DE2037794A1

DE2037794A1 - Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine, insb. Turbogenerator

Info

Publication number: DE2037794A1
Application number: DE19702037794
Authority: DE
Inventors: Heinrich; Lenting Hans; 4330 Mülheim Beermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-30
Filing date: 1970-07-30
Publication date: 1972-02-03
Also published as: US3753013A; GB1362992A; CH537117A; FR2099381A5; JPS5320641B1

Description

SIEMENS AKTIENGESELISCHÄFT Erlangen, 2 β. 7. 70

.Werner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen: VPA 70/9342 Bu/Fl

Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine, insb. Turbogenerator

Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine, insb. einen Turbogenerator, mit zwei zueinander parallel liegenden Kühlzweiggruppen der als mehrphasige Zweischicht-Schleifenwicklung ausgebildeten Ständerwicklung einerseits und der Hauptstroin-Durchführungen sowie der die Scha.ltgruppeaverbindung zwischen den einzelnen Wicklungsteilen der Ständerwicklung und von letzteren zu den Hauptstrom-Durchführungen herstellenden Schaltverhindern andererseits, wobei die Kühlflüssigkeit innerhalb der letztgenannten zweiten Kühlzweiggruppe durch Kühlka.näle der Hauptstroo-Durchführungen, der-Schaltverbinder und der im Bereich von Isolierstrecken abgeordneten Isolierstoffschläuche geführt ist.

Eine derartige flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine ist bekannt (DAS 1 184 852). Pur eine derartige Flüssigkeitskühlung ist die Überlegung maßgebend, daß die volle Wirksamkeit der !Flüssigkeitskühlung nur dann erzielt wird, wenn nicht nur die Wicklungsleiter, sondern alle Teile der Maschine, in denen Verlustwärme anfallen kann, ebenfalls direkt mit Flüssigkeit gekühlt v/erden. Aus diesem Grunde sind die insb. ringförmigen Schaltverbind er ebenso wie die Wicklungsleiter als Hohlleiter ausgebildet und werden von der Kühlflüssigkeit durchströmt, welche - damit die erforderlichen Kühlflüssigkeitsraengen pro Zeiteinheit durch die Kühlkanalquersehnitte durchsetzbar sind - nicht in Reihe zu den Ständer-Wicklungskühlkanälen geführt ist, sondern innerhalb einer gesonderten Kühlzweiggruppe durch die Kühlka.näle der Hochstrora-Durchführungen und der Schaltverbinder bis hin zu den Anschlußstellen der Schaltverbinder an der Ständerwicklung geleitet ist. Bei der bekannten elektrischsn Maschine sind hierbei jeweils die Kühlkanäle zweier Hauptstrom-Durchführungen eines Wicklungsstra.nges kühlflüssigkeitsraäßig in Reihe geschaltet, so daß die Kühlflüssigkeit über die entsprechenden Kühlkanale von der einen Ha-uptctroni-Durchführung über die Ringleitungsteile der Schalt-

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verbinder aufsteigend Ms hin zu den Anschlußstellen der Schaltverbinder an der Standerwicklung fließt und über andere Ringleitungs- bzw. Schaltverbinderstücke, welche an anderen Umfangsstellen des Wickelkopfes angeschlossen sind, gefälleabwärts zurück zur anderen Hauptstrom-Burchführung strömt. Hierbei ist an sich schon von der Maßnahme Gebrauch gemacht, auf verschiedenen] Poten.-tial stehende bzw. einander phasenfremde Schaltverbinder-Anschlußstellen durch Isolierstoffschläuche kühlströmungsmäßig zu überbrücken, so daß sich relativ kurze Isolierstoffschlauchstücke ergeben und die Schaltverbinder-leitungslängen sich in erträglichen Grenzen halten. Dadurch, daß die Kühlflüssigkeit zwischen den jeweiligen beiden Ha.uptstrom-Durchführungen über die Kühlkanäle der Schaltverbinder zunächst gefälleaufwärts und dann gefälleabwärts zum Kühlmittelaustritt strömt, ergeben sich jedoch Schwierigkeiten in der Hinsicht, daß vom tief gelegenen Kühlmitteleintritt oder -austritt bis zum höchstgelegenen Kühlkanalbereich Gasblasen aufsteigen und sich in den oberen Kanalbereichen ansammeln können, wodurch die Kühlung beeinträchtigt werden kann, wenn nicht für eine zuverlässige Entgasung des in den Kühlkanälen der Durchführungen, Schaltverbinder und Isolierstoffschläuche strömenden Kühlwassers Sorge getragen wird. Schutzgasanteile gelangen bekanntlich in den Ständer-Flüssigkeitskühlkreislauf dadurch, daß das Standergehause mit einer Schutzgasfüllung höheren Druckes als das Druckniveau der Kühlflüssigkeit gefüllt ist und das Schutzgas dementsprechend durch die Isolierstoffschläuche, zumeist bestehend aus Teflon (Tetraflour-Äthylen), in den Kühlkreislauf der Ständerwicklung und denjenigen der Schaltverbinder und Durchführungen hinein-diffundiert. Schutzgas bzw. Gas, z. B. H2 oder ITg> kann auch aus dem Grunde in der Kühlflüssigkeit enthalten sein, damit die Kühlflüssigkeit unter Beseitigung von Op-Anteilen, die wegen der Korrosionsgefahr in der Kühlflüssigkeit unerwünscht sind, mit diesen Schutzgasen gesättigt ist und zudem auf diese Weise eine einfache Leckanzeige durch Messung der Gaskonzentration ermöglicht ist. Es liegt somit die Aufgabe vor, die Gefahr einer die Kühlflüssigkeitsströmung in den Schalt verhindern und Isoliarstoffschläuchen beeinträchtigende Gasblasen- bzw. Gaspolsterbildung auf sichere und einfache Weise zu vermeiden, ohne daJ3 auf die Gas-

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füllung des Maschinengehäuses und die Gasanteile in der Kühlflüssigkeit verzichtet werden müßte.

Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine, insb. ein Turbogenerator, der eingang genannten Art, bei welcher die Kühlflüssigkeit innerhalb der zweiten Kühlzweiggruppe derart geführt ist, daß durch die jeweils zwischen je zwei Hochstrom-Durchführungen liegenden Schaltverbinder und die, ggf. einander phasenfremde bzw. auf unterschiedlichem Potential stehende Schaltverbinder kühlströmungsmäßig überbrückenden, Isolierstoffschlauehe mehrere zueinander parallele Kühlzweige der zweiten Kühlzweiggruppe gebildet sind. Die Erfindung besteht hierbei darin, daß die jeweiligen, zwischen je 2v;ei Hochstrom-Durchführungen vorgesehenen Kühlzweige jeweils mindestens ein den geodätisch höchst gelegenen Bereich der Ringleitungs-Anordnung der Schaltverbinder überstreichendes Ringleitungsstück aufweisen, an welches mindestens eine isolierende Kühlmittel—Abfuhrleitung derart angeschlossen ist, daß das Kühlmittel im jeweiligen Kühlzweig zwischen den beiden Hoehstrom-Durchführungen und der zugehörigen Abfuhrleitung zweiflutig geführt ist und daß die jeweilige Kühlflüssigkeits-Abfulirle.i.tung als Stegleitung ausgeführt ist und in einen geodätisch oberhalb des höchstgelegenen Ringleitungsstückes angeordneten Kühlmittel-Sammelbehälter mit Gaspolster mündet, in welchen außer der aus den Schaltverbinder-Kühlkanälen komsenden Kühlflüssigkeit auch die in letzterer enthaltenen ungelösten Gasanteile durch Auftrieb leitbar sind.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß eine Gasblasen- bzw. Gaspolsterbildung in Knickstellen oder gefälleabwärts geführten Schaltverbinder-Leitungsstüeken sicher vermieden ist und daß durch die zweiflutige Kühlflüssigkeit s-Führang zu der höchstgelegenen Entnahmestelle zugleich eine intensivere Kühlung der Durchführungen und Schaltverbinder bzw. Ringleitungen erreicht wird. Es ergeben sich relativ kurze Kühlstrecken innerhalb der Schaltverbinder, der Durchströmuijgswiderstand ist damit relativ gering, und es ergeben sich weiterhin sehr kurze Verbindungen zwischen der Kühlflüssigkeits-

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Entnahmestelle und dem im oberen Urafangsbereich der Maschine angeordneten Sammelbehälter über die isolierenden Abfuhrleitungen. An sich ist bereits durch den Anschluß der Kühlflüssigkeits-Abfuhrleitung a.n die jeweils höchst gelegene Entnahme stelle des Ringleitungsstückes für eine wirksame Entgasung gesorgt, a.uch dann, wenn Schaltverbinder oder Isolierschläuche auf kurzen Strekken gefälleabwärts geführt sind, weil die strömende,Flüssigkeit sich hier etwa bildende Gasblasen zur oberen Entnahme stelle transportiert. In Anpassung an die gewählte Strömungsgeschwindigkeit wird man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung jedoch a.uch die zwischen dem Anschluß der Kühlflüssigkeit-Abfuhrleitung und der jeweiligen Hochstrom-Durchführung liegenden Kühlflüssigkeit s-Ka.-näle der Schaltverbinder und Isolierstoffschläuche mit einem die Bildung von Gasblasennestern vermeidenden Anstieg führen, d. h. extreme Leitungsknickstellen vermeiden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine Maschine mit dreiphasiger Standerwicklung in Einfach-Sternßchaltung und sechs, paarweise je einem Standerwicklungsstrang zugeordneten Hochstrom-Durchführungen sowie mit externen Schaltverbindern (Anschlußverbindern), welche die elektrische Scha.ltverbindung zwischen der Hochstromdurchführung und dem einen Ende eines Wicklungsstranges herstellen, und internen Schaltverbindern (Gruppenverbindern), welche Wicklungsstrangteile bzw. Spulen eines Wicklungsstranges elektrisch in Reihe schalten, und besteht darin, daß die Kühlflüssigkeit der zweiten.Kühlzweiggruppe in sechs parallelen Fluten durch die Sehaltverbinder-Kühlkanäle geführt ist, wovon die jeweilige Einzelflut über die in Reihe geschalteten Kühlkanalteile einer Hochstrora-Durchführung, eines Anschlußverbinders, eines den Phasenaprung zum Gruppenverbinder eines anderen Wicklungsstranges kühlströmungsmäßig überbrückenden Isolierstoff Schlauches und des einen iDeils des höchstgelegenen Ringleitungsstücks zum Anschluß der Kühlmittel-Abfuhrleitung verläuft.

Die Erfindung ist jedoch auch auf Maschinen mit mehrphasiger, insb. dreiphasiger Ständerwicklung in Mehrfach-Sterasehaltung„ z» B.

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■Doppel-Sternschaltung, anwendbar, wobei bei einer Doppel-Sternschaltung die auf dem Durchmesser des Maschinenumfangs einander ■ gegenüberliegenden Spulen einer Standerwicklungsphase bekanntlich zueinander parallel geschaltet sind.

Bei der elektrischen und kühlmittelraäßigen Schaltung der Schaltverbinder mit Bezug auf die Durchführungen und die einzelnen Wicklungsteile ist darauf zu achten, daß möglichst keine in Wellenachsrichtung magnetisierenden Stromschleifen um die Läuferwelle entstehen bzw. sich die Magnetfelder derartiger Stromschleifen kompensieren, da. sich andernfalls im Bereich des Läuferlagers der Maschinenwelle ein unipolarer Fluß ausbilden könnte. Dieses Teilproblem erhält im Zusammenhang mit großen Turbogeneratoren im Leistungsbereich von 400 MYA und nach darüber, auf die sich die vorliegende Erfindung vorzugsweise bezieht, eine besondere Bedeutung, da die zwischen den Laufflächen der Läuferwelle und der Lagerschalen entstehenden Unipolar-Spannungen Ströme hervorrufen können, die bei entsprechender Größe im Laufe der Zeit das Läuferlager zerstören könnten. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird nun eine besonders günstige Anordnung und Schaltung der Schaltverbinder bzw. Ringleitungen zur Vermeidung der durch Unipolar-Spannungen hervorgerufenen Lagerströme dadurch getroffen, daß die zwischen je zwei einem Wicklungsstrang bzw. einer Wicklungsphase zugeordneten Hochstrom-Durchführungen liegenden Schaltverbinder so elektrisch geschaltet und so angeordnet sind, daß die aus den Schaltverbindern gebildeten, in Läuferachsrichtung magnetisierenden Stromschleifenteile exzentrisch zur Läuferwelle und praktisch bifilar verlaufen.

