 29 ist an der der Unterspannungswicklung 7 nächsten Seite der Schirm 14 eingebettet. Der Regelwicklung20, deren Elektroden 21 im äußeren Isolationstorus eingebettet sind, hat Anzapfungen, welche mit einem Stufenschalter ( nicht dargestellt) verbunden sind, zur Regelung der Spannung unter Last.
[0032] Figur 9 zeigt in ähnlicher Ausführungsform wie Figur 2 eine andere Form von Elektroden 12', die als massive, offene Ringe mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 3 mm gestaltet sind, wobei die Ringe wieder in einem Isolationstorus 9 eingebettet sind.
[0033] Zur Verbesserung der Spannungsverteilung über der Wicklung bei Stoßspannungen sind einander in Wicklungsachsenrichtung überlappende Elektroden empfehlenswert.
[0034] Figur 10 gibt eine Ausführungsform ähnlich wie Figur 2, jedoch mit konisch gebildeten, sich überlappenden Elektroden 12".
[0035] Figur 11 ist eine Variante auf die Ausführungsform der Elektroden nach Figur 10. Die Elektroden 12''' sind hier gestuft zylinderartig ausgeführt.
[0036] In'die Figuren 10 und 11 sind die Elektroden im wesentlichen in einer Zylinderfläche angeordnet.
[0037] In Figur 12 ist eine Ausführungsform der Elektrodenkonfiguration gegeben ähnlich wie die der Figuren 10 und 11. Die Reihenfolge und Anordnung der Elektroden 12, 12"" ist so gewählt, daß sie abwechselnd in zwei Zylinderflächen erscheinen.
[0038] In Figur 13 ist eine Konfiguration dargestellt, bei der sich die Elektroden 32 nach oben und unten derartig überlappen, daß sie innerhalb des Isolationstorus 9 nicht in Flucht liegen, sondern im Querschnitt eine Art gestaffeltes Dach bilden. Die Elektroden befinden sich hier in mehreren Zylinderflächen.
[0040] Bei den Darstellungen der Elektroden 12", 12"', 12"" und 32 der Figuren 10 bis 13 ist zu beachten, daß es sich nicht um geschlossene Mäntel handelt, sondern um galvanisch nicht geschlossene, ringartige Teile, wobei beide Enden durch einen Schlitz voneinander getrennt sind oder einander in Abstand überlappen.
[0041] Figur 14 zeigt in Abwandlung der vorbeschriebenen Ausführungsformen eine Wicklung, bei der teilweise überlappende und teilweise nicht-überlappende, in der Höhe getrennte Elektroden 12 bzw. 12' mit den einzelnen Wicklungsabschnitten, 5, 6 bzw. 5', 6' verbunden sind.
[0042] Figur 15 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie Figur 2, jedoch mit zwei Parallelzweigen 23, 24 in der Oberspannungswicklung 7.
[0043] In Figur 16 ist eine Ausführungsform dargestellt mit zwei Parallelzweigen 23, 24 in der Oberspannungswicklung 7 wie in Figur 15, jedoch mit einer anderen Elektrodenkonfiguration 33. Die Staffelung der Elektroden ist ungefähr wie in einer Kondensatordurchführung.
[0044] Jeweils paarig sind zwei von der Gürtellinie, auf der halben Wicklungshöhe gleich weit entfernt liegende Wicklungsabschnitte 5 bzw. 25 je einer Elektrode 33 zugeordnet. Dabei ergeben sich n/2 Elektroden, wenn n = Zahl der Wicklungsabschnitte ist, wobei die innere Elektrode die nächst äußere jeweils überdeckt, d.h. etwa zwei Wicklungsabschnitte länger ist.
[0045] Diese Ausführungsform ist speziell geeignet für größere Trockentransformatoren mit höheren Spannungen und erniedrigtem Isolationsniveau des Sternpunktes.
[0046] Figur 17zeigt eine Anordnung, bei der Elektroden 12, 22'die sich innerhalb eines Isolationstorus 9 galvanisch getrennt gegenüberliegen, mit den beiden außen und innen benachbarten, durch je einen Kühlkanal 8, 28 vom Isolationstorus getrennten Wicklungsabschnitten 5, 18 leitend verbunden sind. Zwischen den in Abstand getrennt gegenüberliegenden Elektroden 12,22' liegt eingebettet ein elektrisch leitfähiger, geerdeter Schirm 30. Derartige Schirme können aus Sicherheitsgründen angewendet werden. Ein.nicht geerdeter Schirm in oben genannter Konfiguration ist z.B. anwendbar für Meßzwecke.
