DE1164562B

DE1164562B - Corona protection arrangement for the conductor bars lying in the grooves of an iron body of electrical machines operated with high voltage

Info

Publication number: DE1164562B
Application number: DEB54454A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Schmidt
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1959-08-17
Filing date: 1959-08-17
Publication date: 1964-03-05
Also published as: CH382276A; GB903127A

Description

Glimmschutzanordnung für die in Nuten eines Eisenkörpers liegenden Leiterstäbe von mit hoher Spannung betriebenen elektrischen Maschinen Die Isolation der in Nuten liegenden Leiter elektrischer, mit hoher Spannung betriebener Maschinen wird gewöhnlich durch Umwickeln der Leiter mit Papier mit Glimmerauflage hergestellt in der Weise, daß diese Umwicklung mittels eines :thermoplastischen Klebemittels zu einer festen geschlossenen Isolierhülle vereinigt wird. Für die Güte einer solchen Hülse hinsichtlich ihrer dielektrischen Festigkeit ist es bekanntlich wesentlich, daß in dem so geschaffenen Dielektrikum der Hülse keine Lufteinschlüsse vorhanden sind, da in diesen bei hoher elektrischer Feldstärke Glimmentladungen entstehen können, die sich durch einen erhöhten Verlustwinkel im Verschiebungsstrom äußern und im Laufe der Zeit zu einer Zerstörung des Dielektrikums führen können. Das Aushärten des Klebemittels wird daher unter starkem Preßdruck bei gleichzeitiger Wärmeeinwirkung vorgenommen. Um das Auftreten von Glimmentladungen zwischen der Isolierhülse und der Nutwandung zu verhindern, wird ferner als sogenannter äußerer Glimmschutz auf die Außenwandüng der Isolierhülse ein Anstrich aus halbleitendem Lack aufgetragen.Corona protection arrangement for those lying in the grooves of an iron body Conductor bars of electrical machines operated with high voltage The insulation the conductors lying in grooves of electrical machines operated with high voltage is usually made by wrapping the conductors with mica-coated paper in such a way that this wrapping by means of a: thermoplastic adhesive is combined to form a solid, closed insulating cover. For the goodness of such Sleeve with regard to its dielectric strength, it is known to be essential that there are no air pockets in the dielectric of the sleeve created in this way because glow discharges occur in these at high electrical field strengths that are expressed by an increased loss angle in the displacement current and can destroy the dielectric over time. The hardening the adhesive is therefore under strong pressure with simultaneous exposure to heat performed. To prevent glow discharges from occurring between the insulating sleeve and To prevent the groove wall is also used as a so-called external corona protection the outer wall of the insulating sleeve is coated with a coat of semiconducting varnish.

Trotz dieser Maßnahmen kann es vorkommen, daß die einzelnen Schichten der Isolierhülse, nach längerem Lagern oder längerer Betriebszeit sich besonders an den Breitseiten der Leiterstäbe stellenweise voneinander lösen, so daß kleine Lufträume entstehen, durch welche sich der Verlustwinkel (tg b) des durch die Isolierhülse fließenden Verschiebungsstromes und damit die Güte der Isolation sich mit der Zeit verschlechtert.Despite these measures, it can happen that the individual layers the insulating sleeve, especially after long periods of storage or operating time on the broad sides of the ladder bars loosen from each other in places, so that small Air spaces are created through which the loss angle (tg b) of the through the insulating sleeve flowing displacement current and thus the quality of the insulation changes over time worsened.

Ziel der Erfindung ist es, diese Erscheinung dadurch zu verhindern, daß die Zwischenräume zwischen der Isolierhülse und der Nutwandung, die stets einige Zehntelmillimeter betragen, so ausgefüllt werden, daß ein Lösen der Schichten der Isolierhülse, d. h. ein Dickerwerden derselben verhindert wird.The aim of the invention is to prevent this phenomenon by that the spaces between the insulating sleeve and the groove wall, which are always some Tenth of a millimeter must be filled in so that the layers of the Insulating sleeve, d. H. thickening thereof is prevented.

