CH649431A5

CH649431A5 - Anschlusskasten mit hochspannungsdurchfuehrungen fuer eine mehrphasige dynamoelektrische maschine.

Info

Publication number: CH649431A5
Application number: CH8688/79A
Authority: CH
Inventors: Anthony Francis Armor; James Brownlee Archibald; David Albert Noel
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1979-09-27
Publication date: 1985-05-15
Also published as: IT7926092A0; DE2938884A1; IT1163720B; MX150669A; US4317952A; ES252919Y; JPS6220778B2; DE2938884C2; ES252919U; JPS5571145A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf grosse elektrische Maschinen, wie sie in Kraftwerken verwendet werden, und betrifft insbesondere Anschlusskästen, die einen Teil der dynamoelektrischen Maschine bilden.

Der Anschlusskasten einer grossen Dynamomaschine bildet ein Gehäuse für die Hochspannungsdurchführungen, die elektrischen Strom aus der Dynamomaschine hinausleiten. Magnetischer Streufluss, der von den durch die Hochspannungsdurchführungen durch den Anschlusskasten hindurchgeführten Phasenleitern und Mittelleitern ausgeht, trifft auf die Wände des Anschlusskastens auf und verursacht Kreisströme. Diese können an einigen Stellen, die von der Ausrichtung der Wände und ihrer Lage in bezug auf die Durchführungen abhängig sind, zur Erwärmung der Anschlusskastenwände führen.

Die Verwendung von Flussabschirmungen in verschiedenen Teilen einer Dynamomaschine ist bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus Blechen aus leitendem Material, die zwischen der Streuflussquelle und dem abzuschirmenden Teil angeordnet sind. Kreisströme werden in den Flussabschirmungen selbst gebildet, die dann bestrebt sind, den Streufluss am Eintritt in das abgeschirmte Teil zu hindern. Grosse Dynamomaschinen werden üblicherweise durch Wasserstoffgas gekühlt und diese Gaskühlung kann auf den Anschlusskasten über die körperliche Verbindung desselben mit der Dynamomaschine ausgedehnt werden. Ausserdem können die Anschlussklemmendurchführungen mit Hilfe von Wasserstoffgas direkt oder indirekt gekühlt werden, wie es aus der US-PS 2 742 582 bekannt ist. Die US-PS 4 029 978 beschreibt die Flüssigkeitskühlung der Anschlussklemmendurchführungen.

Gemäss der US-PS 3 808 489 ist der Anschlusskasten für die Hochspannungsdurchführungen einer Dynamomaschine mit speziellen Flussabschirmungen versehen, um das Erhitzen der Anschlusskastenwände zu verringern, das durch Kreisströme aufgrund des von den Hochspannungsdurchführungen ausgehenden Streuflusses verursacht wird. Die Flussabschirmung und die Anschlusskastenwände werden dann durch Gas gekühlt, das durch spezielle Kanäle zwischen ihnen hindurchströmt. Die Abschirmung ist mit Abstand Von den Wänden angeordnet und es sind Vorrichtungen vorgesehen, die eine Kühlgasströmung zum Kühlen sowohl der Wände als auch der Flussabschirmung hervorrufen. Die Abschirmung ist so angeordnet, dass sie für die grösste Kühlung an der Stelle sorgt, an der die Erhitzung am wahrscheinlichsten ist.

Schliesslich beschreibt die US-PS 3 435 262 Kernende5

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flussabschirmungen für eine Dynamomaschine, die mit Flüssigkeit gekühlt werden.

Die vorstehenden Techniken können in ihrem Anwendungsbereich auf Dynamomaschinen begrenzt werden. Die Verwendung von Wasserstoffgas zur Kühlung eines Anschlusskastens kann daher in der Leistung auf einen Kasten mit sechs Durchführungen begrenzt werden. Diese Leistung kann verbessert werden, indem mehrere Flussabschirmungen und verwickelte Gaskühlungseinrichtungen benutzt werden, um bei höheren Leistungen für eine zufriedenstellende Kühlung zu sorgen. Es ist deshalb Hauptziel der Erfindung, einen Anschlusskasten für eine Dynamomaschine zu schaffen, der in der Lage ist, bei sehr hohen elektrischen Belastungen zufriedenstellend zu arbeiten.