[0047] Figur 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem in der Wicklungshöhe aus zwei axialen Teilen aufgebauten Isolationstorus 31, der praktisch fugenlos zusammengestellt werden kann. Ein Aufbau aus mehr als zwei axialen Teilen ist möglich. Weiter kann durch Wahl spezieller Ausführungsformen und Schirmteile 14', 14" in der Nähe der Teilfuge die elektrische Feldstärke der Fuge sehr niedrig gehalten werden. Dazu sind die Elektroden,12, welche als offene Ringflächen gestaltet sind, an ihren Kanten mit aufgesetzten, gerundeten Abschlußringen .26 versehen.
[0048] Außerdem ist dargestellt, daß der Schirm 14 über die Höhe in die zwei Teilschirme 14', 14", die hier jeweils für sich geerdet sind und in der Zeichnung auch mit gerundeten Abschlußringen 27 versehen sind, aufgeteiltist.
[0049] Figur 19 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem die endständigen Elektroden 34, 35 des obersten und untersten Wicklungsabschnittes 5 bzw. 36 um den Kopf bzw. Fuß der Oberspannungswicklung 7 herum zur Wicklung hin abgebogen sind, wobei auch diese Abbiegung an sich innerhalb eines entsprechend mit Flanschen herausgearbeiteten Isolationstorus 42 eingebettet ist. Der geerdete Schirm 14 ist normale ausgeführt.
[0050] Figur 20 zeigt eine Anordnung ähnlich der der Figur 19, jedoch mit entsprechend parallel zu den endständigen Elektroden der Oberspannungswicklung herumgebogenen Enden 37, 38 des Schirmes 14. Die Enden des Isolationstorus 42 sind ebenfalls entsprechend geformt.
[0051] Figur 21 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der der Figur 19, jedoch mit einem Isolationstorus 42, welcher an einem Ende ein zusätzliches, mit einer Teilelektrode 35' versehenes, abnehmbares Isolationsstück 39 enthält. Diese Teilelektrode 35' und die sich im Isolationstorus 42 befindende Teilelektrode 35" sind zusammen galvanisch mit dem-Wicklungsabschnitt 36 verbunden. Der Isolationstorus 42 hat am anderen Ende einen festen Flansch wie in den Figuren 19 und 20. Beide Isolationsteile, der Isolationstorus 42 und das Isolationsstück 39 werden im allgemeinen fugenlos zusammengesetzt, z.B. durch Verleimung unter Vakuum.
[0052] Figur 22 zeigt eine Anordnung mit Ober- und Mittelspannungswicklung 7 bzw. 15 und zwei Isolationstorussen 43 und 44. Der eine Torus 43 liegt zwischen Ober- und Mittelspannungswicklung und ist mit Elektroden 12, 22' beider benachbarter Wicklungen 7 und 15 bestückt. Der andere Torus 44 liegt zwischen Mittelspannungswicklung 15 und Kern 17, mit an der Wicklungsseite mit dieser Wicklung verbundenen Elektroden 22 und an der Kernseite mit einem geerdeten Schirm 14. Oberspannungsseitig sind endständige Elektroden 34, 35 des obersten und untersten Wicklungsabschnittes 5 bzw. 36 wie in Figur 19 abgebogen. Mittelspannungsseitig ist eine der endständigen Elektroden 34' im äußeren Isolationstorus 43 um den Kopf der Mittelspannungswicklung 15 herum zur Wicklung nach innen abgebogen. Eine der endständigen Elektroden 34" im inneren Isolationstorus 44 ist um den Kopf der Mittelspannungswicklung herum nach außen abgebogen.
[0053] Figur 23 zeigt eine Anordnung, ähnlich der der Figur 22, jedoch mit eingelassenen Erdelektroden 40, 41, die sich im außen liegenden Isolationstorus 43, zur besseren Spannungsbeherrschung gegen Ende befinden und die endseitig gegenüber den Wicklungen im Isolationstorus 43 eingelassen sind.
[0054] Figur 24 zeigt eine Wicklungsanordnung, ähnlich der der Figur 22, jedoch sind hier die unteren endständigen Elektroden 35, 46 und 47 zu den naheliegenden Wicklungen herum abgebogen Diese Elektroden sind anders als bei den oberen endständigen Elektroden 35', 35", 46', 46" bzw. 47', 47". Die Elektrodenteile sind paarweise galvanisch verbunden mit den untersten Wicklungsabschnitten 36 bzw. 19 der an den Elektroden naheliegenden Ober- bzw. Mittelspannungswicklung 7, 15.
[0055] Der äußere Isolationstorus 43 hat am unteren Ende zwei zusätzliche, an den Torus genau anliegende Isolationsstücke 39, 39' in die jeweils ein herabgebogenes Teil 35' bzw. 46' des endständigen, mit der Ober- bzw. Mittelspannungswicklung verbundenen Teilelektroden-\ paares eingebettet ist; dagegen hat der innere Isolationstorus 44 am unteren Ende nur ein zusätzliches, an den Isolationstorus 44 genau anliegendes Isolationsstück 45, in dem sich das abgebogene Teil 47' des endständigen, mit der Mittelspannungswicklung verbundenen Teilelektrodenpaares befindet.