Es ist bereits bekannt, diese Räume durch halbleitend gemachten Silicongummi auszufüllen, der sich einerseits mit der Isolierhülse. und andererseits mit der Nutenwandung fest verbindet. Dieses bekannte Verfahren, das im übrigen einem anderen Zweck dient, hat den Nachteil, daß ein Herausnehmen der Leiterstäbe aus den Nuten, welches bei Reparaturen gelegentlich nötig werden kann, ohne Beschädigung der Isolierhülsen kaum möglich ist. Außerdem ist zu befürchten, daß die Leiterstäbe sich bei Verschiedenheit der Wärmedehnung des Eisenkernes und der Leiterstäbe, die bei großen Maschinen mehrere: Millimeter betragen kann, reicht genügend frei in der Achsrichtung bewegen können.It is already known to make these spaces through semiconducting silicone rubber to be filled in, on the one hand with the insulating sleeve. and on the other hand with the Groove wall firmly connects. This known method, which is otherwise another Purpose, has the disadvantage that removing the conductor bars from the grooves, which may occasionally be necessary for repairs without damaging the insulating sleeves is hardly possible. In addition, it is to be feared that the ladder bars differ when they differ the thermal expansion of the iron core and the conductor bars, which in large machines has several: Can be millimeters, enough to be able to move freely in the axial direction.

Es ist bereits eine Glimmschutzanordnung für die in Nuten liegenden Leiterstäbe bekannt, bei der die Leiter selbst durch eine Isolierhülse isoliert sind und auf diese Isolierhülse eine leitende Schicht ähnlich wie bei einem Hoahstätter Kabel aufgebracht ist, um ein Glimmen in dem Luftzwischenraum zwischen der Nutenwand des Ständereisens und der Außenseite der Isolierhülse zu verhindern, indem man diese Außenseite auf das gleiche Potential wie das Ständereisen bringt. Bei dieser Glimmschutzanord'nung ist auch vorgesehen, daß eine weitere halbleitende Schicht, die an der Nutenwand anliegt, in die Nut eingebracht wird.It is already a corona protection arrangement for the grooves Known conductor bars in which the conductor itself is insulated by an insulating sleeve are and on this insulating sleeve a conductive layer similar to a Hoahstätter Cable is applied to a glow in the air gap between the groove wall the stator iron and the outside of the insulating sleeve by removing them Brings the outside to the same potential as the stand iron. With this corona protection arrangement it is also provided that another semiconducting layer is attached to the groove wall is applied, is introduced into the groove.

Bei großen elektrischen Maschinen, die teilweise Eisenlängen von mehr als 4 m aufweisen, ist es, bedingt durch die Fabrikationsverfahren beim Blechen des Ständers und beim. Backen des Leiterstabes nur möglich, die Abmessungen von Nut und Leiterstab mit einer relativ großen Toleranz einzuhalten. Bei Maschinen der genannten Größ enordnung ist es daher erforderlich, die Nutbreite etwa 0,2 bis 0,3 mm größer als die Breite des Leiterstabes zu dimensionieren. Im kalten Zustand des Leiters tritt, wie gesagt, bei der obigen bekannten Anordnung kein Glimmen auf. Wird der Leiterstab aber durch die Belastung der Maschine auf z. B. 80 bis 90° C erwärmt, was renn isolationsmäßig ohne weiteres zulässig ist, dehnt sich der Leiter und die auf ihn gewickelte Isolierhülse aus. Die letztere -kann sieh dabei, infolge ungleicher Wärmedehnung, einen Hohlraum zwischen sich und dem Leiter bildend; von diesem ablösen. Nach Abkühlung zieht sich wohl der Leiter zusammen, die Isolierhülse bleibt jedoch aufgeweitet, wobei sich noch zwischen den :einzelnen Schichten dtr Isolierhülse kleine Zwischenräume bilden können, die sich beim Wiedererwärmen nicht mehr schließen. Man sollte annehmen, daß sich die schädliche Wirkung des Hohlraumes zwischen Leiter und Isolierhülse dadurch wesentlich verkleinern läßt, daß man die Innenseite der Hülse mit einer halbleitenden Schicht versieht, so daß diese stets das gleiche Potential aufweist wie der Leiter. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß sich die halbleitende Schicht von der Innenseite der Isolierhülse ablöste, weil sie mit dem Leiter eine festere mechanische Verbindung einging, als mit der Isolierhülse, so daß die schädlichen Glimmere:rscheinungen an der Innenseite der Isolierhülse nicht beseitigt werden konnten.In large electrical machines, some iron lengths of more than 4 m, it is due to the sheet metal manufacturing process of the stand and at. Baking of the ladder bar only possible the dimensions of Adhere to the groove and ladder bar with a relatively large tolerance. With machines of the order of magnitude mentioned, it is therefore necessary to reduce the groove width to about 0.2 to To be dimensioned 0.3 mm larger than the width of the ladder bar. When cold of the conductor, as stated, no glowing occurs in the above known arrangement. If the ladder bar is however due to the load on the machine on z. B. 80 to 90 ° C If heated, which is easily permissible in terms of insulation, the conductor expands and the insulating sleeve wound on it. The latter can be seen as a result uneven thermal expansion, forming a cavity between itself and the conductor; from replace this. After cooling down, the conductor, the insulating sleeve, will probably contract however, remains widened, with dtr between the: individual layers Insulating sleeve can form small gaps that do not rewarm when reheating close more. One should assume that the harmful effect the cavity between the conductor and the insulating sleeve can be significantly reduced, that one provides the inside of the sleeve with a semiconducting layer, so that this always has the same potential as the conductor. In practice it has however, it is shown that the semiconducting layer extends from the inside of the insulating sleeve because it entered into a stronger mechanical connection with the conductor than with the insulating sleeve so that the harmful glimmers appear on the inside the insulating sleeve could not be removed.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, um die Lebensdauer der Maschine erheblich zu verlängern, die geschilderte Glimmererscheinung praktisch völlig zu beseitigen. Um dies zu ermöglichen ist es notwendig, dieAusdehnung der Isolierhülse innerhalb der Nut in Richtung quer zu derselben zu verhindern, um die Bildung von Hohlräumen zwischen Leiter-und Isolierhülse sowie innerhalb dieser auszuschließen. Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß sich zwischen den aus zwei Folien bestehenden Schichten eine halbleitende, den Zwischenraum vollkommen ausfüllende, nach dem Einbringen des Leiterstabes in die Nut aushärtende und nach dem Aushärten unnachgiebige Füllmasse befindet.The object of the invention is now to increase the service life of the To extend the machine considerably, the described mica phenomenon is practical to be completely eliminated. To make this possible it is necessary to Insulating sleeve within the groove in the direction transverse to the same to prevent the Exclude the formation of cavities between the conductor and insulating sleeves and within them. The solution to the problem is that there is between the two films Layers a semiconducting, completely filling the gap, after the introduction of the conductor bar in the groove hardening and after hardening unyielding filling compound is located.

