DE875824C

DE875824C - Oil-insulated tube winding made of disc coils for high-voltage transformers

Info

Publication number: DE875824C
Application number: DES4682D
Authority: DE
Inventors: Richard Dr-Ing Elsner; Karl Hurrle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-10-28
Filing date: 1941-10-28
Publication date: 1953-05-07

Description

Aus Scheibenspulen aufgebaute ölisolierte Röhrenwicklung für Hochspannungstransformatoren Trifft bei aus Scheibenspulen aufgebauten RöhrenwickIungen von Hochspa.nnungstran.sformatoren:oder Drosselspulen von der Freileitung kommend :eine überspann@ungswelle auf die Hochspannungswicklung, so stellt sich bekanntlich längs solcher Wicklungen eine Anfangsspannungsverteilung ein, die je nach dem Verhältnis der Erdkapazität zur Querkapazität der einzelnen ScheibenspuIen mehr oder minder von der .anzustrebenden linearen Spannungsverteilung abweicht. Der sich ergebende mehr oder weniger steile Verlauf der Anfangsspannungsverteilung bedangt für die im Eingangsgebiet der Hochspannungswicklung liegenden Spulen eine erhöhte Beanspruchung und erfordert demgemäß für dieses Gebiet verstärkte Isolierung, z. B. Windungsauftrag. Abgesehen von diesem reinen Mehraufwand an Isolierstoff, verschlingt diese zusätzliche Isolierung kostbaren Raum. Nun zwingt aber die Profilgängigkeit großer Leistungseinheiten zu besonders gedrängter Baluart, d. h. die Abstände zwischen Hochspannungs- und Niederspannungswicklungen wie auch zwischen Hochspannungswicklung und Erde müssen weitgehend verkleinert werden. Diese Verkleinerung der Abstände bringt eine Vergrößerung der Erdkapazitäten der einzelnen Hochspannungsspulenelemente und damit eine steilere Anfangsspa,nnungsverteilung. Die Spulenbeanspruchung wird hierdurch erhöht, und dies bedeutet eine Verstärkung :der Windungs- bzw. Spulenisolation. Diese ist aber im gegebenen Raum nicht immer oder nur sehr schwer anzubringen.Oil-insulated tubular winding made up of disc coils for high-voltage transformers Applies to tube windings of high-voltage transformer transformers made up of disc coils: or Choke coils coming from the overhead line: an overvoltage wave on the high voltage winding, as is known, an initial voltage distribution arises along such windings one that depends on the ratio of the earth capacitance to the transverse capacitance of each Disk coils more or less depend on the linear stress distribution to be striven for deviates. The resulting more or less steep course of the initial stress distribution requires one for the coils located in the entrance area of the high-voltage winding increased stress and accordingly requires reinforced insulation for this area, z. B. Winding order. Apart from this pure additional expenditure on insulating material, This additional insulation takes up valuable space. But now the profile enforces large power units to particularly crowded baluart, d. H. the distances between High voltage and low voltage windings as well as between high voltage windings and earth must be largely reduced in size. This reduction of the distances brings an increase in the earth capacities of the individual high-voltage coil elements and thus a steeper initial voltage distribution. The coil stress becomes thereby increased, and this means a gain : the winding or coil insulation. However, this is not always or only very much in the given space difficult to install.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, wie man trotz der angestrebten Verkleine,-rtmg der Abstände im Gesamtwicklungsaufbau, z. B. in . den Streukanälen, dennoch :die Anfangsspannungsverteilung bei laus Scheibenspulen aufgebauten Röhrenwicklungen verflachen und günstiger gestalten kann,.The object of the invention is to show a way how you can despite the Desired reduction, -rtmg of the distances in the overall development structure, z. Am . the Stray channels, however: the initial voltage distribution with laus disk coils built up Can flatten tube windings and make them cheaper.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß man an allen Stellen, wo Öl, sei es allein oder als Tränkmittel, Zwischenmedllum der Spulenquerkapazität ist, ein. Öl hoher Dielektrizitätskonstante verwendet, dagegen ein Öl niedriger Dielektri,-zitätskonstante überall -dort, wo dieses allrein Moder als Tränkmittel Zwischenmedium der Spulenerdkapazität ist. Bei vollkommen verschalten Wicklungen wird man das Öl höherer- Dielektrizitäts@ konstante gleichzeitig als Kühlmittel benutzen, das aber vom übrigen, die Wicklung umgebenden Isolieröl getrennt ist. Zweckmäßig läßt man ' .das Öl höherer Dielektrizitätskonstante durch die Wicklung strömen, Sind dagegen die Wicklungen nur auf einer Mantelfläche mit festem Isolierstoff verschalt, oder sind sie auf beiden Seiten frei, dann ist, um auch hier zu einer Trennung des Öles höherer Dielektrizitätskonstante vom übrigen Isolieröl zu kommen, es nötig, die.nach der offenen Wicklungsseite mündenden Schlitze und Offnungen der Spulen nun festem Isolierstoff, vorzugsweise mit solchem höherer Dielektrizitätskonstante, zu verschließen, so daß ein Übertritt des inneren Öles in das äußere Öl nicht stattfinden kann.According to the invention, this is achieved in that at all points where oil, be it alone or as an impregnating agent, is the intermediate medium of the coil transverse capacitance is a. Oil with a high dielectric constant is used, whereas an oil with a lower dielectric constant is used Dielectric constant, -zitätskonstante everywhere, where this all-pure mold as an impregnating agent Intermediate medium is the coil earth capacitance. With completely interconnected windings One becomes the oil of higher dielectric constant at the same time as coolant but which is separate from the rest of the insulating oil surrounding the winding. It is advisable to let the oil with a higher dielectric constant pass through the winding If, on the other hand, the windings only flow on a jacket surface with solid insulating material boarded up, or if they are free on both sides, then in order to become one here too Separation of the oil with a higher dielectric constant from the rest of the insulating oil, it is necessary that the slots and openings of the Coils now made of solid insulating material, preferably with such a higher dielectric constant, to close so that the inner oil does not pass into the outer oil can.