Die Erfindung minimiert die Anzahl der Flussabschirmungen. Sie schafft ein geschlossenes Kühlsystem für einen Anschlusskasten.

Weiter schafft sie einen kostengünstigen Anschlusskasten für Maschinen mit höherer Nennleistung.

Ausserdem wird durch die Erfindung das Kühlsystem eines Anschlusskastens verbessert, ohne den Anschlusskasten zu vergrössern.

Der erfindungsgemässe Anschlusskasten kann als flüssig-keitsgekühlter Anschlusskasten bezeichnet werden, dessen Umfang vorzugsweise rechteckig ist und durch vier vertikale Kohlenstoffstahlwände, die mit rostfreiem Stahl plattiert sind, begrenzt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind Abschnitte aus rostfreiem Stahlblech neben der Plattie-rungsseite der Kohlenstoffstahlwände angeordnet und es werden rostfreie Füllbänder benutzt, um jedes Blech an seiner Anschlusskastenwand zu befestigen, wodurch einzelne am Umfang des Kastens angeordnete Fluidkanäle zwischen dem Blech und der Wand gebildet werden.

Vorzugsweise wird der oberste Kanal als Verteiler verwendet, der mit den Anschlussklemmendurchführungen verbunden ist, um jeder Anschlussklemme flüssiges Kühlmittel zuzuführen. Im unteren Bereich des Kastens kann eine Sammelleitung angeordnet werden, die das flüssige Kühlmittel aus den Anschlussklemmendurchführungen aufnimmt. Die Flüssigkeit kann dann über eine gemeinsame Leitung wieder in die unteren Wandkanäle des Kastens eingeleitet und danach aus dem Kasten abgeführt werden. Auf diese Weise zirkuliert die Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf durch den Kasten, und zwar durch den oberen Kasten, die Durchführungen und die unteren Kanäle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Anschlusskastens nach der Erfindung, von welchem Teile der Wand weggebrochen und im Schnitt gezeigt sind, um den Aufbau des Anschlusskastens deutlich zu machen,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Anschlusskastens unmittelbar neben der Wand, die die Einlass-/Auslassverbindungen enthält, und in Blickrichtung, von innen nach aussen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Anschlusskasten in der Ebene A-A von Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Anschlusskasten in der Ebene B-B von Fig. 2 und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Wand und die Bodenplatte des Anschlusskastens.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anschlusskastens 11 für eine grosse dynamoelektrische Maschine (nicht gezeigt). Ein Beispiel des vollständigen Anbaus des Anschlusskastens an der Dynamomaschine ist in der US-PS 2 742 582 gezeigt. Der Anschlusskasten besteht aus vertikalen Wänden 13, einer Bodenplatte 15 und einem Verschraubungs-flansch 17 am oberen Ende der vertikalen Wände. Statt dessen könnte im Rahmen der Erfindung der Anschlusskasten auch zylindrische Wände haben, wie sie für Maschinen mit sechs und drei Durchführungen bekannt sind. Löcher 19 sind in dem Verschraubungsflansch zum Befestigen des An-5 schlusskastens an der Unterseite einer Dynamomaschine gebildet. Der Anschlusskasten bildet einen Träger und ein Gehäuse für die Anschlussklemmendurchführungen 21, die elektrischen Strom aus der Dynamomaschine hinaus in ein Stromnetz leiten. Eine dreiphasige Dynamomaschine hat io gewöhnlich sechs Anschlussklemmendurchführungen. Die Anzahl der Durchführungen ist veränderlich und hängt von der elektrischen Schaltung der Maschine ab. Jede Durchführung hat eine Anschlussplatte 23 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit den Ausgangsleitungen der Maschine. 15 Jede Durchführung erstreckt sich durch Öffnungen 25 in der Bodenplatte 15 des Anschlusskastens hindurch, um elektrischen Strom aus der Maschine hinaus in das Stromnetz zu leiten. Die Hochspannungsdurchführungen senden einen Fluss aus, der dann auf die Anschlusskastenwände auftrifft und zu 20 Wirbel- und Kreisströmen führt, die die Erwärmung der Anschlusskastenwände verursachen.