Im folgenden wird anhand der zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung die Erfindung noch näher erläutert und die Wirkungsweise beschrieben. Es zeigen in schematischer, vereinfachter Darstellung unter !Fortlassung der für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile:

Pig. 1 den Kühlkreislauf der ersten und zweiten Kuhlzweiggruppe

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für die Ständerwicklung der elektrischen Maschine einerseits und für die Hauptstrom-Durchführungen und Schal tver bind er andererseits, wobei Ringleitungsteile der Schaltverbinder zur besseren Übersicht nicht axial hintereinander (in Richtung der Maschinenachse gesehen), sondern konzentrisch zueinander angeordnet dargestellt sind;

Pig. 1a eine Abwicklung der Standerwicklung, wobei die Kühlflüs-Bigkeits-Eintrittsstellen und -Austrittssteilem an beiden Maschinen-Stirnseiten angedeutet sind;

" Pig. 1b ein als Isolierstrecke dienendes Isolierstoff-Wellrohr mit Metall-Armaturen an seinen beiden Enden;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Pig. 1 mit der Sclia.ltverbind er-An Ordnung an der einen Maschinen-Stirnseite, wobei der elektrische Stromverlauf innerhalb der Stromsehleifenteile dargestellt ist;

Pig. 3 eine andere Schaltverbinder-AnOrdnung der zweiten Kühlzweiggruppe für eine Ständerwicklung in Doppel-Sternschaltung als abgeänderten Ausschnitt aus Pig. 1, welch letztere sich demgegenüber a.uf eine Ständerwicklung in Einf aeh-SteriiSchaltung bezieht.

fe Die in Pig. 1 in einem Ausschnitt des Kühlsysteiis für ihre cta.-tionären Teile dargestellte elektrische Maschine ist insb. ein Turbo gen era.t or großer elektrischer .Leistung von etwa 400 MVA oder noch darüber. Sie weist zwei zueinander parallel liegende Kühlzweiggruppen K1 zur Ständerwicklungskühlung und K2 zur Kühlung der allgemein mit D bezeichneten Hauptstrom-Dörchführungen sowie der die Schaltgruppenverbindung zwischen deu eiuselnen Teilen der allgemein mit Vi bezeichneten Ständerwicklung rad von letzteren zu den Hauptstrom-Durchführungen D hersteUendeu., allgemein mit R bezeichneten Schalt v.er bind er. V/ie es Pig» 1a zeigt, handelt es sich ura eine dreiphasige Zweischicht-SchleifeBwIcklung W₀ Die Kühlflüssigkeit gelangt, von der Pumpe 1 gefördert, welche eine mit dem nicht dargestellten Läufer rotierende Scliaftpumpe oder

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eine stationäre Pumpe sein kann, über Leitungsteil I^ zum Kühler 2 und von hier über Leitungsteil 1« durch ein Feinstfilter 3 in die Haupt-Zufuhrleitung I₅. Ein Teil der Kühlflüssigkeit fließt über den Leitungezweig 1. und ein Mischbettfilter 5, welches üblicherweise einen Anionea- und Kationenaustauscher zur Beseitigung von Ο«-» CO3-» Cu- und anderen unerwünschten Ionen aus dem Kühlwasser enthält, und einen Leitungsteil I₁- wieder zurück zur Pumpe 1. Die genanten Förder-, Kühl und Aufbereitungseinrichtungen 1 bis 4 liefern nun aufbereitetes und gekühltes Kühlwasser in die Haupt-Zufuhrleitung l~_t das von hier zum einen durch die Kühlzweiggruppe K1 der Standerwicklung und zum anderen durch die hierzu parallel geschaltete zweite Kühlzweiggruppe K2 geleitet wird, wobei das aus den beiden Kühlzweiggruppen austretende aufgewärmte Wasser über Leitungsteile Ig bzw. 1~ in einen im oberen Teil des Maschinengehäuses angeordneten,, im Prinzip etwa U-förmig ausgebildeten Satnmel behält er 5 gefördert wird. (Anschlußstellen Ig¹, I7¹)· Der Sammelbehälter 5 weist einen Flüssigkeitsraum 5a und einen darüber angeordneten Gasraum 5b auf, wobei im Gasraum vorzugsweise Wasserstoffgas als Inertgas vorhanden ist. Die in den Schenkel 5c des Sammelbehälters 5 gepumpte Flüssigkeit strömt im Gegen strom zu dem im Gasraum 5b strömenden Gas über den die beiden U-Schenkel verbindenden Stegteil 5d des Behälters in den anderen Schenkelteil 5e, von wo sie entsprechend gasgesättigt über die Leitung Iq von der Pumpe 1 wieder abgesaugt wird. Leitung Ig ist somit die Hauptaustrittsleitung der Kühlflüssigkeit. Die Utnrißlinie 6 gibt die äußere Kontur der elektrischen Maschine wieder. Die Ständerwicklung W ist im linken Teil der Fig. 1 perspektivisch und mit wenigen Windungen angedeutet, um die Kühlströmung innerhalb der Ständerwicklung wiederzugeben. Die Ständerwicklung W erstreckt sich von der Maschinen-Stirnseite A (Antriebsseite) bis zur Maschinen-Stirnseite B (Erregerseite), wobei die Schaltverbinder-AnOrdnung R auf der Masehinenseite B angeordnet ist« Von einer symbolisch und verkleinert angedeuteten ringförmigen Sammelleitungs-Anordnung 7j welche mit Leitung . lrz über einen Isolator i.. kühlströmungsmäßig in Verbindung steht, wird die Kühlflüssigkeit den im Wickelkopfbereich der Maschinen-Stirnseite A angeordneten Eintritts-Stellen e* über Isolier-

