CN100388596C - 同步补偿电站 - Google Patents

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Abstract

在一种直接与20-800kV，优选地高于36kV的高供电压连接的电机中，包括同步补偿电站的磁路。该电机备有固体绝缘，并且其绕组由供高压补偿用的电缆(6)构成，该电缆(6)包括一个或多个具有若干股线(36)的载流导体(31)，在其周围至少有一个外半导电层和一个内半导电层(34，32)，以及一个中间绝缘层(33)。该电站以一种可移动装置制成。

Description

同步补偿电站
技术领域
本发明涉及预定与配电网或输电网，在下文称为电力网连接的电机。更具体地说，本发明涉及用于上述目的的同步补偿电站，这样电站的使用，以及相位补偿的方法。
背景技术
在所有传输交流电的电力系统中存在无功功率。许多负荷不仅消耗有功功率，而且消耗无功功率。由于变压器、架空线和电缆中串联电感所引起，电力的传输和分配本身必然伴有无功损耗。由于各相之间和相与地电位之间的电容性连接所引起，架空线和电缆还产生无功功率。
在交流系统的稳态操作时，为了获得额定频率，有功功率产生和消耗必须一致。在无功功率平衡与电网电压之间存在同等强的耦合。如果无功功率消耗与产生之间不以适当方式平衡，结果可能在电力网的有些部分出现不可接受的电压水平。在一个区域中无功功率过剩导致高电压，而无功功率缺乏导致低电压。
额定频率是单独地借助于发电机的有功功率控制来控制的，与额定频率下的有功功率平衡相对，适当的无功功率平衡是借助于同步发电机的可控激励和分布在系统中的其他元件来获得的。这样(相位补偿)元件的例子是并联电抗器、并联电容器、同步补偿器和SVC(静止无功补偿器)。
由于无功功率的传输和有功功率的传输一样，产生损耗并且因此发热，所以在电力网中布置这些相位补偿元件不仅影响电力网中各部分的电压，而且还影响电力网中的损耗。因此希望布置相位补偿元件，以便使损耗最小，并且使电力网所有部分的电压可接受。
并联电抗器和并联电容器通常与电力网永久连接或通过机械断路器机构连接。换句话说，由这些元件消耗/产生的无功功率不可连续地控制。另一方面，由同步补偿器和SVC产生/消耗的无功功率可连续地控制。因此如果需要高性能电压控制，使用这两种元件。
以下简短地说明借助于同步补偿器和SVC的相位补偿的技术。
同步补偿器原理上是在无负荷下操作的同步电动机，即它从电力网吸取与电机损耗相等的有功功率。
同步补偿器的转子轴通常为水平，并且转子一般具有六个或八个凸极。转子通常这样热定尺寸，以便同步补偿器在过激状态能产生约100％的视在功率，定子是按照取无功功率形式的视在功率(额定输出)热定尺寸的。在欠激状态，当同步补偿器消耗无功功率时，它消耗约60％的额定输出(标准值，取决于电机是怎样定尺寸的)。这样提供约160％额定输出的控制区，在这个控制区上能连续地控制无功功率消耗/产生。如果电机具有在横向电抗相对小的凸极，并且电机备有激励装置，它能够实行正激和负激两者，则能消耗上述60％额定输出以上的无功功率，而不使电机超过稳定极限。现代同步补偿器通常备有快速激励系统，优选地为可控硅控制的静止激励器，其中通过滑环对转子供给直流。这种解决方案能够实行如上所述的正激和负激两者。
同步补偿器中的磁路通常包括分层铁芯，例如由焊接结构的片钢制成。为了提供通风和冷却，铁心通常分成具有径向和/或轴向通风导管的叠块。对于大型电机，叠层冲压成分段，把它们附在电机的架上，分层铁心由压力指和压力环固定在一起。磁路的绕组安排在铁芯的槽中，这些槽一般具有矩形或梯形的截面。
