DE2431958A1

DE2431958A1 - Anordnung der staenderstromanschluesse fuer einen turbogenerator grosser leistung

Info

Publication number: DE2431958A1
Application number: DE2431958A
Authority: DE
Inventors: Kurt Jaeger; Eugen Kunz; Josko Dipl Ing Vlah
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1976-01-22
Also published as: NL7507850A; CH591779A5; SE399344B; ATA506675A; SE7507411L; DE2431958B2; US4029978A; FR2277514A7; AT336724B; DE2431958C3

Description

BROWN, BOVEFH & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFT ^J μ )'... . *,

Mp.-Nr. 592/74 Mannheim, den 28. Juni 1974

ZFE/P1-«/Bt

Anordnung der Ständerstromanschlüsse für einen Turbogenerator großer leistung.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der Ständerstromanschlüsse für einen Turbogenerator großer Leistung, dessen Gehäuse ^! mit einem geringen Überdruck gegenüber der Atmosphäre stehenden, nicht brennbaren und nicht oxidierenden Gas gefüllt ist und dessen leiter im Rotor und Stator mittels einer Flüssigkeit gekühlt sind.

Das Gehäuse bekannter Turbogeneratoren großer leistung (z.B. von 500 MW aufwärts) steht üblicherweise unter einem gewissen Überdruck gegenüber der Atmosphäre. Die Generatoranschlüsse werden dabei an einem Klemmenkasten angeschlossen und über Durchführungen aus dem Klemmenkastengehäuse herausgeführt. Die Klemmenkästen und Durchführungen sind gasdicht und druckfest ausgeführt. In dem Klemmenkasten befinden sich flexible stromführende Teile zwischen den Wicklungsverbindungen und der Durchführung. Diese flexiblen Glieder sollen die Dehnungen der Statorstäbe in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse aufnehmen und besitzen erhebliche Abmessungen. Die Klemmenkästen, die z.B. die Form eines Rotationskörpers aufweisen, auf dem auf einem Kreis die sechs Klemmen in gleicher Teilung angeordnet sind, weisen sehr erhebliche Abmessungen auf (interner Stand der Technik). Sowohl für den Sternpunkt, die Stromwandler ! und die Durchführungen durch das Klemmenkastengehäuse als auch

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für die Ableitungen zu den Verbindungsleitungen zum Maschinentransformator ergibt sich ein sehr erheblicher Raumbedarf, der das Maschinenfundament und das Maschinengehäuse verteuert.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung der Ständerstromanschlüsse eines Turbogenerators ist ein an dem mit einem Kühlzwecken dienenden Gas gefüllten Maschinengehäuse angebrachter Klemmenkasten vorgesehen, der einen flachen Boden aufweist, der mit Bohrungen für die Aufnahme von Hochspannungsdurchführungen versehen ist (DAS 1 003 344). Die Isolatoren sind als Hohlkörper ausgebildet und nehmen aus Rohren bestehende elektrische Leiter auf, an die über ein Winkelstück die ebenfalls aus Rohren bestehenden Verbindungsleitungen für die Schaltverbindungen am Wickelkopf angeschlossen sind. Auch diese bekannte Anordnung erfordert jedoch im Volumen einen großen Aufwand und mindestens sechs relativ teuere Hochspannungsdurchführungen.

Schließlich ist es bekannt, bei Turbogeneratoren mittlerer Leistung und mittlerer Spannung, deren Gehäuse nicht unter Überdruck stehen, die Generatorableitungen mittels mindestens für die Phasenspannung isolierter Leiter direkt aus dem Maschinengehäuse herauszuführen (Buch von Wiedemann/Kellenberger, "Konstruktion elektrischer Maschinen", Springer Verlag 196?, Seite 163, Abb. 51a).

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, den Aufwand für die Generatorableitung zu verkleinern, d.h. vor allem die relativ aufwendigen flexiblen Elemente im Leitungszug der Ableitungen und die großen Durchführungen zu vermeiden, und damit die räumlichen Abmessungen des Klemmenkastens merklich zu verkleinern.

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Die lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Anordnung erfindungsgemäß in der Anwendung der Kombination der folgenden, zum Teil für sich bekannten Merkmale:

a) die als Hohlleiter mit Flüssigkeitskühlung ausgebildeten, auf ihrer gesamten Länge für die volle Maschinenspannung isolierten Ableitungen sind mittels Kupplungsstücken an den konzentrisch zum Wickelkopf an der einen Maschinenseite angebrachten, ebenfalls als Hohlleiter ausgebildeten Schaltverbindungen angeschlossen,

b) die zu den Generatorklemmen führenden Hohlleiter verlaufen zuerst senkrecht zur Maschinenachse, sind dann um , 90° abgebogen und verlaufen dann unterhalb des Gehäuses etwa parallel zur Maschinenachse zwischen einer mit dem Maschinengehäuse über elastische Bauelemente verbundenen Metallplatte und einer aus Isoliermaterial bestehenden Platte, welche letztere an der Metallplatte befestigt ist,

c) die Hohlleiter sind nochmals um jeweils 90° in Abständen, deren Größe den Abständen der Terbindungsleitungen zwischen Generator und Transformator entspricht, nach unten abgebogen, verlaufen durch Öffnungen in der Isolierplatte, wobei sie mittels weiterer elastischer Bauelemente gehaltert sind, und dann weiter durch Bohrungen in einer Verschalung, an der sie mittels gasdichter, elastischer Bauelemente abgestützt sind, und enden in polygonförmig gestalteten Anschlußklemmen, an denen die Verbindungsleitungen zum Transformator angeschlossen sind.

