Schirmkörper für Joche von Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen

Abstract

 Derartige Schirmkörper (6) sind üblicherweise aus mehreren Isolierstofflagen (9, 12, 13, 14) und einer Leitpapiereinlage (10, 11) aufgebaut und dienen der Schirmung der Stufenkanten eines Joches (4) gegen Stirnflächen bzw. Endschirmringe von Wicklungen (2). Erfindungsgemäß ist die Leitpapiereinlage (10) galvanisch von allen ihr benachbarten gegeneinander Spannung führenden Teilen (2, 4) getrennt und ist die Leitschicht (11) in der Leitpapiereinlage (10) hochohmig und frei von Spannungsausgleichsleitern. Dabei ist das von der Leitpapiereinlage (10) geführte elektrische Potential rein kapazitiv durch die räumliche Lage der leitenden Schicht (11) bestimmt. Derartige Schirmkörper (6) sind besonders günstig und wirtschaftlich in Transformatoren mit Nennspannungen von 100 kV und mehr einsetzbar und verbessern deren Betriebssicherheit, da keine besonderen Leiter zu ihrer Erdung erforderlich sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Schirmkörper aus mehreren Isolierstofflagen mit einer Leitpapiereinlage für Joche von gestuft lamellierten Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen zur Schirmung der Jochstufenkanten gegen Stirnflächen bzw. Endschirmringe von Wicklungen.

[0002] Entsprechend den in den deutschen Patentanmeldungen P 30 10 255.7 und P 30 22 070.3 beschriebenen Schirmkörper sind diese üblicherweise aus mehreren Lagen von Isolierstoffen aufgebaut, zwischen denen mindestens eine Schicht aus elektrisch leitendem Werkstoff vorgesehen ist. Diese elektrisch leitenden Schichten sind bei den bekannten Anordnungen mit einem sie abdeckenden niederohmigen Gitter aus ebenfalls elektrisch leitendem Werkstoff verbunden, um dadurch das Auftreten von Spannungsdifferenzen innerhalb der zur Schirmung vorgesehenen Schicht aus elektrisch leitendem Werkstoff zu verhindern. Diese Gitter sind üblicherweise aus Kupferlitze oder Kupfergewebeband hergestellt und mit einem Anschlußleiter aus dem eigentlichen Schirmkörper herausgeführt, sowie galvanisch mit dem abzuschirmenden Bauteil verbunden.

[0003] Nachteilig ist bei diesen Anordnungen der nicht unwesentliche Aufwand zur Einbringung dieses niederohmigen Gitters und dabei insbesondere die mechanische Sicherung des aus.dem Schirmkörper herausgeführten Anschlußleiters. Darüber hinaus bewirkt gerade dieser Anschlußleiter eine Inhomogenität im elektrischen Feld und erfordert aufgrund seiner vergleichsweise niedrigen mechanischen Festigkeit und seiner schwachen Verankerung im Schirmkörper besondere Vorsichtsmaßnahmen während des Zusammenbaus des zu schirmenden Eisenkerns mit den zugehörigen Wicklungen.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Transformatoren und Drosselspulen für deren den Wicklungen zugekehrte Jochteile einen Schirmkörper zu schaffen, der sowohl einfach herzustellen als auch ohne Komplikationen einbaubar ist und dabei die an ihn gestellten physikalischen Anforderungen gut erfüllt.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Schirmkörper der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Leitpapiereinlage galvanisch vollständig von allen benachbarten und gegeneinander Spannung führenden Teilen getrennt ist, daß die Leitschicht in der Leiteinlage hochohmig und frei von Spannungsausgleichsleitern ist, daß das von der Leiteinlage geführte elektrische Potential rein kapazitiv durch das Verhältnis des Abstandes Jocheisen - Leitpapiereinlage zu dem Abstand Leitpapiereinlage - Stirnfläche bzw. Endschirmring der Wicklungen eingestellt ist und daß die Ränder der Leitpapiereinlage auf allen Seiten gegenüber den Rändern der übrigen Isolierstoffschichten zurückstehen.

[0006] Nach vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die Isolierstofflage zwischen dem Jocheisen und der Leitpapiereinlage einschichtig ist und daß die Leitpapiereinlage auf der dem Jocheisen abgekehrten Seite mit elektrisch leitendem Werkstoff beschichtet und auf dieser Seite durch eine unbeschichtete Papierlage abgedeckt ist.

