CH663120A5

CH663120A5 - Staender eines generators.

Info

Publication number: CH663120A5
Application number: CH5031/81A
Authority: CH
Inventors: Pavel Zakharovich Nikitin; Tibor Matveevich Nemeni; Lev Alexeevich Zolotov; Gennady Arsenievic Bezchastnov; Alexandr Igorevich Nikolsky; Andrei Mikhailovich Sharashkin; Albert Vasilievich Tjurin
Original assignee: V Proektno Izyskatelskyi Nii G
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1987-11-13
Also published as: GB2081523B; FR2473804A1; GB2081523A; WO1981001775A1; SU961048A1; DE3050139C2; CA1167898A; DE3050139T1; FR2473804B1; JPS56501707A; US4429244A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ständer eines Generators nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Im Generatorenbau besteht heutzutage die Tendenz, die Einzelleistungen bei Turbogeneratoren zu erhöhen, so dass beim gegenwärtigen Entwicklungsstand für hohe Nennströme von 10 bis 60 kA bemessene Ständerwicklungen erforderlich sind. Diese Forderung führt bei den bestehenden Generatorspannungen von 15 bis 27 kV zu einer wesentlichen Erhöhung der Abmessungen der Ständerstäbe und dementsprechend zu einher Vergrösserung der Abmessungen der Ständernuten. Darüberhinaus speisen solche leistungsstarken Turbogeneratoren die erzeugte Energie in ein Hochspannungsnetz über einen Aufwärts-Transformator ein, der mit dem Turbogenerator eine Einheit bildet. Die Verwendung eines Aufwärts-Transformators bedingt einen erheblichen Verbrauch an Werkstoff bei der Fertigung einer solchen Einheit und führt darüberhinaus zur Erhöhung der elektrischen Energieverluste. Es wird in diesem Zusammenhang auf die nachfolgend genannte Veröffentlichung verwiesen: W.W. Titow, G.M. Chutoretzki, G.A. Sagorodnaja, G.P. Wartanjan, D.I. Saslawski, I.A. Smotrow «Turbogeneratoren. Berechnung und Konstruktion», veröffentlicht 1967, Verlag «Energija» (Leningrad), siehe S. 38 bis 45, 111 bis 126. Eine der Möglichkeiten zur Erhöhung der Generatorspannung an der Ständerwicklung ist eine Ausführung der Ständerwicklung mit einem Hochspannungskabel.

Die mit dem vorgeschlagenen Ständer am nächsten vergleichbare technische Lösung geht aus der folgenden Veröffentlichung hervor: Zeitschrift «Elektrotechnika», N.I., veröffentlicht 1970, Moskau, L.P. Gnedin, J.B. Danilewitsch, K.N. Maslennikow, K.F. Potechin, W.F. Tschirikow, N.I. Schkolni-kow, A.K. Schadrinzew «Turbogenerator TBM-300 mit Wasserkühlung und Ölumlauf», s.S. 6 bis 8.

Dieser bekannte Ständer enthält ein Gehäuse, innerhalb dessen ein Eisenkörper aus geschachteltem Blech mit Nuten, ein öldichter, an der Innenfläche des Eisenkörpers anliegender Iso-lierzylider und eine Wicklung aus in die Nuten eingelassenen und verkeilten Hochspannungselementen mit einer Ölpapierisolation untergebracht sind. Die Isolation sämtlicher Hochspannungselemente der Ständerwicklung ist für die gesamte Phasenspannung ausgelegt. Ein grosser Teil der Hochspannungselemente liegt jedoch in der Nähe des Nullpotentials, so dass dieser Teil eine niedrigere Spannung als die gesamte Phasenspannung führt und deshalb eine dünnere Isolationsschicht für diesen Teil genügen würde. Der Aufwand an Isolationsmaterial ist deshalb bei diesem bekannten Ständer besonders gross.

Wegen der erheblichen Dicke des Isoliermaterials bei einer Spannung der Ständerwicklung von 110 kV und darüber ist eine Innenkühlung der Stäbe erforderlich, so dass eine erhebliche Menge elektrischer Zwischenverbindungen zwischen den Stäben in den Wicklungsköpfen, bedingt durch die Zuführung eines Kältemittels, notwendig ist.

Infolge der grossen Dicke der Isolationsschichten nimmt der zulässige Biegehalbmesser der Wicklungsstäbe zu, so dass sich eine Vergrösserung der Abmessungen der Körbe der Wicklungsköpfe ergibt.

Ein weiterer Ständer ist aus der US-PS 4 164 672 bekannt. Im Gegensatz zum Anmeldegegenstand weist dieser weitere bekannte Ständer jedoch nicht eine in Nuten mit Nutenhülsen geführte Kabelwicklung auf, sondern es handelt sich um den Ständer eines nutlosen Kryo-Turbogenerators.