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schlauche, vorzugsweise aus Teflon, enthaltende Leitungsstücke Iq zugeführt. Diese Eintrittsstellen e^ dienen, wie üblich, der elektrischen und kühlströmungsmäßigen Schaltverbindung der einzelnen zu Wicklungsschleifen s^ zusammengeschalteten Ständerwicklungsstäbe s (Ober- und Unterstäbe). Nach Durchlaufen einer Wicklungsschleife s.. gelangt die Kühlflüssigkeit zu einer am Um-

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fang benachbarten Kühlmittel-Austrittsstelle a.1 und von hier über entsprechende, Isolierschläuche enthaltende Austrittsleitungen 1.JQ zu einer ringförmigen Austritts-Sammelleitung 8 auf der gleichen Maschinen-Stirnseite. Von der Austrittssa.mmelleitung 8 strömt die Kühlflüssigkeit über einen weiteren Isolator ±2 ^zur Leitung Ig und von hier in den Sammelbehälter 5, welch letzterer, wie bei 9 angedeutet, auf Erdpotential liegt. An der Ma.schinen-Stirnseite B stehen die einzelnen Ständerwicklungsstäbe s einer Schleife si über der Kühlmittelutnlenkung und der Schaltverbindung dienende Verbinder u (nicht näher dargestellt) in Verbindung. Die elektrische und kühlströmungsmäßige Schaltung der Standerwicklung mit ihren Schaltstellen el, al und u ist aus Pig. 1a näher ersichtlich.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die als dreiphasige Zweischicht-Schleifenwicklung ausgebildete Ständerwicklung W in Einfach-Sternschaltung mit den 6 Durchführungen d11_s d12, d21, d22, d31 und d32 zusamraengesehaltet® Eine solche Durchführung ist bei d21 schematisch angedeutet: sie weist zwei der Führung des elektrischen Stromes und der Kühlflüssigkeit dienende Teile 10a, 10b auf, die von einem nicht näher dargestellten etwa, hohlzylindrischen Isolierkörper umgeben sind, wobei Teil 10a durch die Gehäusewand 6 hindurchgeführt und mit dieser verbunden ist und Teil 10b mit der SchaltverMnder-Anordnung R verbunden ist und wobei zum Ausgleich unterschiedlicher Wärraebewegungen zwischen den Teilen 10a, 10b diese über flexible Strombander 11 und entsprechend flexible Schlauchleitungen. 12 miteinander verbunden sind. Flexible, isolierende Schlaxichstüeke zur Zuführung der Kühlflüssigkeit von einer Sammelleitung 13 zu den jeweiligen Durchführungen sind mit 14 bezeichnet₀ Die'Verteilerleitung 13 ist über geeignete Isolatoren i3 gegenüber ihrem Auflager iso-

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liert abgestützt und unter Einschaltung einer Isolierstrecke i4 kühlströmungsmäßig mit der Zweigleitung l~p verbunden, welche an die·Hauptzufuhrleitung 1, ebenso wie die Leitung I^ der ersten Kühlzweiggruppe K1 angeschlossen ist. Die Isolierstrecke i4 ebenso wie die Isolierstrecken i1, i2 und die noch weiter unten behandelte Isolierstrecke i5 sind prinzipiell so ausgebildet, wie in Pig. 1b dargestellt. Sie weisen ein flexibles Wellrohr 15, vorzugsweise a.us Teflon, auf, das mit seinen beiden Enden 15a, 15b mittels Pla.nschkÖrpern 16a, 16b an die beiden Plansche 17a, 17b der miteinander über die Isolierstrecke 15 zu verbindenden Leitungen L, L¹ dichtend angeschlossen ist.

Die elektrische Sehaltverbindung zwischen den Hauptstrom-Durchführungen und der Ständerwicklung W ist im Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 so durchgeführt, daß jeweils zwei Wicklung ss trän ghälften bzw. Spulen w11, w12 bzw. w21, w22 bzw. w31> w32 jeweils über ein Ringleitungsstück r1 bzw. r2 bzw. r3 miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind zu einem Wieklungsstrang und daß diese drei Wicklungsstränge bzw. Wicklungsphasen jeweils mit ihren beiden Enden über zwei externe Schaltverbinder bzw. Anschlußverbinder a.n das zugehörige Durchführungspaar geschaltet sind, und zwar die Reihenschaltung w11 - r1 - w12 (Phasen U, X) über die Schaltverbinder r11, r12 an die Hauptstrora-Durchführungen d11, d12; die Reihenschaltung w21 - r2 - w22 (Phasen V, I) über die Schaltverbinder r21, r22 an die Hauptstrom-Durchführungen d21, d22; die Reihenschaltung w31 - r3 - w32 (Phasen W, Z) über die Schaltverbinder r1, r2 an die Hauptstrom-Durchführungen d31> d32. Die Schaltverbinder r1, r2, r3 sind interne Schaltverbinder, d. h. sie dienen der Reihenschaltung zweier zu einem Wicklungsstrang gehöriger Spulen bzw. Stranghälften und werden deshalb auch als Gruppenverbinder bezeichnet. Die Phasenbezeichnungen TJ, V, W; X, Y, Z sind der besseren Übersichtlichkeit wegen a.uch bei den Haupt strom-Durchführungen D aufgeführt. Die einzelnen Stranghälften w11, w12 usw. sind im mittleren Teil der Pig. 1 nur symbolhaft angedeutet; ihre genaue Lage zueinander zeigt die Abwicklung nach Pig. 1a, wobei hier auch die externen und internen Schaltverbinder, die Zugehörigkeit der einzelnen Phasen

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zu ihren Durchführungen d11, d12 usx-κ sowie die Phasen be zeichnungen U, V usw. eingetragen sind, und wobei die PhasenbezeichnuLgen "bei Linkslauf von der Antriebsseite A gelten.