[0007] Vorteilhaft überdeckt die Leitpapiereinlage in Umfangsrichtung des Joches außer dem mittleren Blechpaket nach beiden Seiten wenigstens drei Stufen und ist sie in Längsrichtung des Joches jeweils an die Durchdringungslinie des Joches mit einem Kernschenkel angepaßt.

[0008] Zur sicheren Fixierung der Leitpapiereinlage ist diese mit wenigstens einer ihrer benachbarten Isolierstofflagen punktweise verklebt und sind die stufenparallelen Ränder des Schirmkörpers in Richtung auf das Joch abgebogen. Die stufenparallelen Ränder der Isolierstofflagen sind gemäß einem weiteren Fortbildungsmerkmal der Erfindung von im Abstand zueinander angeordneten, die Ränder umfassenden Kappen zusammengehalten.

[0009] Der erfindungsgemäß ausgebildet Schirmkörper ist sehr vorteilhaft, denn er ist aufgrund seines einfachen Aufbaus auch einfach herstellbar und gewährleistet in Folge von nicht erforderlichen Anschlußleitern eine extrem große Betriebssicherheit.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch ein Joch eines Transformators mit mehreren bewickelten Kernschenkeln und

Fig. 2 eine Einzelheit bei X in Fig. 1 in sehr stark vergrößertem Maßstab.

[0011] Ein Kernschenkel 1 trägt Wicklungen 2 mit einer stirnseitigen Isolierung 3. Der Kernschenkel 1 ist in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem unteren Joch 4 so verzahnt, daß sich das untere Joch 4 und der Kernschenkel 1 gegenseitig mechanisch halten und stützen. Die hierzu erforderlichen Preßkräfte sind in üblicher Weise durch Bandagen und/oder Preßeisen und/oder Preßbolzen aufgebracht.

[0012] Seitlich anschließend an die beiden Längsseiten des unteren Joches 4 sind Platten 5 aus Isolierwerkstoff vorgesehen, deren den Wicklungen 2 zugekehrte Oberflächen zusammen mit der wicklungsseitigen Oberfläche des unteren Joches 4 den Wicklungstisch bilden, auf dem die Wicklun_- gen 2 in nicht dargestellter Art und Weise nach unten abgestützt sind. Diese Platten 5 überdecken dabei die weiter außen liegenden Blechpakete des im Querschnitt stufenförmig an eine vorgegebene Kurvenform angepaßten lamellierten unteren Joches 4.

[0013] In Folge der üblichen Erdung des unteren Joches 4 und der auf Hochspannungspotential liegenden Wicklungen 2 besteht zwischen diesen beiden Baugruppen ein erheblicher Potentialunterschied, zu dessen leichterer und sichererer Beherrschung zumindest bei sehr hohen Nennspan-. nungen sowohl die Wicklungen 2 als auch das Stufen aufweisende untere Joch 4 mit großflächigen Abschirmungen versehen sind. Die wicklungsseitige Abschirmung ist beim Ausführungsbeispiel in nicht näher dargestellter Art und Weise in die stirnseitige Isolierung 3 der Wicklungen eingebaut.

[0014] Zur Abschirmung des unteren Joches 4 dient ein Schirmkörper 6, der im Zwischenraum zwischen den Platten 5 über dem unteren Joch 4 angeordnet ist. Zur mechanischen Unterstützung des dünnwandig ausgeführten Schirmkörpers 6 dienen Füllkörper 7 und 8, die die von den Stufen des unteren Joches 4 und dem Schirmkörper 6 eingeschlossenen Stufenräume ausfüllen. Die Füllkörper 7 und 8 sind beispielsweise aus Holz, Preßspan oder Preß-. holz hergestellt.

[0015] Fig. 2 zeigt in stark vergrößertem Maßstab den schichtweisen Aufbau des Schirmkörpers 6 aus Isolierstofflagen. Diese Isolierstofflagen bestehen beginnend auf der dem unteren Joch 4 zugekehrten Seite des Schirmkörpers 6 aus einer Schicht etwa 1 mm starken Preßspans 9, gefolgt von einer 0,145 mm starken Schicht Leitpapiers 10 mit einer der Wicklung 2 zugekehrten leitenden Auflage 11, die wiederum von einer 0,145 mm starken Papierschicht bedeckt ist. Über diesen Schichten sind beim Ausführungsbeispiel noch jeweils 1 mm starke Schichten aus Preßspan 13 und 14 vorgesehen. Zur gegenseitigen Lagesicherung der einzelnen Schichten sind mindestens die Papierlagen 10 und 12 punktweise miteinander verklebt.