在多相电机中，绕组或以单层或多层绕组制成。对于单层绕组，每个槽仅有一个线圈边，而对于双层绕组，每个槽有两个线圈边。线圈边意指一个或多个导体，它们垂直或水平地组合一起，并且备有公共线圈绝缘，即设计成耐受电机对地的额定电压的绝缘。
双层绕组一般制成菱形绕组，而这里所指的单层绕组能制成菱形或扁平形绕组。菱形绕组中仅存在一个(可能有两个)线圈宽度，而扁平绕组制成同心绕组，即具有大范围变化的线圈宽度。线圈宽度意指附属于相同线圈的两个线圈边之间的取圆弧尺寸的距离。
通常所有大型电机用双层绕组和相同尺寸的线圈制成。各线圈以一边布置在一层上，而另一边布置在另一层上。这样意指所有线圈在线圈端相互交叉。如果有两层以上，这些交叉使得绕制工作复杂，并且线圈端不大令人满意。
考虑到旋转电机的线圈能以良好结果制造达到10kV-20kV的电压范围。
同步补偿器具有相当短持续时间的过负荷容量。在电力系统发生机电振荡的情况下，同步补偿器能短时地供给额定输出两倍的无功功率。同步补偿器还具有更长持续时间的过负荷容量，并且通常能够长达30分钟提供超过10％到20％的额定输出。
同步补偿器存在几MVA到几百MVA的尺寸。氢气冷却的同步补偿器的损耗相当于约10W/kvar，而空气冷却的同步补偿器的对应数字约为20W/kvar。
同步补偿器优选地安装在长距离辐射形输电线路的接收端，以及具有长距离输电线路的屏蔽电力系统中的重要节点，特别是在具有很少本地发电的区域。同步补偿器还用于增加高压直流输电(HVDC)换流站附近的短路功率。
同步补偿器最常与电力系统中电压大致上比同步补偿器所设计的电压要高的点连接。这意味着除同步补偿器外，同步补偿电站一般还包括升压变压器，在同步补偿器与变压器之间的母线系统，在同步补偿器与变压器之间的发电机断路器，和在变压器与电力网之间的线路断路器。
近年来，在新装备中SVC已经在很大程度上取代了同步补偿器，这是因为SVC就成本来说特别具有优点，而且在某些应用中还因为它们所具有的技术优点。
SVC概念(静止无功补偿器)是现今无功功率补偿的前沿概念，以及在替代输电网中同步补偿器的许多情况下，它还具有与电弧炉有关的工业应用。与同步补偿器相对，SVC就它们无可动或旋转主要部件的意义上来说是静止的。
SVC技术是基于由半导体可控硅构成的快速断路器。可控硅能在百万分之几秒内从非导体转换成导体。借助于可控硅桥，能使电容器和电抗器以可忽略的延迟连接或断开。通过组合这两种元件，能连续地供给或吸取无功功率。
SVC电站典型地由电容器组和电抗器两者组成，并且由于可控硅产生谐波，该电站还包括谐波滤波器。除控制设备外，在补偿设备与电网之间还需要变压器，以便从尺寸和成本的观点来说获得最优补偿。SVC电站在几MVA到650MVA范围的尺寸内可用，额定电压达765kV。
根据电容器和电抗器怎样组合来命名，存在各种类型的SVC电站。两种经常可能包括的元件是TSC或TCR。TSC是可控硅转换的无功功率产生电容器，而TCR是可控硅转换的无功功率消耗电抗器。通常类型是这些元件，即TSC/TCR的组合。
损耗的大小取决于SVC属于哪种类型的电站，例如FC/TCR型(FC意思是指电容器固定)比TSC/TCR具有大得多的损耗。后种类型的损耗与同步补偿器的损耗近似可比。
从以上相位补偿技术的概述中应该显而易见，这种技术能分成两种主要概念，即同步补偿和SVC。
这些概念具有不同的强点和弱点。与同步补偿器比较，SVC具有较为便宜的主要优点。然而，它还容许稍快的控制，这在某些应用中可能是有利的。
与同步补偿器比较，SVC的缺点包括：