Demgegenüber wird der Raum zwischen Hochspann'ungs- und Niederspannungswicklung- und zwischen Hochspannungswicklung und Erde zwecks Erzielung kleiner Erdkapazitäten mit Isolierstoff niedriger Dielektrizitätskonstante ausgefüllt. Bei voll ausgefüllten Räumen kann der zum Ausfüllen verwendete feste Isolierstoff noch mit Öl niedriger Dielektrizitätskonstante :getränkt sein. Bei nicht voll ausgefüllten Räumen, also bei solchen Räumen, bei .denen fester Isolierstoff und Kanäle miteinander abwechseln, kann durch diese Kanäle Öl niedriger D:ielektrizitätskonstante hindurchgeleitet werden.In contrast, the space between the high-voltage and low-voltage winding and between the high-voltage winding and earth for the purpose of achieving small earth capacities filled with insulating material with a low dielectric constant. When fully completed The solid insulating material used for filling can be cleared even less with oil Dielectric constant: to be soaked. If the rooms are not fully filled, that is in such rooms where solid insulating material and ducts alternate with one another, oil with a low dielectric constant can be passed through these channels will.

Die Zeichnung zeigt in :den Fig. i bis ¢ verschiedene Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung rausgeführten Wicklungsanordnungen.The drawing shows in: FIGS. I to ¢ different exemplary embodiments of winding arrangements carried out according to the invention.