Vorstehende Darlegungen zeigen, dass die Erfindung eine Wandkühlung schafft. Es ist beabsichtigt, die Wandkühlung über das Kühlvermögen der bekannten, mit Wasserstoff 25 gekühlten Anschlusskästen hinaus zu verbessern. Es ist bekannt, dass die Wärmeabsorptions- und Wärmeübergangszahlen von Wasser denen von Wasserstoffgas bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit weit überlegen sind. Das bedeutet, dass geringe Mengen von Wasser mit einer viel geringeren 30 Geschwindigkeit noch ein wesentlich grösseres Kühlvermögen schaffen können. Diese Beobachtung und die Erfindung beschränken sich jedoch nicht auf die Wasserkühlung, sondern können auf jede Art von Flüssigkeitskühlung des Anschlusskastens ausgedehnt werden.

35 Fig. 2 zeigt in Verbindung mit Fig. 1 mehrere Merkmale des Kühlschemas. Beispielsweise dienen die vertikalen Wände als Kanäle 27 für die Kühlflüssigkeit. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kanäle in Etagen unterteilt, so dass ein oberer Kanal 27a einen Ein-40 lassverteiler zum Einleiten der Kühlflüssigkeit in die Kastenwände und ein Verteilungsnetzwerk zum Einleiten der Kühlflüssigkeit in die Durchführungen 21 bildet. Die Kasteneinlassöffnung 29 ist mit einer Wasserquelle (nicht gezeigt) verbunden, die in der Dynamomaschine in Verbindung mit der 45 Wasserkühlung der Ständerstäbe zur Verfügung steht.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird entionisiertes Wasser als Kühlflüssigkeit benutzt. Das entionisierte Wasser wird gewählt, weil es eine niedrige elektrische Leitfähigkeit hat und weil in Verbindung mit den Kanalwän-50 den aus rostfreiem Stahl eine grosse Korrosionsbeständigkeit vorhanden ist. Im Rahmen der Erfindung können bei Bedarf andere Flüssigkeiten in Verbindung mit anderen Wandflächen benutzt werden. Gemäss Fig. 3 zirkuliert die Kühlflüssigkeit an der Umfangswand 13 entlang, um die Wand zu 55 kühlen. Darüber hinaus dient die Wand als Verteilerleitung zum Verteilen der Kühlflüssigkeit auf die Durchführungen an Wandauslässen 31 in dem oberen Etagenkanal. In dem hier beschriebenen Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform sind sechs Auslassöffnungen vorhanden, und zwar eine für 60 jede Anschlussklemmendurchführung.

Das Kühlwasser wird von jedem Wandauslass aus über Schlauchverbindungen 33 in die betreffende Anschlussklemmendurchführung geleitet. Das Kühlwasser kann in irgendeiner bekannten Weise oder in aus der US-PS 2 742 582 für 65 gasgekühlte Durchführungen bekannter Weise durch die Anschlussklemmendurchführung hindurchgeleitet werden, wobei die Modifizierung für Wasserkühlung im Rahmen fachmännischen Könnens liegt. Das Kühlwasser wird über

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Schläuche 35, die den Wasserauslass jeder Durchführung mit einer zentralen Sammelleitung 37 verbinden, wieder abgeleitet.