·无过负荷能力。在其容性极限下操作时，SVC原理上成为电容器即如果电压降低，那么无功功率产生随电压的平方降低。如果相位补偿的目的是能够进行长距离功率传输，则缺少过负荷容量意味着如果选择SVC电站，那么与选择同步补偿电站比较，为了避免稳定问题，就必须选择较高的额定输出。
·如果包括TCR，则需要滤波器。
·没有具备内部电压源的转动质量。这对同步补偿器来说，特别是在HVDC输电附近，是一个优点。
为了实现更具竞争性的电力市场，许多国家已经放开管制，或处在放开管制，即电力市场的过程中。放开管制通常涉及把发电和输电服务分成分开的实体。当系统的这两部分属于不同方时，先前存在的发电厂与输电线的规划之间的联系被破坏。发电厂所有者可能会在对于硬件投资来说非常短的时标时宣布关闭发电厂，这样无论是就潮流模式，还是就可控无功功率产生/消耗源的分布方面来说，立刻对输电服务的调度员和规划者带来重大变化。因此，对于能重新配置的相位补偿装置来说，战略上要求在很短的提前时间之内，使它能配置到输电系统的任意节点。
在电力市场还没有放开管制的国家里，也可能存在对可重新配置的相位补偿元件的需求。例如，对于具有大量共享核发电的国家，可能会遇到与以上所述类似的情况。通常，核电站在低负荷季节期间一年关闭一次，以便检查和维修.然而，这些电站可能会偶然由于大修而必须长时间保持关闭。虽然这种情况在还没有放开管制电力市场的国家里比较容易处理，但是典型核电站的容量可能蕴含潮流模式的变化，并且缺少可控无功功率产生/消耗资源使输电系统的调度员置于这样的情况，当要保持上述安全标准时而难以应付。在这些情况下也存在对可重新配置的相位补偿装置的需求。
现今存在少量的可重新配置的SVC电站，例如参见文章“Relocatablestatic var compensators help control unbundled power flows”inMagazine“Modern Power Systems”，December 1996，pages 49-54。除上述静止补偿器与同步补偿器之间的差别外，可重新配置的静止补偿器包含若干容器，它要求相当大的场地面积，并且在现场要求电气互连。但是最重要的是，可重新配置的静止补偿器只能与已有降压变压器的输电系统中的节点连接，降压变压器提供相当低的电压。换句话说，可重新配置的静止补偿器不能与输电系统电压(典型地130kV及以上)直接连接。
由于同步补偿电站所要求的元件的数量，特别是迄今必须存在变压器，所以迄今高压电网的同步补偿电站只以静止电站来实现。在现有电力网中关于同步补偿需求发生变化的情况下，电站可能会在其位置处过剩，或可能会要求不同的设计和尺寸，或可能会在电网的其他地方要求电站。这当然是这样的静止电站的严重缺点。
发明内容
本发明的目的是实现一种避免这种缺点的同步补偿电站。
根据本发明，使这个目的得到实现，本发明提供一种同步补偿电站，包括至少一台旋转电机，所述旋转电机具有至少一个绕组，其特征在于所述至少一台电机的绕组包括一种绝缘系统，这种绝缘系统包括至少两个半导电层，各层构成一个等电位表面，并且包括安排在所述至少两个半导体层之间的固体绝缘，以及在于该电站是一种可移动装置，整个装置的尺寸、重量和元件数量被设置为可以用运货汽车、铁路货车或直升飞机来运输。
由于这个事实，即同步补偿电站中旋转电机中的绕组用特殊的固体绝缘制造，所以电机能实现这样的电压等级，它远大于常规同步补偿器所能实际上或财政上构造的极限。该电压等级可以达到配电网和输电网中的任何可用等级。因此实现了这样的优点，即同步补偿器能直接与这样的电网连接，而不用中间连接的升压变压器。
省略变压器本身带来成本、重量和空间的极大节省，而且对于常规同步补偿电站还有其他决定性优点。