In Fig. i sind mit i die einzelnen Schezbenspulenelemente bezeichnet, aus denen die Hochspannungswicklung aufgebaut ist. Mit 2 ist :die gleichfalls paus einzelnen Scheibenspulen bestehende Niederspannungswicklung angedeutet. 3 ist der Eisenkern. Sowohl die Hochspannungs- als ,auch die Niederspannunlgswzcklung sind auf ihrer ganzen Außenfläche mit Isolationsbelägen ¢ bzw. 5, z. B. aus Papier od; dgl., eingeschlagen. 6 sind aus Isolierstoff bestehende Rohrstutzen, die in die beiden Stirnseiten der Isolation 5 der Hochspannungswicklung einmünden. Sie sind mit einer weiteren Rohrleitung 7 verbunden, die bei 8 und 9 durch den mit Isolierflüssigkeit niederer Delektrizitätskonstante gefüllten Transformatorhehälter i o dicht hindurchgeführt ist. Im Zuge der Rohrleitung ist bei i i eine Pumpe eingebaut, die das Umwälzen des im Innern der Hochspannungswicklung befindlichen Öles höherer Dielektrizitätskonstante bewirkt. Dias den Behälter i o ausfüllende Isolieröl niedriger Dielektrizitätskonstante, in :dem der gesamte aktive Transformatorteil sitzt, kann gleichfalls in geeignefter Weise zum Zweck der Kühlurig umgewälzt werden,. Damit das im Innern der Hochspannungswicdungeingeschlossene Öl hoher Dielektrizitätskonstantedurch die Spule strömen und diese kühlten kann, massen :die einzelnen Spulenelemente i D:urchtrittslanäle 13 -haben, die beliebig angeordnet sein können. Selbstverständlich können. an dem. Wicklungsstirnseiten in üblicher Weise auch Strahlungsringe vorgesehen sein. Wenn diese hohl ausgebildet sind; können sie als Sammelkammer bei der Ölführung dienen. Unter Umständen kann auch die Niederspannungswicklung in gleicher Weise isoliert und gekühlt sein wie die Hochspannungswicklung. In diesem Fall sind :die von den beiden Wicklungen abgehenden Kühlrohrleitungen zu einer gemeinsamen Pumpe geführt. In die Pumpenleitung kann selbstverständlich ein Kühl- und zur Ölreinigung auch ein Filtersystean eingesetzt sein.In Fig. I, i denotes the individual coil elements from which the high-voltage winding is constructed. With 2: the low-voltage winding, which also consists of individual disc coils, is indicated. 3 is the iron core. Both the high voltage as well as the Niederspannunlgswzcklung are on their entire outer surface with insulation coverings [or 5, z. B. made of paper od; like., struck. 6 are pipe sockets made of insulating material, which open into the two end faces of the insulation 5 of the high-voltage winding. They are connected to a further pipeline 7 , which at 8 and 9 is passed tightly through the transformer container filled with insulating liquid of low dielectric constant. In the course of the pipeline, a pump is installed at ii, which causes the oil with a higher dielectric constant to be circulated inside the high-voltage winding. The insulating oil of low dielectric constant filling the container, in which the entire active transformer part sits, can also be circulated in a suitable manner for the purpose of cooling. So that the oil of high dielectric constant enclosed in the interior of the high-voltage winding can flow through the coil and cool it, the individual coil elements i D: have passage lanes 13 which can be arranged as desired. Of course you can. to the. The end faces of the winding can also be provided in the usual way with radiation rings. If these are hollow; they can serve as a collection chamber for the oil supply. Under certain circumstances, the low-voltage winding can also be insulated and cooled in the same way as the high-voltage winding. In this case: The cooling pipes going out from the two windings are led to a common pump. A cooling system and a filter system for oil cleaning can of course be inserted into the pump line.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, beidem die aus einzelnen Scheibenspulen i bestehende Hochspammngswicklung nur von drei Seiten, nämlich der Innenseite und den beiden Stirn leiten, von einem Isolationsbelag 15 umgeben ist. Auf der äußeren Mantelfläche münden die zwischen den einzelnen Spulen i befindlichen Kühlkanäle 16 in das diej Wicklung umgebende Isolieröl des Transformatorbehälters. Damit das im Wicklungsinnern befindliche Isolieröl höherer Dieiektrizitätskonstiante nicht in das Isolieröl des Behälters übertreten kann, sind ,gemäß der Erfindung die Kanäle 16 auf ihrer Außenseite bei 17 mit festem Isolierstoff verstopft. Dieses laann selbst eine höhere DI:elektrizitätskonstante haben oder mit Öl hoher Dielektrizitätskonstante getränkt sein.Fig. 2 shows an embodiment example in which the lead of individual pancake coils i Hochspammngswicklung existing only on three sides, namely the inner side and the two end, is surrounded by an insulation coating 1. 5 On the outer circumferential surface of the surrounding between the individual coils located i cooling ducts 1 6 in the insulating DieJ winding lead of the transformer tank. In order that the insulating oil of higher dielectric constant located in the inside of the winding cannot pass into the insulating oil of the container, according to the invention the channels 1 6 are clogged on their outside at 17 with solid insulating material. This can itself have a higher DI: electric constant or be soaked in oil with a high dielectric constant.

Der Umlauf des inneren Kühlmittels der Wicklung .geht über die Rohrleitung 18, die an die stirnseitige Wicklungsisolation angeschlossen ist.The circulation of the inner coolant of the winding. Goes through the pipeline 1 8, which is connected to the end winding insulation.

Die Fig.3 zeigt einen Wicklungsaufbau, bei dem der im Streukanal zwischen Hochspannungs- und Niederspannungswicklung reingebrachte feste Isolierstoff 21 :den Streukanal nicht völlig ausfüllt, sondern sowohl gegenüber der Hochspannungswicklung als auch gegenüber der Niederspannungswicklung Zwischenräume 22 frei läßt- Durch diese Kanäle kann das flüssige Behälttermeclum, das beispielsweise aus Öl niedriger Dielektrizitätskonstante besteht, frei strömen. Die Hochspannungswitcklung besteht wieder aus einzelnen Scheibenspulen 23 und ebenso :die Niederspannungswicklung aus den Scheibenspulen 2q,. Auf den Wicklungsstirnseiten sind mit Isolierstoff 25 eingeschlagene hohle Strahlungsringe26 vorgesehen. Auf ihren Außenseiten sind die beiden Wicklungen nicht mit festem Isolierstoff eingeschlagen. Um nun auch bei düeser Wicklungsanordnung den Wicklungsinnenraum, der gemäß der Erfindung mit Öl hoher Dielektrizitätsfkonstante angefüllt sein soll, gegen das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweisende flüssige Behältermedium. abzuschließen, sind die zwischen den einzelnen Scheibenspulen befindlichen Kanäle 27 auf beiden Wicklungsseiten bei 28 und 29 mit festem Isolierstoff dicht verstopft. Das im Wicklungsinnern befindliche Isolieröl strömt über die in den einzelnen Spulen vorgesehenen Durchtrittskanäle 3o und die in :den Strahlungsringen 26 angebrachten Öffnungen 3 i hindurch und wird über eine nicht weiter dargestellte Rohrleitung der Wicklung wieder zugeführt.3 shows a winding structure in which the in the scattering channel between High-voltage and low-voltage winding brought in solid insulating material 21: den The stray channel is not completely filled, but both opposite the high-voltage winding as well as gaps 22 with respect to the low-voltage winding - through these channels can lower the liquid container term, for example from oil Dielectric constant exists, flow freely. The high voltage switch exists again from individual disc coils 23 and likewise: the low-voltage winding off the disc coils 2q ,. On the winding front sides 25 are wrapped with insulating material hollow radiation rings26 are provided. On their outsides are the two windings not hammered in with solid insulating material. To now also with this winding arrangement the Winding interior, which according to the invention with oil of high dielectric constant should be filled, against the one having a lower dielectric constant liquid container medium. to be completed are those between the individual disc coils located channels 27 on both winding sides at 28 and 29 with solid insulating material tightly clogged. The insulating oil inside the winding flows over the in the individual coils provided through channels 3o and in: the radiation rings 26 attached openings 3 i therethrough and is not shown any further Pipeline fed back to the winding.