Die zentrale Sammelleitung 37 leitet die Kühlflüssigkeit aus den Durchführungen an Wandöffnungen oder einem in Fig. 4 gezeigten Kanaleinlass 39 zurück in die Wand. Die Wände sind, wie erwähnt, wirklich wasserführende Kanäle sowie wassergekühlte Kanäle. Die Anschlusskastenwand ist so aufgebaut, dass ein vertikaler Strömungsteiler oder Damm 41 vorhanden ist, der gewährleistet, dass sich die Kühlflüssigkeit in einer Richtung um den Kasten herumbewegt. Wasser in dem oberen Kanal 27a führt daher im Uhrzeigersinn einen Umlauf um den Kasten aus und tritt dann in die Durchführungen aus. Ebenso wird Wasser, das in die Wandöffnung 39 eintritt, in unteren Etagenkanälen 27b ebenfalls im Uhrzeigersinn um den Kasten geleitet. Da in der bevorzugten Ausführungsform drei untere Etagenkanäle vorhanden sind, ist eine parallele Verteilung von Wasser auf jeden Kanal über einen vertikalen Kanalverteiler 43 vorgesehen, der in Verbindung mit dem Strömungsteiler 41 gebildet ist. Wiederum strömt die Kühlflüssigkeit im Uhrzeigersinn durch die Wände 27b, um die Kastenwände zu kühlen. Schliesslich wird das Wasser aus den Anschlusskastenwänden über einen Vertikalkanalverteiler 45 und einen Anschlusskastenwasserauslass 51 gesammelt.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Wand und die Bodenplatte. Aus Gründen, die im folgenden näher erläutert sind, ist es erwünscht, dass der gesamte Kanal 27 aus unmagnetischem Material besteht, das korrosionsbeständig ist, Kreisströme verringert und die Möglichkeit ausschliesst, dass sich magnetische Teilchen lösen und in das Wassersystem gelangen. Unmagnetischer rostfreier Stahl ist ein bevorzugtes Material, weil es die vorgenannten Eigenschaften in überlegenem Masse besitzt und'schweissbar ist. In dem in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Aufbau besteht eine erste Wand 55 aus mit rostfreiem Stahl plattiertem Kohlenstoffstahl, mit einem Kohlenstoffstahlteil 55a und einem Plattierungsteil 55b aus rostfreiem Stahl. Füllstreifen 57 aus rostfreiem Stahl sind mit der Plattierungsseite der ersten Wand verschweisst und Bleche 59 aus rostfreiem Stahl, die auf die Füllstreifen aufge-schweisst sind, bilden wasserdichte Kanäle, die Innenflächen aus rostfreiem Stahl haben. Es wird weiter bevorzugt, wenigstens eine Kastenwand aus einer Kohlenstoffstahlunterlage herzustellen, um von den Anschlussklemmen ausgehenden Streufluss zu absorbieren. Vorzugsweise wird darum eine mit 5 rostfreiem Stahl plattierte Kohlenstoffstahlwand als Teil des Aufbaus verwendet.

Die Arbeitsweise der Erfindung ist folgende. Die Erfindung bildet ein Gehäuse und einen Träger für Anschlussklemmendurchführungen, die aus einer Dynamomaschine io hinausführen. Die Durchführungen sind Hochspannungsanschlussklemmen, welche Strom aus der Dynamomaschine zu einem Stromnetz leiten. Streufluss, der von der Anschlussklemmendurchführung ausgeht, bewirkt, dass sich die Wände des Anschlusskastens erwärmen. Gemäss der Erfindung wer-15 den die Anschlusskastenwände und die Anschlussklemmen selbst mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt, die durch einen Wandteil, durch die Anschlussklemmen und dann durch einen zweiten Wandteil durchgeleitet wird.

Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, wird über den 2o Wandeinlass 29 in den in der Wand 13 gebildeten oberen Kanal 27a eingeleitet. Das Wasser fliesst im Uhrzeigersinn in dem oberen Kanal und wird dabei über Wandauslässe 31 und Leitungen 33 in Durchführungen 21 abgeleitet. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert durch die Durchführungen und wird über 25 eine Wandöffnung 39 zurück in einen vertikalen Einlassverteiler 43 geleitet. Dieser Verteiler verteilt das Wasser auf die unteren Etagenkanäle 27b, in denen es wieder im Uhrzeigersinn um die Anschlusskastenwand fliesst. Das Wasser fliesst innerhalb des Kastens zu dem Auslassverteiler 45 und 30 schliesslich zu dem Systemauslass 51.

Bezüglich der Befestigung des rostfreien Stahlbleches 59 an der Bodenplatte 15 in Fig. 5 sei angemerkt, dass ein zusätzlicher Wärmeübertragungsvorteil durch die Bodenplatte erzielt wird, die mit der Kühlflüssigkeit in direktem Kontakt 35 ist. Ausserdem sei angemerkt, dass das rostfreie Stahlblech bei Bedarf ausserhalb des Anschlusskastens die Wasserkanäle bilden kann, sofern der aus rostfreiem Stahl bestehende Plattierungsteil der Anschlusskastenwand zur Bildung eines Innenteils des Wasserkanals benutzt wird.