电站的效率得到增加。而且，避免了由变压器消耗无功功率所带来的无功损耗，以及因此带来的相角偏移。对于系统的静态和动态稳定裕度来说，这样具有有益的效果。而且，常规变压器含有油，这样必然伴有火灾危险。这种情况在根据本发明的电站中被消除，并且减少了对各种类型的防火措施的要求。还减少了许多其他电耦合元件和保护设备。这样减少了电站成本，并且降低了对服务和维修的需求。
这些和其他优点导致一种同步补偿电站，它比常规电站小得多并且便宜得多，而且由于维修较少和损耗较小，所以显著地改善了操作的经济性。
由于这些优点，根据本发明的同步补偿电站将有利于使这种概念和SVC概念(见上述)在财政上竞争，而且甚至比它在成本上更有利。
因此，本发明使同步补偿概念与SVC概念比较具有竞争性的事实，使得能够回到使用同步补偿电站.因此与SVC补偿关联的缺点不再有关。SVC电站中复杂的体积庞大的电容器和电抗器组就是这样的一个缺点。SVC技术的另一个重大缺点是它的静止补偿，对于电压和相角两者来说，它不提供与旋转电机中以其旋转电动势所获得的惯性而得到的相同稳定性。因此，同步补偿器能够更好地调节电网中的暂时扰动和相角波动。控制SVC电站的可控硅还对相角的偏移敏感。根据本发明的电站还能够解决谐波问题。
因此，对于SVC技术来说，根据本发明的同步补偿电站能够利用同步补偿器技术的优点，以便从电站的投资和操作两者的观点来看，以比SVC技术优越的成本获得更有效和稳定的补偿。
与常规同步补偿器和SVC两者比较，根据本发明的电站较小、便宜、有效和可靠。
该电站中所要求的元件数量的减少，特别是在电站中取消变压器，使得电站可能作为移动装置来设计，这一点因此作为上述本发明的主要特征包括。使电站制成能由运货汽车、铁路货车、直升飞机或其他类似交通工具运输的移动装置，则如果电网中相位补偿的需求发生变化，能使该电站从电力网中一个位置移到另一个位置。
对于一种同步补偿电站，它具有本发明所述的特定结构的绕组，并且利用把该电站作为移动装置来设计的可能性，因此解决了与静止同步补偿电站有关的缺点。这种电站主要与高压电网，特别是36kV及以上范围的电网有关。
本发明的另一个目的是满足对快速连续可控无功功率的需求，它与次输电级或输电级直接连接，以便处理系统稳定性和/或对转动质量的依赖性，以及HVDC输电附近的电动势。这些电站将能够提供从几MVA到几百MVA范围内的任何大小的功率。
满足所述目的所获得的优点是避免了中间变压器，否则其电抗消耗无功功率。这样还能够避免传统上所谓的发电机断路器.由于具有旋转补偿，电网质量也获得优点。对于根据本发明的电站，还增加了过负荷容量，对于本发明过负荷容量可以达+100％。关于短持续时间过负荷容量和长持续时间过负荷容量两者，根据本发明的同步补偿器在过激状态下比常规同步补偿器可以给定较高的过负荷容量。这主要是因为对于根据本发明的定子绕组的电绝缘，使定子变热的时间常数大。然而，转子的热定尺寸必须这样，以便它不限制利用这种过负荷容量的可能性。
为了实现这一点，用包括接地的穿线的永久绝缘电缆形成本同步补偿电站中所包括的电机中的磁路。
因此，已知技术与根据本发明的实施例之间的主要和实质不同是，本发明用备有固体绝缘的电机实现，绕组的磁路安排为通过断路器和隔离开关，直接与20kV到800kV之间，优选地高于36kV的高供电压直接连接。磁路因此包括分层铁心，它具有一个绕组，由具有一个或多个永久绝缘导体的穿线电缆组成，在导体和绝缘外部都有一个半导电层，外半导电层与地电位连接。
为了解决由于电机与所有类型的高压电力网直接连接所带来的问题，根据本发明的电站中的电机具有如上所述的若干特征，它们与已知技术明显不同。另外的特征和其他实施例在从属权利要求中限定，并在下文讨论。
如上所述的这些特征和根据本发明的同步补偿电站和电机中所包括的本质特征包括如下：