Außer den Hochstrom-Durchführungen D sind auch die allgemein mit R "bezeichneten Schaltverbinder bzw. Ringleitungen mit Innenkühlkanälen zum Hindurchleiten der Kühlflüssigkeit versehen, und zwar bis hin zu ihren Schaltverbindtragsstellea 18 bezüglich der Ständerwicklung W bzw. bezüglich der jeweiligen Schaltstäbe s* (vgl. Pig. 1a). Der Strömungsverlauf des Kühlwassers ist in Pig. 1 durch die Pfeile k angedeutet. Bas Kühlwasser strömt beispielsweise von den Kühlkanälen der Hauptstromdurchführung d11 durch die Kühlkanäle des Schaltverbinders r11 Ms hin zur Anschlußstelle 18 an der Wicklung v/11, von hier über ein Isolierstoffschlauchstück ti, vorzugsweise bestehend aus PTFE bzw. Teflon (Polytetraflour-Äthylen)zu der Anschlußstelle 18 der Ringleitung r3 bezüglich der Wicklung w32 rnid von hier über ein erstes Teilstück r3' der letztgenannten Ringleitung bis zum Anschluß 19 einer Kühlmittel-Abfuhrleitung 20a. Der Weg des Kühlwassers von der anderen Hauptstromdurchführnng d12 des gleichen Wicklungsstranges erfolgt dementsprechend über die entsprechenden Kühlkanäle des Schaltverbinders r12 bis hin zu seiner Anschlußstelle 18 bezüglich der Wicklung w12, von hier über den Isolierstoffschlauch t2 zum internen Sclialtverbinder r3 und über das andere Teilstück r3" dieses SchaItverModers zur Anschlußstelle 19 der Kühlmittel-Abfuhrleitung 20a * Es ist ersichtlich, daß die Isolierstoffschläuche ti, t2 und sinngemäß die übrigen Isolierstoffschläuche t3 bis t6 einander phasenfrerade bzw. auf unterschiedlichem Potential stehende Schaltverbinder jeweils kühlströmungsmäßig überbrücken, und zwa.r derart, daß sehr kurze Verbindungslängen der Isolierstoffschläaehe und damit Überleitungswege für die Kühlflüssigkeit erzielt werden. Der Weg der Kühlflüssigkeit von den Hauptstrom-Durchführungspaaren d21 - d22 und d31 - d32 zu entsprechenden Anschlüssen 19 von Kütilmittela.bfuhrleitungen 20b bzw. 20c erfolgt sinngemäß zu dem vorstehend beschriebenen Weg der Kühlflüssigkeit zwischen de« Durchführungen d11, d12 einerseits und dem Anschluß 19 der Kühlmittel-Abfuhrleitung 20a

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andererseits, d. h. die jeweiligen, zwischen je zwei Hochstrom-Dur cih.fiih.ru ng en d11 - d12 bzw. d21 - d22 bzw. d31 - d32 vorgesehenen Kühlzweige ux, vy, wz weisen jeweils mindestens ein den geodätisch höchst gelegenen Bereich der Ringleitungs-AnOrdnung der Scha It v ar bind er R überstreichendes Ringleitungsstück r1 bzw. r2 bzw. r3 auf, an welches jeweils mindestens eine isolierende Kühlmittel-Abfuhrleitung 20a. bzw. 20b bzw. 20c derart angeschlossen ist, daß das Kühlmittel im jeweiligen Kühlzweig zwischen den beiden Hochstrom-Durchführungen und der zugehörigen Abfuhrleitung 20a bzw. 20b bzw. 20c zweiflutig geführt ist (Fluten ux1, ux2 bzw. vy1» vy2 bzw. wz1, wz2). Hierbei ist die jeweilige Abfuhrleitung 20a, 20b, 20c als Steigleitung ausgeführt und mündet in den geodätisch oberhalb des höchst gelegenen Ringleitungsstückea rl bzw. r2 bzw.- r3 angeordneten Kühlmittel-Sammelbehälter 5, der, wie erwähnt, einen Gasraum bzw. ein Gaspolster 5b aufweist, so daß in diesen Sammelbehälter 5 außer der aus den Schaltverbinder-Kühlkanälen kommenden Kühlflüssigkeit auch die in letzterer enthaltenen ungelösten Gasanteile durch Auftrieb leitbar sind. Die drei Abfuhrleitungen 20a, 20b, 20c sind an einen gemeinsamen Kompensator i5 angeschlossen, der eine Ausbildung hat, wie anhand Pig. 1b bereits erläutert, wobei das andere Ende -dieses Kompensators i5 an die in den Sammelbehälter 5 mündende Leitung Iy angeschlossen ist. Naturgemäß könnten auch mehrere Kondensatoren i5, für jede Abfuhrleitung einer, vorgesehen sein. Die zwischen dem jeweiligen Anschluß 19 der Abfuhrleitungen 20a, 20b und 20c und der jeweiligen Hochstrom-Durchführung D liegenden Kühlflüssigkeitskanä-Ie der Schaltverbinder R und Isolierstoffschläuche ti bis t6 sind weiterhin mit einem die Bildung von Gasblasennestern vermeidenden Anstieg geführt, wie ersichtlich. D. h. ein geringfügiges Gefälle für das Kühlwasser, wie es bei den Schaltverhindern r11 und r3 auftritt, bevor äie Kühlflüssigkeit wieder gefälleaufwärts zu den Anschlußstellen 19 geleitet wird, ist nicht schädlich, wenn hierbei extreme Knickstellen vermieden sind, da längs dieser relativ kurzen gefälleabwärts geführten Strecken die Kühlflüssigkeit bei entsprechender Strömungsgeschwindigkeit in der Lage ist, alle Gasanteile mitzufahren.