[0056] Die in den Wicklungsanordnungen nach den Figuren 18, 21 und 24 gezeichneten Isolationstorusausführungen mit axialer Teilung bzw. an den Enden des Torus genau anliegenden Isolationsstücke werden dann verwendet, wenn dies notwendig ist für die Montage der Wicklungen.
[0057] Die in den Figuren 21 und 24 angegebenen zusätzlichen Isolationsstücke 39, 39' und 45 können auch beidseitig der Isolationstorusse 42, 43 und 44 angebracht werden.
[0058] Figur 25 ist eine Wicklungsanordnung ähnlich der der Figur 8. In die Masse des Isolationstorus 48 ist neben den mit der Oberspannungswicklung 7 galvanisch verbundenen Elektroden 22'noch eine diesen Elektroden in Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegende Wicklung, in diesem Fall eine Regelwicklung 49, eingebettet angeordnet, die ohne Elektroden ausgeführt ist. Die Regelwicklung 49 hat Anzapfungen 50, welche mit einem Stufenschalter (nicht dargestellt) verbunden sind, zur Regelung der Spannung unter Last.
[0059] Auch in Figur 26 ist eine Erweiterung der bisherigen Ausführungsmöglichkeiten dargestellt. Wie in den Figuren 10 bis 13, sind bei dieser Anordnung die Elektroden 12, 52 überlappend zur Verbesserung der Stoßspannungsverteilung über der Oberspannungswicklung ausgeführt. Im Gegensatz zu der in den Figuren 10 bis 13 gegebenen Anordnung mit den Wicklungsabschnitten galvanisch verbundener Elektroden, die in der Reihenfolge nach direkt miteinander kapazitiv gekoppelt sind, findet die kapazitive Kopplung zwischen benachbarten, mit den Wicklungsabschnitten galvanisch verbundener Elektroden 12 bei der Ausführungsform gemäß Figur 26 statt durch eine an den Elektroden 12 benachbart angeordnete, damit galvanisch nicht verbundene Reihe von einander isolierter Elektroden 52. Im vorliegenden Fall erfolgt die Isolation zwischen Ober- und Unterspannung in den Isolationstorus zwischen der Reihe der in den Isolationstorus eingebetteten Elektroden 12, 52 und einem geerdeten Schirm 14, der ebenfalls in den Isolationstorus 51 eingebettet ist. Diese Elektroden 52 sind vorzugsweise auch als nicht-geschlossene Kreisringe ausgeführt.
1. Wicklungsanordnung für Transformatoren und dergleichen,
- mit wenigstens einer um einen Kern angeordneten Wicklung und
- mit wenigstens einem Isolationstorus
- in dessen Masse wenigstens von einer benachbarten Wicklung ausgehend mit dieser
galvanisch verbundene Elektroden zur elektrischen Feldstärkeentlastung zwischen Wicklung
und Elektroden eingebettet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Elektroden (12, 12', 12", 12"', 12"", 21,
22, 22', 32, 33, 34, 34', 34'', 35, 35', 35", 46', 46'', 47', 47'') verbundene Wicklung
des Transformators oder dergleichen gasgekühlt ist,
und dadurch, daß die Wicklung (7, 15, 20) über die Wicklungshöhe in einzelne Wicklungsabschnitte
(5, 5'; 6, 6'; 18, 19, 25, 36) aufgeteilt und jeder der Abschnitte mit einer Elektrode
verbunden ist.
2. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der eingebetteten
Elektroden (12, 12', 12", 12"', 12"", 21, 22, 22', 32, 33, 34, 34', 34", 35, 35',
35'', 46', 46'', 47', 47'') danach hinreichend bemessen ist, daß bei den wicklungsspezifischen
vorkommenden Spannungen (Dauerbelastungsspannungen und Prüfspannungen), elektrische
Durchschläge zwischen benachbarten Elektroden, die mit Wicklungsabschnitten der gleichen
Wicklung (7, 15, 20) verbunden sind, und zwischen diesen Elektroden und nicht mit
dieser Wicklung verbundenen, benachbarten Elektroden, oder Schirmen, nicht stattfinden.
3. Wicklungsanordnung nach'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden
als offene Kreisringabschnitte oder offene Kreisringe gestaltet sind.
4. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden
sich in Wicklungsachsenrichtung randseitig überlappen (vgl. Figur 10 bis 14).
5. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine
der Wicklungen aus zwei, auf beiden Seiten der Gürtellinie (auf der halben Wicklungshöhe)
liegenden Parallelzweigen aufgebaut ist, und daß die Elektroden (12) jeweils paarig
zwei von der Gürtellinie gleich weit entfernt liegenden, zu verschiedenen Parallelzweigen
gehörenden Wicklungsabschnitten (5, 25), deren Gesamtzahl n ist, .zugeordnet sind,
wobei sich eine Anzahl von n/2 Elektroden ergibt, von denen die innere die nächst
äußere jeweils überdeckt (Figur 16).
6. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte je einer
Wicklung auf der Innen- und auf der Außenseite der Wicklung mit Elektroden (22, 22')
versehen sind, die in entsprechende, getrennte konzentrische Isolationstorusse (9,
29) eingebettet sind (Figur 7).
7. Wicklungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden (12,
22'), die sich innerhalb eines Isolationstorus (9). galvanisch getrennt gegenüberliegen,
mit den beiden außen und innen benachbarten, zu zwei verschiedenen Wicklungen (7,
15) gehörenden Wicklungsabschnitten (5, 6, 18, 19) galvanisch verbunden sind (Figur
7).
8. Wicklungsanordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden
(12) an ihren Kanten abgerundet oder mit aufgesetzten, gerundeten Abschlußringen (4)
versehen sind (Figur 3).
9. Wicklungsanordnung nach Ansprüchen 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in
die Masse des Isolationstorus (9, 29, 42, 44), den Elektroden (12, 12', 12'', 12''',
12'''', 22, 32, 33) in Abstand getrennt galvanisch gegenüberliegend, ein elektrisch
leitfähiger, unmagnetischer, nicht geschlossener Schirm (14) eingebettet ist, der
geerdet oder gegebenenfalls mit einer benachbarten Wicklung oder mit einem Meßkreis
verbunden ist.
10. Wicklungsanordnung nach Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Masse des Isolationstorus (9) zwischen den Elektroden (12, 22') die die mit außen
und innen benachbarten, zu zwei verschiedenen Wicklungen (7, 15) gehörenden Wicklungsabschnitten
(5, 18) galvanisch verbunden sind, ein Schirm (30) angeordnet ist (Figur 17).
11. Wicklungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (34, 34', 34'', 35, 35', 46', 47')
des obersten oder untersten Wicklungsabschnittes um den Kopf bzw. Fuß einer der Wicklungen
hin abgebogen ist (Figuren 19, 20, 21, 22, 23, 24).
12..Wicklungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens an einem Kopfende des Isolationstorus (43) eine geerdete
Elektrode (40, 41) in der Isolationsmasse eingebettet ist (Figur 23).
13. Wicklungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in die Masse des Isolationstorus (42), den Elektroden (12, 34,
35) im Abstand galvanisch getrennt gegenüberliegend ein Schirm (14) eingebettet ist,
der direkt um den Kopf bzw. Fuß einer der Wicklungen abgebogen ist, gegebenenfalls
um eine der abgebogenen. mit einer der endständigen Wicklungsabschnitte (5, 36) verbundenen
Elektroden (34, 35) (Figur 20).
14. Wicklungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Isolationstorus (31) mit eingebetteten Elektroden (12), gegebenenfalls
mit Schirm aus axialen Teilen (14', 14'') aufgebaut ist, welche fugenlos zusammengesetzt
sind, und deren Ausführungsformen der Elektroden (12, 26) und Schirme ( 14', 14",
27) in der Nähe der Teilfuge bzw. Teilfugen so gewählt sind, daß die elektrische Feldstärke
in der Fuge sehr niedrig ist (Figur 18).
15. Wicklungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Isolationstorus (42, 43, 44) am oberen oder unteren Ende oder
beiden Enden mit einem oder mehreren an dem Isolationstorus anliegenden und damit
zusammengefügten, zusätzlichen Isolationsstücken (39, 39', 45) ausgeführt ist, in
die um die Wicklungsenden abgebogene Teilelektroden (35', 46', 47) eingebettet sind,
mit denen benachbarte Wicklungsabschnitte (36, 8) galvanisch verbunden sind (Figur
21 und 24).
16. Wicklungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Masse des Isolationstorus (48), den Elektroden (22') in Abstand galvanisch
getrennt gegenüberliegend, eine Wicklung (49) eingebettet ist, die ohne Elektroden
ausgeführt ist (Figur 25).
17. Wicklungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Masse des Isolationstorus (51), den galvanisch mit den Wicklungsabschnitten
(5, 6) verbundenen Elektroden (12') wicklungsabseitig naheliegend, weitere, diese
Elektroden (12') in Wicklungsachsenrichtung überlappende, nicht galvanisch verbundene
Elektroden (52) eingebettet sind (Figur 26).