·磁路的绕组由一种具有一个或多个永久绝缘导体的电缆产生，在导体和护皮上都有半导电层。这种类型的某些典型导体是XLPE电缆或具有EP橡胶绝缘的电缆，然而，对于本目的，它们进一步以导体中的股线和外护皮的性质形成。XLPE＝交联聚乙烯。EP＝乙烯丙烯。
·电缆优选地具有圆形截面，但是为了获得较好的封装密度，例如可以使用其它截面。
·这样的电缆允许分层铁芯，就槽和齿方面来说，根据本发明以新型和最优的方式来设计。
·为了最好地利用分层铁芯，绕组优选地用绝缘逐级制造。
·绕组优选地以多层同心电缆绕组制造，因此能够使线圈端交叉的数量较少。
·槽设计适合于绕组电缆的截面，以便槽取若干筒形开口的形式，它们沿轴向和/或径向布置，一个在另一个外侧，并且在定子绕组的各层之间布置有一个开口中间细部。
·槽的设计对于相关电缆截面和绕组的分级绝缘调整。分级绝缘允许磁芯具有大致恒定的齿宽，而与径向伸度无关。
·上述关于股线的进一步进展带来由若干紧凑薄片/层所组成的绕组导体，即从电机的观点来看，绝缘股线不必要正确地相互调换、无绝缘和/或有绝缘。
·上述关于外护皮的进一步进展带来在沿导体长度的适当点，使外护皮切去，各切开部分长度直接与地电位连接。
使用以上所述类型的电缆，允许绕组的外护皮的整个长度及电站的其他部分保持在地电位。一个重要优点是在外半导电层之外的线圈端区域之内，电场接近于零。由于在外护皮上具有零电位，所以不需要控制电场。这意味着无论是在铁芯中，在线圈端区域中，还是在它们之间的过渡区中，都将不发生电场集中。
绝缘和/或无绝缘紧凑股线，或互换股线的混合，结果形成低杂散损耗。
磁路绕组中所使用的高压电缆由一个具有多条股线的内芯/导体、至少两个半导电层所组成，最内半导电层由一个绝缘层所环绕，而该绝缘层又由一个外半导电层所环绕，该电缆具有约20-250mm的外径和约30-3000mm2的导体面积。
用于本发明的绝缘导体或高压电缆是柔性的，并且是WO 97/45919和WO 97/45847中更详细叙述的类型。所涉及的绝缘导体或电缆的另外叙述在WO 97/45918、WO 97/45930和WO 97/45931中能找到。
因此，在根据本发明的布置中，绕组优选地为这样类型，它对应于那些具有固体挤压绝缘的电缆，这些电缆和现今用于配电的那些电缆相同，例如XLPE-电缆或具有EPR绝缘的电缆。这样的电缆包括一个由一条或多条股线部分构成的内导体，一个环绕该导体的内半导电层，一个环绕该半导电层的固体绝缘层，和一个环绕该绝缘层的外半导电层。这样的电缆是柔性的，这一点在这里是重要的特性，因为根据本发明的布置的技术主要基于绕组系统，其中绕组由组装期间被弯曲的电缆形成。XLPE电缆的柔性通常对应于30mm直径的电缆约20cm的曲率半径，以及80mm直径的电缆约65cm的曲率半径。在本应用中，术语“柔性”用来指绕组可弯曲到电缆直径的约四倍，优选地为电缆直径的八到十二倍的曲率半径。
绕组应该构成保持其特性，即使当它被弯曲时，或当它在操作期间经受热应力或机械应力时。在这里各层相互之间保持它们的粘附极端重要。层的材料特性在这里是决定性的，特别是它们的弹性和相对热膨胀系数。例如，在XLPE电缆中，绝缘层由交联低密度聚乙烯构成，而半导电层由其中混合碳黑和金属微粒的聚乙烯构成。由温度波动所引起的体积变化完全作为电缆半径变化被吸收，并且由于相对这些材料的弹性，层中热膨胀系数之间有比较微小的差别，所以径向膨胀能在不失去层间粘附的情况下发生。
上述材料组合应该认为只是作为例子。实现规定条件及半导电条件的其他组合自然也属于本发明的范围，半导电即具有10-3-104欧·米(即，10-1-106ohm-cm)范围之内，例如0.01-5欧·米(即，1-500ohm-cm)或0.1-2欧·米(即，10-200ohm-cm)的电阻率。