Die an sich näher liegende direkte Füllung des Raumes zwischen der Nutenwand und der Isolierhülse mit einer halbleitenden Füllmasse ohne irgendwelche Zwischenlagen brachte bei verschiedenen ausgeführten Maschinen nicht die erwartete Verbesserung des Gradienten des tg 8, da die Füllmasse in flüssigem Zustand zwischen die einzelnen Bleche des Blechpaketes fließen kann und damit mit diesen eine. unlösbare mechanische Verbindung eingeht. Da zwischen der Füllmasse und der Isolierhülse eine gleich feste Verbindung erfolgt, liegt der Leiterstab einer solchen Anordnung in Nutenlängsrichtung unverrückbar ohne eine Möglichkeit der Längsausdehnung fest. Bei der betriebsmäßigen Erwärmung des Leiters bilden sich dann im Inneren der Isolierhülse Risse, die wiederum zu Glimmentladungen in dieser führen und die Lebensdauer der Wicklung .herabsetzen. Diese Hohlraumbildung ist ohne Zerstörung der Wicklung durch Messung de tg 8 der Wickiu @ng bzw. seines Gradienten feststellbar. Bei der Wicklungsanordnung gemäß der Erfindung ist eine ausreichende Längenausdehnung des Leiterstabes gewährleistet, so daß tatsächlich eine sehr erhebliche Verlängerung der Lebensdauer einer solchen Anordnung erwartet werden kann.The closer to itself direct filling of the space between the Groove wall and the insulating sleeve with a semiconducting filling compound without any Intermediate layers did not produce the expected results on various machines Improvement of the gradient of the tg 8, since the filling compound in the liquid state between the individual sheets of the laminated core can flow and thus one. unsolvable mechanical connection enters. Since between the filling compound and the insulating sleeve a the same fixed connection takes place, the conductor bar is in such an arrangement Longitudinal direction of the groove immovable without any possibility of longitudinal expansion. When the conductor is heated during operation, the insulating sleeve is then formed Cracks, which in turn lead to glow discharges in this and the service life of the Winding down. This formation of cavities occurs without destroying the winding Measurement de tg 8 of the Wickiu @ng or its gradient can be determined. In the winding arrangement According to the invention, a sufficient length expansion of the conductor bar is guaranteed, so that actually a very significant increase in the life of such Arrangement can be expected.