Die im Recherchenbericht genannte SU-PS 379 014 betrifft ein anderes Gebiet der Technik.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ständer eines Generators mit einer solchen Anordnung seiner Wicklung in den Nuten des Eisenkörpers zu schaffen, die es gestattet, den Aufwand an Isoliermaterial und die Anzahl elektrischer Stirnverbindungen zu reduzieren.

Efindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Anwendung der Erfindung führt zu einer beträchtlichen Energieeinsparung und einer Verlängerung der Reparaturintervalle, welche Eigenschaften mit einer höheren Betriebssicherheit der Ständerwicklung in den Stirnzonen infolge einer erheblichen Verringerung der Anzahl der Stirnverbindungen zusammenhängt.

Darüberhinaus werden der Verbrauch von elektrischen Isolierwerkstoffen und die Abmessungen der Stirnzonen wesentlich reduziert, wodurch sich eine Verminderung des Aufwandes von Konstruktionsstahl für das Gehäuse des Ständers ergibt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend als Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ständer eines Generators;

Fig. 2 ein Schaltschema der Ständerwicklung;

Fig. 3 eine Ansicht einer in Fig. 1 dargestellten Baugruppe M in Pfeilrichtung N, gemäss der Erfindung;

Fig. 4 einen IV-IV-Schnitt nach Fig. 3, gemäss der Erfindung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Der Ständer des Generators enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1),

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innerhalb dessen ein Eisenkörper 2 aus geschachteltem Blech mit Nuten 3, ein öldichter, an der Innenfläche des Eisenkörpers 2 anliegender Isolierzylinder 4 und eine Wicklung 5 aus in die Nuten 3 eingelassenen Hochspannungselementen 6 untergebracht sind.

Die Wicklung 5 (Fig. 2) ist dreiphasig aus zwei Teilwicklungen 7a, 7b, 7c und 8a, 8b, 8c ausgeführt, die in Punkten 9, 10, 11 in Reihe geschaltet sind. Die Punkte A, B, C stellen Anschlüsse des Ständers des Generators dar.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer Baugruppe M nach Fig. 1 in Pfeilrichtung N, wo zwei benachbarte Nuten 3 des Ständers des Generators dargestellt sind. In jeder Nut 3 liegen vier Nutenelemente 6 der Wicklung 5. Als Element 6 der Wicklung 5 gilt ein im Nutenteil des Ständers des Generators untergebrachter Abschnitt der Wicklung 5. Die Teilwicklungen 7, 8 sind durch eine öldichte Zwischenlage 12 getrennt.

Die zwischen dem Grund 13 der Nut 3 und der öldichten Zwischenlage 12 liegenden Nutenelemente 6 bilden die Teilwick-lung 8 (Fig. 2) und sind in Nutenhülsen 14 (Fig. 3) mit an deren Innenfläche vorhandenen Zwischenräumen 15 angeordnet. In einem durch die zwei benachbarten Zwischenräume 15, die Innenfläche der Hülse 14 und die Oberfläche des Elements 6 gebildeten Raum ist eine härtbare Kompoundmasse untergebracht. Die Hülsen 14 sind voneinander durch eine Zwischenlage 17 und vom Grund 13 der Nut 3 durch eine Zwischenlage 18 getrennt.

Die zwischen der öldichten Zwischenlage 12 und einem Keil 19 liegenden Nutenelemente 6 bilden die Teilwicklung 7 (Fig. 2) und sind voneinander durch eine Zwischenlage 20 (Fig. 3) und vom Keil 19 durch eine Zwischenlage 21 getrennt.

Der den Nutenteil des Ständers des Generators überragende Teil jeder Nutenhülse 14 (Fig. 4) enthält einen zylindrischen Abschnitt 22 und einen durch Leitschichten 24 verstärkten kegeligen Endverschluss 23 vorgegebener Grösse, die einheitlich ausgeführt sind.

Die Leitschichten 24 können aus Folie, Metallgitter oder durch Aufdampfung eines leitenden Materials hergestellt werden.

Zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit der Konstruktion des Ständers des Generators ausserhalb seines Nutenteiles sind die Elemente 6 der Teilwicklungen 7 (Fig. 2) und 8 durch eine öldichte Barriere 25 (Fig. 4) getrennt.

In der vorliegenden Ausführungsform des Ständers des Generators stellen die Hochspannungselemente 6 der Wicklung 5 zylindrische (ein- oder mehrschichtige) Hochspannungskabel dar.

Die Teilwicklungen 7 (Fig. 2) und 8 liegen in Reihe, weshalb auf jede von ihnen eine Hälfte der Phasenspannung Vi/2 entfallen wird, was es gestattet, die Isolierdicke des Wicklungselementes 6 (Fig. 3) um das Zweifache zu reduzieren.