绝缘层例如可以由固体热塑材料、交联材料或橡胶构成，固体热塑材料例如有低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)、聚甲基戊烯(“TXP”)，交联材料例如有交联聚乙烯(XLPE)，橡胶例如有乙烯丙烯橡胶(EPR)或硅橡胶。
内和外半导电层可以为相同的基本材料，但是其中混合导电材料的微粒，例如碳黑和金属粉末。
这些材料的机械特性，特别是它们的热膨胀系数，相对来说很少受到是否混合碳黑或金属粉末的影响，这些材料至少以实现根据本发明所需的导电率而要求的比例混合碳黑或金属粉末。因此绝缘层和半导电层具有大致相同的热膨胀系数。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/丁腈橡胶(EVA/NBR)、丁基接枝聚乙烯、乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物(EBA)和乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物(EEA)也可以构成半导电层的适当聚合物。
即使当用不同类型的材料作为各种层的基础时，也希望它们的热膨胀系数大致相同。这是组合以上所列材料的情况。
以上所列材料具有相对优良的弹性，具有E＜500MPa，优选地＜200Mpa的弹性模量(E模量)。该弹性足以使层中材料的热膨胀系数之间的任何微小差别在弹性的径向得到吸收，以便无破裂或任何其他损坏出现，以及层相互之间不脱开。层中的材料具有弹性，并且层之间的粘附至少和材料中最弱处具有相同强度。
两个半导电层的导电率足以使沿各层的电位大致相等。外半导电层的导电率足够高，以使电场封闭在电缆之内，但是又足够低，以不会在层的纵向由于感应电流而引起相当大的损耗。
因此，两个半导电层各自实质上构成一个等电位表面，并且这些层将大致上使电场封闭在它们之间。
当然，不妨碍在绝缘层中安排一个或多个其他半导电层。
根据本发明的一个特别优选的实施例，这些层中至少两个，优选地所有三个，具有相同的热膨胀系数。因此实现的决定性有利点是在绕组的热移动中，避免了缺陷、破裂或其他类似情况。
本发明还涉及制造同步补偿电站中所包括电机的磁路的过程。该过程必然伴有通过使电缆穿过槽中的筒形开口，使绕组布置在槽中。
从本发明的另一个方面，使该目的得到实现，本发明提供一种高压电力网中相位补偿的方法，其特征在于在电网中不同位置之间运输根据本发明的电站，以在这些不同位置处进行相位补偿。
由于适当永久地设计绝缘系统，以便从热和电的观点来看，它对于36kV以上定尺寸，所以该电站能不用任何中间升压变压器而与高压电力网连接，从而实现以上所述优点。
优选地，在上述本发明的电站中，电缆还包括金属屏蔽和护皮。
优选地，在上述本发明的电站中，磁路安排在旋转电机中，电机的定子在地电位下冷却。
优选地，在上述本发明的电站中，定子绕组的相是Y连接。
优选地，在上述本发明的电站中，定子绕组的Y点与地电位绝缘，或通过高欧姆阻抗与地电位连接，并且借助于电涌放电器保护免受过电压。
优选地，在上述本发明的电站中，定子绕组的Y点通过三次谐波类型的抑制滤波器接地，该抑制滤波器设计成大大减小或消去电机中的三次谐波电流，同时确定尺寸，以在电站中发生故障时，限制电压和电流。
优选地，在上述本发明的电站中，抑制滤波器借助于电涌放电器保护免受过电压，电涌放电器与抑制滤波器并联连接。