Die praktische Ausführung einer derartigen Nutisolation kann, in der Weise erfolgen, daß die Nut des Eisenkörpers mit einem als halbleitende Folie dienenden graphitierten Papier ausgekleidet und die Isolierhülse mit einem ebensolchen Papier umwickelt wird. Danach werden die beiden graphitierten Papiere mit einer thermoplastischen halbleitenden Füllmasse bestrichen. Nach diesen Vorbereitungen wird der Leiterstab in die Nut eingeschoben, so daß der Raum zwischen der Isolierhülse und der Nutwandung vollständig ausgefüllt ist, wobei etwa überschüssige Füllmasse an der Nutöffnung herausquillt und entfernt werden kann. Nach dem Aushärten der Füllmasse ist der Stab mit der Isolierhülse durch die so gewonnene Nutauskleidung derart im seiner Lage gesichert, daß die nachträgliche Entstehung von Lufträumen in der Isolierhülse nicht mehr möglich ist. Trotzdem ist ein Gleiten des Stabes in der Nutauskleidung möglich, so daß der Stab verschiedene Wärmedehnungen gegenüber dem Eisen folgen kann.The practical implementation of such slot insulation can, in the Way done that the groove of the iron body with a serving as a semiconducting foil graphitized paper and the insulating sleeve with a similar paper is wrapped. Then the two graphitized papers with a thermoplastic coated with semiconducting filling compound. After these preparations are made the ladder stick inserted into the groove so that the space between the insulating sleeve and the groove wall is completely filled, with any excess filler at the groove opening oozes out and can be removed. After the filling compound has hardened, the Rod with the insulating sleeve through the groove lining obtained in this way in his Position secured that the subsequent emergence of air spaces in the insulating sleeve is no longer possible. Even so, there is sliding of the rod in the groove lining possible, so that the rod follows different thermal expansions compared to the iron can.

Als Füllnasse kann zweckmäßig eine Mischung auf flüssigem Äthoxylinharz mit Graphitpulver verwendet werden, die eine genügende Leitfähigkeit besitzt, um die durch die Isolierhülse fließenden Verschiebungsströme zum Eisenkörper ableiten zu können.A mixture of liquid ethoxylin resin can expediently be used as the filling liquid be used with graphite powder that has sufficient conductivity to divert the displacement currents flowing through the insulating sleeve to the iron body to be able to.

In der Zeichnung ist eine Leiterisolation nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Mit I ist darin der aus isolierten Teilleitern aufgebaute Leiterstab bezeichnet, der von einer geschlossenen Isolierhülse 2 der vorerwähnten Art umgeben ist. Mit 3 ist die an der Isolierhülse anliegende und mit 5 die an der Nutwandung anliegende halbleitende Folie bezeichnet. Der Raum 4 zwischen beiden ist mit halbleitender Füllmasse ausgefüllt. Die Anwendbarkeit der Erfindung ist nicht unbedingt auf Maschinen mit offenen Nuten beschränkt, sondern auch bei halbgeschlossenen Nuten möglich.In the drawing, a conductor insulation according to the invention is for example shown. With I is the conductor bar made up of insulated sub-conductors denotes, which is surrounded by a closed insulating sleeve 2 of the aforementioned type is. 3 is the one resting on the insulating sleeve and 5 is the one on the groove wall denotes adjacent semiconducting film. The space 4 between the two is semiconducting with Fill mass filled. The applicability of the invention is not necessarily to machines limited with open grooves, but also possible with semi-closed grooves.

Claims

Claims: 1. Corona protection arrangement to prevent a through operational swelling of the insulating material caused cavitation within the insulation for the conductor bars lying in the grooves of an iron body from with high-voltage electrical machines, in which between the layered Insulating material wound insulating sleeve and the groove wall are one of two thin, semiconducting, on the one hand to the insulating sleeve and 'on the other hand to the groove wall adjacent layers, there is an existing groove insert, which identifies that there is a semiconducting layer between the two layers, the Completely filling the gap after inserting the ladder rod into the Groove hardening and after hardening unyielding filling compound is located.

2. Procedure for producing a glow protection arrangement according to Claim 1, characterized in that da.ß the groove of the iron body lined with a graphed paper and the The insulating sleeve of the conductor bar is wrapped with the same paper and that the coated both graphitized papers with a curable semiconducting mass and then the conductor bar is pushed into the groove.

3. Procedure according to Claim 2, characterized in that a hardenable semiconducting mass is used liquid ethoxylin resin with admixtures of graphite powder in a predetermined amount is used. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1012 363; German utility model No. 1749 099; U.S. Patent No. 2,613 238, 2,705,292; "Bulletin Oerlikon" magazine, No. 332, pages 8 to 21; magazine "Revue General de 1'Electricite", July 1959, p. 465.