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Führen die Windungen der Teilwicklungen 7 (Fig. 2) bezüglich eines Punktes X mit einem Nullpotential eine Spannung in Grenzen von 0 bis Vi/2, so führen die Windungen der Teilwicklung 8 bezüglich des Punktes X eine Spannung in Grenzen von Vi/2 bis Vi.

Da die Isolation der Teilwicklung 8 nur für eine Spannung Vi/2 ausgelegt ist, ist sie von der Fläche mit einem Nullpotential zusätzlich zu isolieren, weshalb die Elemente 6 (Fig. 3) in dieser Teilwicklung 8 im Nutenteil des Ständers des Generators in den Nutenhülsen 14 untergebracht werden. Die Leitschichten 24 (Fig. 4) gestatten es, ein schwach inhomogenes elektrisches Bild zu erzeugen, was notwendig ist, um einen elektrischen Überschlag zwischen den aus kegeligen Endverschlüssen 23 der Hülsen 14 hervortretenden Elementen der Teilwicklung 8 und den am nächsten liegenden metallischen Stellen des Ständers des Generators unmöglich zu machen.

Infolge der Anwendung der Nutenhülsen 14 entfällt eine Gehäuseisolation für sämtliche Elemente der Ständerwicklung, d.h. es ergibt sich eine erhebliche Einsparung an Isoliermaterial.

Eine doppelte Verringerung der Isolierschichtdicke gestattet es, sich nur auf eine Aussenkühlung der Kabel zu beschränken. Hierbei nimmt die Durchlauflänge für ein Kältemittel sprunghaft ab. Das Kältemittel durchfliesst Parallelwege gleicher Länge, die gleich einer Axiallänge des Generators ist, während bei einer Innenkühlung die Durchlauflänge für das Kältemittel ungefähr der Axiallänge des Generators, multipliziert mit einer Anzahl von hintereinander gekühlten Kabelabschnitten, gleich ist, was es gestattet, die Anzahl von Einlaufstellen für das Kältemittel, also die Anzahl der Stirnverbindungen, sprunghaft herabzusetzen. So kann eine Phase der Ständerwicklung des Generators mit einem Kabel mit nur einer oder zwei Stirnverbindungen gewickelt werden. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Montage der Ständerwicklung des Generators, weil eine beträchtliche Quote des Arbeitsaufwandes auf die Montage und Lötung der Stirnverbindungen, besonders bei einer Hochspannung in der Ständerwicklung des Generators, entfällt, wo jede Stirnverbindung eine Kupplung darstellt. Darüberhinaus steigt die Betriebssicherheit des Generators wesentlich an, denn die Beschädigungen treten mit der grössten Wahrscheinlichkeit an den Lötstellen auf.

Die Erfindung gestattet es, die Herstellungskosten für die Ständer zu senken, den Materialaufwand bei deren Fertigung zu verringern und die Zuverlässigkeit der Generatoren zu erhöhen.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Die Erfindung kann bei der Herstellung von Leistungsgeneratoren, darunter Turbogeneratoren für Wärme- und Atomkraftwerke, verwendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Ständer eines Generators, mit einem Gehäuse (1), innerhalb dessen ein aus geschachtelten Blechen bestehender und mit Nuten (3) versehener Eisenkern (2), ein öldichter, an der Innenfläche des Eisenkerns (2) anhegender Isolierzylinder (4) und eine Wicklung (5) angeordnet sind, welche Wicklung (5) aus durch Zwischenlagen (12, 17, 20) voneinander getrennten und in den Nuten (3) eingelegten und verkeilten Hochspannungs-Wicklungselementen (6) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass

— die Wicklung (5) in jeweils zwei in Reihe geschaltete Teilwicklungen (7, 8) unterteilt ist,

— die Zwischenlagen eine die Teilwicklungen (7, 8) voneinander trennende öldichte Zwischenlage (12) aufweisen,

— die Wicklungselemente (6) der einen Teilwicklung (8) innerhalb der Nuten (3) in Nutenhülsen (14) unter Einbezug eines radialen, mit einer Kompoundmasse ausgefüllten Zwischenraumes (15) zwischen den Nutenhülsen (14) und den Wicklungselementen (6) angeordnet sind, und

— der sich über die Nuten (3) hinaus erstreckende Teil jeder Nutenhülse (14) einen zylindrischen Abschnitt (22) und einen sich daran einstückig anschliessenden, durch leitende Schichten (24) verstärkten kegelförmigen Abschluss (23) aufweist.

2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Schichten (24) aus einer Folie bestehen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Schichten (24) aus einem Metallgitter bestehen.

4. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Schichten (24) aus einem aufgedampften leitenden Material bestehen.

5. Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Nutenhülsen (14) angeordneten Wicklungselemente (6) zwischen dem Nutengrund (13) und der öldichten Zwischenlage (12) angeordnet sind.

Technisches Gebiet