优选地，在上述本发明的电站中，转子和定子这样定尺寸，以便在额定电压、额定功率因数和过激操作下，定子和转子基于热的电流极限大约同时超过。
优选地，在上述本发明的电站中，转子和定子这样定尺寸，以便在额定电压、额定功率因数和过激操作下，在超过基于热的转子电流极限之前，超过基于热的定子电流极限。
优选地，在上述本发明的电站中，转子磁极明显。
优选地，在上述本发明的电站中，交轴同步电抗大大小于直轴同步电抗。
优选地，在上述本发明的电站中，定子和转子电路备有冷却装置，其中冷却剂是液体和/或气体形式。
优选地，在上述本发明的电站中，电机的绕组安排为自调节磁场控制，并且不用控制磁场的辅助装置。
附图说明
参考附图，将在以下对同步补偿电站中电机的磁路的构造的优选实施例的详细叙述中，更详细地描述本发明，其中：
图1表示本发明同步补偿电站的单线图。
图2表示在根据本发明的同步补偿电站中，电机中定子的扇区的示意轴向端视图。
图3表示根据图2的定子的绕组中所使用的电缆的逐级条状端视图。
图4示意表示在运货汽车上运输的本发明电站站。
具体实施方式
图1表示根据本发明的优选实施例的同步补偿电站的单线图，其中电机安排为与电力网直接连接，在两个不同的电压等级之间不用任何升压变压器。
在根据图2的转子1的扇区的示意轴向视图中，还表示了电机的转子17，它从属于同步补偿电站中所包括的电机。定子1按常规方式由分层铁芯构成。图2表示对应于一个极距的电机的扇区。从沿径向位于最外的铁芯的磁轭部分9开始，沿径向向转子17延伸若干齿4，并且这些齿4由槽7分隔，在槽7中安排定子绕组。形成这个定子绕组的电缆6是高压电缆，这些高压电缆可以和配电所使用的那些电缆大致为相同类型，即XLPE电缆，但是无任何外部机械保护层。因此，对机械损坏敏感的半导电层裸露位于电缆的表面上。
图2中示意说明了电缆6，仅画出了各电缆部分的中央导电部分或线圈边。如所能看见，各槽7具有交替宽部和窄部的变化截面。宽部大致为圆形，并且环绕电缆，这些宽部之间的中间细部形成窄部。中间细部径向固定各电缆的位置。槽7的截面还沿径向向内变窄。这是因为越是沿径向靠近它们所位于的定子1的内部，电缆部分上的电压越低。因此这里能使用较细电缆，而进一步向外必须用较粗电缆。在说明例子中，使用三种不同尺寸的电缆，它们安排在槽7的三种对应定尺寸的部分中
图3表示用于本发明的高压绕组6的截面。高压绕组6包括一个载流导体，它取若干具有圆形截面的股线12的形式，这些股线12安排在高压绕组6的中央。在股线12周围，有一个具有半导电特性的第一层13。在第一半导电层13周围，安排一层固体绝缘14，例如XLPE绝缘。在绝缘层14周围，有一个具有半导电特性的第二层15。高压绕组的直径为20-250mm，并且导电面积位于80-3000mm2之间。
即使当电缆弯曲时，这三层也安排为相互粘附。所示电缆是柔性的，并且这种特性在电缆的整个寿命期间得到保持。
在图4中，示意说明了整个电站怎样构成能在运货汽车上运输的移动装置21。

Claims (27)

1.一种同步补偿电站，包括至少一台旋转电机，所述旋转电机具有至少一个绕组，其特征在于所述至少一台电机的绕组包括一种绝缘系统，这种绝缘系统包括至少两个半导电层，各层构成一个等电位表面，并且包括安排在所述至少两个半导体层之间的固体绝缘，以及在于该电站是一种可移动装置，整个装置(21)的尺寸、重量和元件数量被设置为可以用运货汽车、铁路货车或直升飞机来运输。
2.如权利要求1所述的电站，其特征在于各层和固体绝缘具有相同的热膨胀系数。
3.如权利要求1或2中任何一项所述的电站，其特征在于绕组是由电缆(6)建立的，该电缆(6)用于高压，并且包括一个或多个载流导体(12)，在导体周围至少有一个半导电层(13，15)，和具有一个固体绝缘的中间绝缘层(14)。