[0016] Die leitende Auflage 11 selbst ist sehr dünn und dadurch verhältnismäßig hochohmig. Da ein wesentlicher Teil der leitenden Auflage 11 in einem Abstand von 1,145 mm über dem Hauptblechpaket des unteren Joches 4 liegt und der Abstand der leitenden Auflage 11 von der Stirnseite der Wicklungen 2 sehr viel größer ist, führt die leitende Auflage 11 aufgrund kapazitiver Kopplung praktisch das Potential des unteren Joches 4, ohne galvanisch mit diesem verbunden zu sein. Dadurch ist es möglich, auch auf ein niederohmiges Anlenkgitter für die leitende Auflage 11 zu verzichten.

[0017] Wie darüber hinaus Versuche gezeigt haben, ergibt sich ein besonders günstiger Feldverlauf, wenn die zur Jochachse parallelen Längskanten des Schirmkörpers 6 um etwa 90° abgebogen sind und sich mit ihren Rändern an eine Stufenkante des unteren Joches 4 anlegen.

Ansprüche

1. Schirmkörper aus mehreren Isolierstofflagen und einer Leitpapiereinlage für Joche von gestuft lamellierten Eisenkernen von Transformatoren und Drosselspulen zur Schirmung der Jochstufenkanten gegen Stirnflächen bzw. Endschirmringe von Wicklungen, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Leitpapiereinlage (10) galvanisch vollständig von allen benachbarten und gegeneinander Spannung führenden Teilen (2, 4) getrennt ist,

- daß die Leitschicht (11) in der Leitpapiereinlage (10) hochohmig und frei von Spannungsausgleichsleitern ist,

- daß das von der Leiteinlage (10) geführte elektrische Potential rein kapazitiv durch das Verhältnis des Abstandes Joch (4) - Leitpapiereinlage (10) zu dem Abstand Leitpapiereinlage (10) - Stirnfläche bzw. Endschirmring der Wicklungen (2) eingestellt ist und

- daß die Ränder der Leitpapiereinlage (10) auf allen Seiten gegenüber den Rändern der übrigen Isolierstoffschichten (9, 12, 13, 14) zurückstehen.

2. Schirmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstofflage (9) zwischen dem Joch (4) und der Leitpapiereinlage (10) einschichtig ist.

3. Schirmkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch geknnzeichnet daß die Leitpapiereinlage (10) auf der dem Joch (4) abgekehrten Seite mit elektrisch leitendem Werkstoff (11) beschichtet und auf dieser Seite durch eine unbeschichtete Papierlage (12) abgedeckt ist.

4. Schirmkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitpapiereinlage (10) und die auf deren beschichteter Seite liegende Papierlage (12) jeweils 0,145 mm stark sind und daß alle anderen Isolierstofflagen (9, 13, 14) aus etwa 1 mm starkemPapier oder Preßspan bestehen.

5. Schirmkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitpapiereinlage (10) in Umfangsrichtung des Joches (4) außer dem mittleren Blechpaket nach beiden Seiten wenigstens drei Stufen abdeckt.

6. Schirmkörper nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitpapiereinlage (10) in Längsrichtung des Joches (4) jeweils an die Durchdringungslinie des Joches (4) mit einem Kernschenkel (1) angepaßt ist.

7. Schirmkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Leitpapiereinlage (10) mit wenigstens einer ihrer benachbarten Isolierstofflagen (9, 12, 13, 14) punktweise verklebt ist.

8. Schirmkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die stufenparallelen Ränder des Schirmkörpers (6) in Richtung auf das Joch (4) um etwa 90° abgebogen sind.

9. Schirmkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die stufenparallelen Ränder der Isolierstofflagen (9, 10, 12, 13, 14) von im Abstand zueinander angeordneten, die Ränder umfassenden Kappen zusammengehalten sind.

Zeichnung