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Aus FIg. 2 Ist erkennbar,, daß die zwischen je zwei einem- Wick— lungsstrang bzw., einer Wicklungsphase I, II, III zugeordneten • Hochs troBi-Durchführung en dl; T - d12 bzw. d21 - ä'22. bzw. &J-\ - d>2 liegenden Schaltverbinder so elektrisch geschaltet und angeordnet sind, daß die aus den jeweiligen Schaltverbindern gebildeten, in Läuferachsrichtung 1 tEagnetlsIereiaden ütramschleifenteile ml'¹, mZ, m3 exzentrisch zur Läuferwelle und praktisch blfilar verlaufen, was im unteren Teil der Fig. 2 schema ti sch dureh die die S-tromrichtung bezüglich der ¥elle angebenden Pfeilbogen ang&de-trfeet 1st. Ira oberen Teil der FIg* 2, welche darsteilung smäSig — allerdings stark vereinfacht - der Flg. 1 entspricht, sind die in einem hefe stimmten Koraent herrschenden StromfIuBrichtsngen in den örei Wicklungsphasen I, II, III dargestellt,, und zwar fär öle Bureltführungen, Schaltverbinder und V/icklungen der Wicklungsphaue I mit ausgesogenen Leitungslinien und Pfeilen ei* Die Leitungen und die die Strorjflußrichtung angebenden Pfeile e2 der WicklungEphase II rind gestrichelt dargestellt und die Leitungen und die die Btromflußrichtung angebenden Pfeile der V/icklurigöphase III sind durch strichpunktierte Linien dargestellt. Man erkennt durch einen Vergleich zwischen dea oberer und dem unteren Teil der Fig. 2 die angegebene Strocrichtung und die zu ihrer Verv.'irklichung dienende vorteilhafte Schaltverbinder- bzw, RIngleitungsfuhrung. Gleiche Teile zu Fig. 1 sind im übrigen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In lic. 1 sind die höchst gelegenen ILirrleiturjgsstücke rl, r2_; r'5, 5J1 welche die Kuhlmittel-Abfuhrleitungen 20a bi? 20b angeschlossen είπα, durch die Anschlußsteilen 19 in jev/eils zwei Kchsltverbirder- bzw. Ringleitungsstücke rl¹, r1" bzw* v2\ r2." br w. r3'> r3" unterteilt, wobei geweile die Strötsung des Kühlmittels in den beiden durch d.ie Anschlußstelle 19 unterteilten LeI-tungsstücken gegensinnirr erfolgt, d.h. 2*weiflutig von zwei Seiten her su der Anschlußstelle 19. Innerhalb der. beiden gg 11,112 sind ,iev.'eilK die Eufuhr-Verteilerleituiig 7 und die Ab-

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fuhr-Samraelleitung 8 "bzw. die Zufuhr-Verteilerleitung 13 und die Abfuhr-Sammelleitungs-Anordnung 20a, 20b, 20c über die bereits erwähnten, Metall-Armaturen.aufweisenden Isolierstrecken in Form ί von Kompensatören, Wellrohren o. dgl. i1, 12, i3, i4, i5 mit den · auf Erdpotential stehenden Kühlzwei^teilen kühlströmungsmäßig ! verbunden. Dies hat den Zweck, daß bei wassergefüllten Kühlzweigen eine genaue Isolationsprüfüng einer. Ständerwicklungsphase ; bzw. eines Wicklungsstranges vorgenommen werden kann, wobei die anderen Wicklungsstränge und Kühlzweigteile, über welche ein durch das der Anzeige des Ableitstromes bzw. Isolationswiderstandes j dienende Meßinstrument M geführter Strom nicht fließen soll, auf j das gleiche vom Erdpotential verschiedene Potential (+) bring- r bar sind wie die über das Meßinstrumenb M an die auszumessende ; Wicklung angeschlossene Spannungsklemme 21. Im mittleren Teil der Pig. 1 ist zur Veranschaulichung an das eine Ende der Wicklung w12 der Pluspol 21 der Spannungsquelle 23 über das Meßinstrument, 1 Ampere- oder Ohm-Meter, gelegt, wobei der Minuspol der Spannungsquelle 23 geerdet ist. Am Meßinstrument läßt sich nun der durch die Isolation gegen Erde abfließende Ableitstrom und damit der ordnungsgemäße Zustand der Wicklungsisolation ablesen, wobei jedoch über weitere Plusklemmen 22 alle jene Wicklungs-Schaltverbinder bzw. Kühlzweige, deren Ableitstrom das Meßergebnis verfälschen würde, ebenfalls auf Plus-Potential gelegt sind, wobei der hierdurch zustande kommende Ableitstrom nicht über das Meßinstrument M geführt ist und somit das Meßergebnis nicht verfälschen kann. Die Plusklemmen 22 sind hierbei gelegt a.n die Schaltverbinder-Wicklungsanschlüsse IS der Wicklungen w31 und w21 oder an die Durchführungen d21, d22, d31, d32 sowie an die eine Armatur der Isolierstrecke i5. Wie ersichtlich ermöglicht es diese Isolierstrecke, die dem Kühlmittel-Sammelbehälter 5abgewandte Armatur der Isolierstrecke i5 auf Pluspotential zu legen. Ebenso ist die isoliert aufgehängte und durch eine Isolierstrecke i4 vom Krdpotential getrennte Zuführungsleitung 13 zu den Stromdurchführungen auf Pluspotential gelegt. Im linken Teil der Fig. ist die'gleiche Meßmöglichkeit angedeutet, um zu veranschaulichen, daß auch auf der Maschinen-Stirnseite A die Verteilerlei-

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leitung 7 und Sammelleitung 8 auf Pluspoterrfcial gelegt werden müssen, wobei hier die Isolierstrecken i1, ±2 den gleichen Zweck erfüllen wie die Isolierstrecke i5.