4.如权利要求3所述的电站，其特征在于最内半导电层(13)和导体(12)为相同的电位。
5.如权利要求3所述的电站，其特征在于内半导电层(13)环绕在导体(12)上，外半导电层(15)环绕在中间绝缘层(14)上。
6.如权利要求5所述的电站，其特征在于所述外半导电层(15)与地电位连接。
7.如权利要求3所述的电站，其特征在于所述层具有相同的热膨胀系数。
8.如权利要求3所述的电站，其特征在于载流导体包括多条股线，仅有几条股线相互不绝缘。
9.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于绕组由一条包括一个或多个载流导体(12)的电缆组成，各导体由若干股线组成，在备导体周围安排一个内半导电层(13)，在各内半导电层(13)周围安排一个固体绝缘的绝缘层(14)，以及在各绝缘层(14)周围安排一个外半导电层(15)。
10.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于所述层(13，14，15)即使在绝缘导体或电缆弯曲时，也安排为相互粘附。
11.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于电机的磁路包括一个布置在槽(7)中的定子绕组，所述槽(7)以若干筒形开口设计，它们沿轴向和沿径向布置。
12.如权利要求11所述的电站，其特征在于定子绕组为Y连接。
13.如权利要求11所述的电站，其特征在于构成定子绕组的电缆(6)具有沿定子的径向向内逐渐减小的绝缘。
14.如权利要求13所述的电站，其特征在于绝缘厚度的逐渐减小是分步的或连续的。
15.如权利要求11所述的电站，其特征在于用于定子绕组的筒形槽(7)的圆形截面具有沿定子的径向向内逐渐减小的半径。
16.如权利要求11所述的电站，其特征在于旋转部分具有惯性和电动势。
17.如权利要求16所述的电站，其特征在于电机能用本地电源起动。
18.如权利要求17所述的电站，其特征在于电机具有两个或多个磁极。
19.如权利要求18所述的电站，其特征在于在额定电压、额定功率因数和过激操作下，它具有100％的过负荷容量。
20.如权利要求18所述的电站，其特征在于电机备有激励系统，它能够实行正激励和负激励两者。
21.如权利要求3所述的电站，其特征在于电缆(6)具有供高压用的固体绝缘，该电缆(6)具有30mm2到3000mm2之间的导体面积，并且具有20mm到250mm之间的外电缆直径。
22.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于定子和转子电路(3，2)备有冷却装置，其中冷却剂是液体和/或气体形式。
23.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于电机安排与几种不同的电压等级连接。
24.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于电机不用任何升压变压器而与电力网连接。
25.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于所述绝缘系统的热和电特性容许电机中的电压的范围为36kV至800kV。
26.如权利要求1或2所述的电站，其特征在于该电站安装在运输装置上。
27.根据权利要求1或2的电站，用于高压电力网的不同位置处的相位补偿。
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