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2 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Anschlusskasten mit Hochspannungsdurchführungen für eine mehrphasige dynamoelektrische Maschine, gekennzeichnet durch eine Bodenplatte (15) zum Abstützen der Anschlussklemmendurchführungen (21); durch eine erste Anschlusskastenwand (55), die eine Hülle um die Hochspannungsdurchführungen bildet; durch eine zweite Anschlusskastenwand (59), die mit Abstand neben der ersten Anschlusskastenwand angeordnet ist und mit dieser gemeinsam wenigstens einen geschlossenen Strömungskanal (27) um den Anschlusskasten herum bildet; durch eine Kasteneinlassöffnung (29) und eine Kastenauslassöffnung (51), die mit dem Kasten verbunden sind, so dass Kühlflüssigkeit durch die Wände des Kastens hindurchgeleitet werden kann; durch wenigstens einen Kanalauslass (31) zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen dem Kanal (27) und den Anschlussklemmendurchführungen (21); durch wenigstens einen Kanaleinlass (39) zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen den Anschlussklemmendurchführungen und dem Kanal, so dass Kühlflüssigkeit aus dem Kanal in die Anschlussklemmendurchführungen geleitet und aus den Anschlussklemmendurchführungen zurück in den Kanal geleitet werden kann und durch mehrere horizontale Füllstreifen (57) zum Unterteilen des Kanals (27) in wenigstens einen oberen Kanal (27a) und wenigstens einen unteren Kanal (27b), die sich über den Umfang des Anschlusskastens erstrecken.
2. Anschlusskasten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen vertikalen Füllstreifen (41), der einen Damm zwischen der Kasteneinlassöffnung (29) und der Kastenauslassöffnung (51) bildet.
3. Anschlusskasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsströmungsweg von der Kasteneinlassöffnung (29) zu der Kastenauslassöffnung (51) umfasst: den Kasteneinlass in den oberen Kanal (27a); den Kastenauslass (31) in dem oberen Kanal zu den Anschlussklemmendurchführungen (21); die Anschlussklemmendurchführungen zu dem Kanaleinlass (39) in dem unteren Kanal (27b)*, und den unteren Kanal zu der Kastenauslassöffnung (51).
4. Anschlusskasten nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens zwei parallele untere Kanäle (27b); durch wenigstens einen Kühlflüssigkeitsverteiler (43) auf einer Seite des Dammes (51) zum Verbinden des Einlasses des unteren Kanals (27b) mit dem unteren Kanal; und durch einen Kühl-flüssigkeitssammelverteiler (45) auf der anderen Seite des Dammes zum Verbinden des unteren Kanals mit der Anschlusskastenauslassöffnung (51).
5. Anschlusskasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kasten wände (13) auf der Bodenplatte (15) abgestützt sind und dass der untere Kanal (27b) in direkter Berührung mit der Bodenplatte ist, so dass diese durch die Kühlflüssigkeit direkt gekühlt wird.
6. Anschlusskasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (27) aus unmagnetischem, korrosionsbeständigem, schweissbarem Stahl oder rostfreiem Stahl besteht.
7. Anschlusskasten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (33,35, 37) zum Miteinanderverbinden der Anschlussklemmendurchführungen (21) und des Kastenwandkanals (27), so dass Kühlflüssigkeit zu den Kastenwänden und den Anschlussklemmendurchführungen (21) hingeleitet und von diesen weggeleitet werden kann, um die Kastenwände und die Anschlussklemmendurchführungen gemeinsam zu kühlen.
8. Anschlusskasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass horizontale Distanzstücke (57) die innere und die äussere Wand (57, 55) voneinander trennen, so dass wenigstens zwei parallel durchströmbare Wandkanäle (27a, 27b) gebildet sind.
9. Anschlusskasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Auslässe (31) mit Abstand auf dem Umfang des oberen Kanals (27a) angeordnet und mit den Anschlussklemmendurchführungen (21) verbunden sind; dass eine Sammelleitung (35,37) neben den Anschlussklemmendurchführungen diese mit dem unteren Kanal verbindet; und dass ein Kastenauslass (51) in dem unteren Kanal (27b) vorgesehen ist.
10. Anschlusskasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wand (55) eine Wand (55a) aus Kohlenstoffstahl ist, von welcher eine Fläche eine Plattierung (55b) aus rostfreiem Stahl trägt, und dass die zweite Wand (59) gänzlich aus rostfreiem Stahl besteht, wobei die erste und die zweite Wand so angeordnet sind, dass ein Kanal (27) aus rostfreiem Stahl gebildet ist.