In Eig. 3 ist die Standerwicklung V/ in Doppelsternschaltung über ihre Schaltverbinder mit den Durchführungen D elektrisch verbunden, wobei jeweils 2 auf dem Maschinenurafang einander gegenüberliegende Wicklungen w11, v/12 bzw. w21,w22 bzw. w31, v/32, in Parallelschaltung an die zugehörigen Durchführungspaare d11 — d12, d21 - d22, d31 - d32 gelegt sind. Die zwischen je 2 Hochs trora--Durchführungen vorgesehenen Kühlzweige uz, zw und vy der'Schaltverbinder weisen hier etwa im Bereich ihrer halben Kühlweglänge jeweils ein höchstgelegenes Blngleitungsstück r31', r12', r21", r32' und r11' mit je einem zweiflutig anstrcmbaren Anschluß 19 und mindestens je einer Kühlmittelabfuhrleitung 24a, 24b, 24c, 24d, 24e auf. Hierbei sind die jeweiligen zu einer Anschlußstelle 19 gehörigen Fluten der Kühlflüssigkeit nicht in allen !Fällen zwei zu einer gleichen V/icklungsphase gehörigen Durchführungen zugeordnet, vielmehr befinden sich beispielsweise 2 Kühlzweige uz1, uz2 zv/ischen den Durchführungen Ö11 und d32, und zwar verläuft der eine Zweig uz1 von dem Schaltverbinderstück r11 der Durchführung d11 über Verzweigungspunkt 25a und die Ringleitung r11' zum Anschlußpunkt 19 der Abfuhrleitung 24e und von hier über das zweite Stück der Ringleitung r11^f zum Isolierstoffschlauch t7 und durch diesen Isolierstoffschlauch über das Schaltverbind erstüek r32" und den Verzweigungspunkt 25b zum Schaltverbinder r32 der Durchführung d32. Ein anderer au dem vorgenannten Kühlzweig parallel liegender Kühlzweig verläuft zwischen den Verzweigungspunkten 25a und 25b der Schaltverbinder r11 und r32 über den Schaltverbinder r11", das Isolierrohr t8 ■ zum Schaltverbinder r32' und einem Anschlußpunkt 19 der Abfuhrleitung 24d und von hier über das restliche Stück des Schaltverbinders r32V zum Anschlußpunkt 25b. Diese beiden Schaltverbinder-Kühlzweige uz1 und uz2 v/erden somit durch die Anschlußstelle 19 mit Abfuhrleitungen 24d, 24e in vier Kühlflüssigkeitsfluten uz11, uz12, uz21, uz22 unterteilt. Sinngemäß ergeben sich für die zwischen den Durchführungen d12 und d31 liegenden beiden Kühlzweige xw1 und xw2 mit Isolierroiiren t9

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und tiO die Kühlflüssigkeitsfluten xv/11, xw12,xw21 und xw22, wobei der Isolierstoff schlauch t9 in der Flut >rw12 und der Isolierstoff schlauch "ΐ10 in der PIut xw21 angeordnet ist. Die Verzweigung spunkte der Schaltverbinder r12 und r31 sind mit 26a -bzw. 26b bezeichnet.

Da. die den Durchführungen d21. d22 zugeordneten Schaltverbinder r21, r22 direkt bis an die Anschlußstellen 18 der Wicklung w21 herangeführt sind, ergibt sich hier ein Kühlzweig vy zwischen diesen beiden Anschlußpunkten 18, und zwar über Ringleitung r21" bis hin zum Anschlußpuijkt 19 <3er Abfuhrieitung 24c und von diesem Anschlußpunkt über das andere Stück der Ringleitung r21" und über den Isolierstoffschlauch t11 zur Ringleitung r22ⁿ und zurück zum anderen Ansehlüßpurskt 18. Dieser Kühlsweig vy wird demgemäß durch·den Anschlußpunkt 19 der Abfuhrleitung 24c in 2 Fluten vy1 urä vy2 unterteilt. Die Strörjungsrichtung der Kühlflüssigkeit ist wiederum durch die Pfeile k angedeutet. Es ist erkennbar» daß bei diesem Ausführur>p;sbeispiel alle den höchst gelegenen Bereich der Ringleitungs-Anordiiung S Überstreichenden Ring-lpitungristücke mit jo einem Anschluß 19 der Abfuhrleitungs-Anordnung 24a bis 24e versehen sine . Auch bei cüeseir Ausführungsbeispiel ist zur Erzielung möglichst kurr.pr Kühlmittelwege vorget?enr>n, daß durch die Isolierstoff schläuche..-t7 his t11 einander phasenfreDue bzw. auf untei¹· schiecllichem Potential stehende Schaltverbinder- bzw. Ringleitungsteile kühletröeungsifiäSig miteinander verbunden sind. I¹Ur das Auf-führungsbeispiel nach Fifr,. 3 ergeben sich, wie ersichtlich, im Bereich der 6 Hochstron-Durchfülirungen 6 parallele Hauptfluten uz1, xwl, vyi, vv2, xw2,. uz2 der Kühlflüssigkeit und aufgrund der elektrischen Parallelschaltung der Vficklungsteile mehr zueinander pprallele Kühlflüscir,k eitsfluten der behalt verbind er als beim Ausführungsbeispiei. nach Pig» 1, n.^::.Klich 10 parallele Pluten us11, us12, «s21, uz22, vyl, vy2, xw11, xw12, xw21, xw22. Kit 2? ist noch eine Sammelleitung bezeichnet, in welche die einzelnen AbfUbrlcitungen 24a bis 24e münden υτΑ v.'olche ihrerseits an die die loolierstrecke i.5 enthaltende Leitung 1„ angeschlos.'jen ist. Im übrigen sind gleiche Teile eu Pig. 1 mit den gleichen Besugs™ zeichen versehen und insb. die Anordnung-: und die Wirkungsweise sinngemäß zum AusführuiirgbßiapißjL ρ^cIi Pi(:. 1.