Wenn die Wicklungsanordnung aus Mehrfachspiralen gemäß Fig. ¢ besteht, wird man die Spiralen 4o im Abstand voneinander anordnen, so daß das im Wicklungsinnern fließende Öl hoher Dielektrizitätskonstante in den dadurch geschaffenen axialen Kanälen ¢i frei strömen kann.If the winding arrangement consists of multiple spirals according to Fig. one will arrange the spirals 4o at a distance from one another, so that the inside of the winding flowing oil of high dielectric constant in the axial Channels ¢ i can flow freely.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man mit einfachen und billigen Mitteln in der Lage ist, die Querkapazität, insbesondere die der Hochspannungswicklung, ohne Änderung der Abmessungen der Wicklung selbst so erhöhen kann, daß eine merkliche Verflachung der Anfangssp.annungs.verteil@ung eintritt und damit die Gefährdung der Wicklung beim Auftreffen von Überspannungen bedeutend verringert wird.The advantage of the invention is that you can with simple and cheap means is able to reduce the transverse capacitance, especially that of the high-voltage winding, without changing the dimensions of the winding itself can increase so that a noticeable Flattening of the initial voltage occurs and with it the danger the winding is significantly reduced in the event of overvoltages.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Oil-insulated tube winding built from disc coils, especially high-voltage winding for high-voltage transformers or inductors, characterized in that in all places where oil alone or as an impregnating agent Intermediate medium of the coil transverse capacitance is, for. B. nvis.chen the individual coils or turns of the high voltage winding, an oil with a high dielectric constant and low dielectric constant oil is used everywhere is where this alone or as an impregnant intermediate medium of the coil earth capacitance is e.g. B. with the main winding insulation to earth or after the low-voltage winding facing isolation.

2. Tube winding according to claim i, characterized in that that with a high-voltage winding inside that is wired with solid insulating material on all sides The winding insulating oil flows, which is opposite to the liquid surrounding the winding The insulating medium has a higher dielectric constant.

3. Tube winding after Claim r, characterized in that with on a lateral surface and optionally on the end faces, the winding is connected to the free outer surface for the purpose of separation of the high dielectric constant oil flowing inside the winding of the , the winding surrounding low dielectric constant insulating oil that is between the: individual disc coil elements existing free spaces with fixed The insulating material are clogged. ¢.

Tube winding according to claims i and 3, characterized in that that if the winding is not covered with solid insulating material on both jacket surfaces, which is in direct contact with insulating oil with a low dielectric constant, the radial channels located between the individual Scheib.enspulenelemente each are clogged with solid insulating material on the two outer surfaces.

5. Tube winding according to claim i and q, characterized in that the one for clogging the radial channels used insulating material itself, has a high dielectric constant or at least is soaked in oil with a higher dielectric constant.

6. Tube winding according to claim i to 3, characterized in that the scattering channel between high voltage and Low voltage winding entirely with solid, low dielectric constant insulating material is filled out.

7. Tube winding according to claim i and 3, characterized in that that the stray channel between high and low voltage winding partly with solid and is partly filled with free flowing liquid insulating material in the channel and both insulating materials have a low dielectric constant. B.

Tube winding according to claims i and l, characterized in that the low-voltage winding is traversed by oil with a high dielectric constant.

9. Tube winding according to claim i, characterized in that the high-voltage winding is designed as a multiple spiral whose individual spirals are made of high dielectric constant oil, axially directed spaces are separated.