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ÖAO

Claims

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Pa t en t a.n sp r üche

( 1.) Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine, insb. Turbogene- ^-' rator» mit zwei zueinander parallel liegenden ICühlzweiggruppen der als mehrphasige, insb. dreiphasige, Zweischicht-Schleif en-? Wicklung ausgebildeten Ständerwicklung einerseits und der Hauptstrom-Durchführungen sowie der die Schaltgruppenverbindung zwischen den einzelnen Wicklungsteilen der Ständerwic-Iclung und von letzteren zu den Hauptstrom-Durchführungen herstellenden Schaltverbinder andererseits, wobei die Kühlflüssigkeit innerhalb der letztgenannten zweiten Kühlzweiggruppe durch Kählkanäle der Hauptstrom-Durchführungen, der Schaltverbiaa-der und der im Bereich von Isolierstrecken angeordneten Isolierstoff^ schläuche derart geführt ist, daß durch die jeweils zwischen je zwei Hochstrom-Durchführungen liegenden SchaItverbinder und die, ggf. einander phasenfremde bzw. auf unterschiedlichem Potential stehende Schalt verbind er kühlströmungsmäßig überbrückenden, Isolierstoffschläuche mehrere zueinander parallele Kühlzweige der zweiten Kühlzweiggruppe gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen, zwischen je zwei Hochstrora-Durohführungen vorgesehenen Kühlzweige jeweils mindestens ein den geodätisch höchst gelegenen Bereich der Ringleitungs-Anordnung der Schaltverbinder überstreichendes Ringleitungεstück aufweisen, an welches mindestens eine isolierende Kühlmittel-Abfuhrleitung derart angeschlossen ist, da.ß das Kühlmittel im jeweiligen Kühlzweig zwischen den beiden Hochstrom^Dureh^ führungen und der zugehörigen Abfuhrledtung zweiflutig geführt ist und daP- die jeweilige Kühlflüssigkeits-Abfuhrleitung als Steigleitung ausgeführt ist und in einen geodätisch-oberhalb des höchstgelegenen Ringleitungsstüokec ange-irdmeten Kühlradk^-- tel-Sacoraelbehyiter mit Gaspolster mündet, in Vielehen, außer, der aus den Sohaltverbinder-Kühlkanälen kommenden Kühlflüssigkeit auch die in letzterer enthaltenen ungelösten. Gasanteile durch Auftrieb leitbar sind.

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2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Anschluß der Kühlfliissigkeits-Abfuhrleitung und der jeweiligen Hochstroro-Durchführung liegenden Kühlflüssigkeits-Kanäle der Schaltverbinder und Isolierstoffschläuche mit einem die Bildung von Gasblasennestern vermeidenden Anstieg geführt sincl.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen je zwei einem Wicklungsstrang bzw. einer Wicklungsphase zugeordneten Hochstrom-Durchführungen liegenden Schaltverbinder so elektrisch geschaltet und so angeordnet sind, daß die aus den Scha.ltverbindern gebildeten, in Läuferachsrichtung magnetisieren.den Stromschleifenteile exzentrisch zur Läuferwelle und praktisch bifilax verlaufen.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit dreiphasiger Ständerwicklung in Einfach-Sternschaltung und seetis, paarweise je'einem Ständerwicklungsstrang zugeordneten Hochstrom-Durchführungen sov.'ie mit externen Schaltverbindern (Anschlußverbindern), welche die elektrische Schaltverbindung zwischen der Hochstromdurchführung und dem einen Ende eines Wicklungsstranges herstellen, und internen Schaltverbindern (Gruppeηνerbindern), welche Wicklungsstrangteile bzw. Spulen eines Wicklungsstranges elektrisch in Reihe schalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit der zweiten Kühlzweiggruppe in sechs parallelen Fluten durch die Schaltverbinder-Kühlkanäle geführt ist, wovon die jeweilige Einzelflut über die in Reihe geschalteten Kühlkanalteile einer Hochstrom-Durchführung, eines Anschlußverbinders, eines den Phasensprung zum Gruppenverbinder eines anderen V/icklungsstranges kühlströmungsmäßig Überbrückenden Ieolierstoffschlauches und des einen Teils des hb'chstgelegenen Ringleitungsstücks zum Anschluß der Kühlmittel-Abfuhrleitung verläuft.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit dreiphasigei Ständerwicklung in Doppel-Sternschaltung und sechs, paarweise

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je einer Standerwicklungsphase zugeordneten Hochstrom-Durchführungen, dadurch, gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Hochstrom-Durchführungei} vorgesehene Kühlzweige der Schaltverbinder etwa im Bereich ihrer halben Kühlweglänge jeweils ein höchstgelegenes Ringleitungsstück mit einem zweiflutig a.nstrb'rabaren Anschluß mindestens einer Kühlraittelabfuhrleitung aufv^eisen, so daß - bei zwei Schaltverbind er-Kühlzw eigen zwischen zwei Durchführungen - vier Kühlflüssigkeitsfluten und - bei einem Schaltverbinderkühlzweig zwischen zwei Durchführungen - zv/ei Kühlflüssigkeitsfluten gebildet sind, und daß von den vier bzw. zwei, einem Durchführungspaar zugeord-' neten Kühlflüssigkeitsfluten jeweils zwei bzw. eine direkt über einen Schaltverbinder-Kühlkanal zur Anschlußstelle der Kühlmittel-Abfuhrleitung geführt sind und jeweils zwei bzw. eine über die Kühlkanäle einander phasenfremder bzw. auf unterschiedlichem Potential stehender Sclialtvexbinder-Leitungsstücke und letztere kühlströaungsmäßig verbindende Isolierstoffschläuche zu der genannten Anschlußstelle geführt sind.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr-Yerteilerleitung und die Abfuhr-Sammelleitung der zweiten, der Durcb-fübrungs- und Schaltfe ■ verbinder-Kühlung dienenden Kühlzweiggruppe ebenso wie die Zufuhr-Verteilerleitung und Abfuhr-Sammelleitungen der ersten, der Standerwicklungs-Kühlung .dienenden Kühlzweiggruppe über Metall-Armaturen aufweisende Isolierstrecken in Form von Kocapensatoren, Wellrohren o. dgl., mit den auf Erdpotential stehenden Sühlzweigteilen kühlströraungsmäßig in Verbindung stehen, derart, daß bei einer bei wasserge-• füllten Kühlzweigen vorgenommenen Isolationsprüfung eines Ständerwicklungsstranges oder -wicklungsteiles die a.nderon Wicklungsstränge und Kühlzweigteile, über weiche ein durch das der Anzeige des Ableitstromes bzw. Isolationsv/ider-

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Standes dienende HeBInstrument geführter Strom nicht fließen soll, auf das gleiche vom Erdpotential verschiedene Potential bringbar sind wie die über das Keßinstrument an die auszumes- j sende Wicklung angeschlossene Spannungsldemtue.

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