Bei dieser Ausführung ergeben sich wesentlich kleinere Abmessungen als bei bekannten Anordnungen infolge Wegfalls der flexiblen Zwischenglieder, der Hochspannungsdurchführungen aus Porzellan und durch die kompakte Ausführung des Sternpunktes. Durch die durchgehende Isolierung der Ableitungßhohlleiter und die

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Benutzung flexibler Bauelemente für die Halterung der Ableitungshohlleiter an der Isolierplatte sowie durch die elastische ί Lagerung der Metallplatte am Gehäuse und die elastischen Bauj elemente an der Durchführung durch die Verschalung können sich die Wickelköpfe einschließlich der Ableitungen ungehindert unter der Einwirkung einer Erwärmung bewegen, ohne daß Kräfte,- die zu Verspannungen des Wickelkopfes und der leiter innerhalb der Nut führen könnten, auftreten würden. Auf diese Weise lassen sich die nicht nur platzaufwendigen, sondern auch teueren Durchführungsisolatoren durch das Klemmenkastengehäuse vermeiden. Da die Maschine nur unter einem geringen Überdruck steht und mit einem nicht brennbaren Gas gefüllt ist, sind im übrigen die Anforderungen, die an die gasdichte Anstellung zu stellen sind, wesentlich geringer als bei den bekannten Maschinen.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Maschine sind unterhalb" der aus Isolierstoff bestehenden Platte konzentrisch zu den Ableitungen Stromwandler vorgesehen, welche an der Isolierstoffplatte befestigt sind.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung tauchen die Enden der Hohlleiter in einen im Durchmesser größeren,, an der Unterseite geschlossenen Hohlzylinder ein, welcher an seiner oberen Seite flüssigkeitsdicht mit dem Hohlleiter elektrisch verbunden ist, und dieser Hohlzylinder weist weiterhin Bohrungen auf, an die ein Schlauch für die Kühlflüssigkeit zu einer parallel zur Maschinenachse verlaufenden Kühlmittelsammeischiene angeschlossen · ist. Auf diese Weise wird die Generatorableitung in ihrer vollen Länge vom Kühlmittel durchflossen und gekühlt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind auch die nicht abgebogenen Hohlleiter an ihren Enden durch einen den Sternpunkt bildenden, ebenfalls flüssigkeitsgekühlten Hohlleiter miteinander elektrisch verbunden und/ebenfalls mittels Schläuchen mit dem Kühlmittelsammelkanal verbunden.

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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Befestigung der in horizontaler Richtung verlaufenden Sektionen der Hohlleiter mittels quer zur Maschinenachse verlaufender, an der Metallplatte befestigter Bolzen mittels Bändern erfolgt.

In zweckmäßiger Weise weist nach dnem weiteren Merkmal der Erfindung die Metallplatte abgebogene Seitenteile auf, welche der Befestigung der Isolierplatte dienen.

Schließlich erfolgt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung I die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zu den Hohlleitern über die ' Schaltverbindungen am Wickelkopf, wobei zwischen Schaltverbindung

L— bzw.
¹ und Ableitungen jeweils ein/T-förmiges Zwischenstück mit einem ebenso ausgebildeten Hohlraum vorgesehen ist.

^;Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Die Fig. 1 eine Seitenansicht eines Turbogenerators mit einer Anordnung nach der Erfindung,

die Fig. 2 eine Ansicht auf die Stirnseite,

die Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Ableitungen sowie der zugehörigen Partien des Gehäuses längs der Idnie A - A in der Figur 2,

die Fig. 4 einen Querschnitt durch die Maschine längs der Linie B-B der Figur 1,

die Fig. 5 einen Schnitt durch die Endpartie eines Hohlleiters einer Ableitung,

die Fig. 6 einen Schnitt horizontal durch den Klemmenkasten längs der Linie C-C der Figur 1,

die Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch den Klemmenkasten j nach Figur 6 längs der Linie D-D,

die Fig. 8a einen Querschnitt durch eine der Verbindungsstellen zwischen Schaltverbindung und Hohlleiter mit-

j tels eines L-förmigen Zwischenstückes,

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die Fig. 8b einen Längsschnitt einer Verbindungsstelle, die Fig. 8c eine Ansicht von unten auf die -Verbindungsstelle

nach Fig. 8b und

die Fig. 9a, Verbindungsstellen wie in Figur 8a bis 8c mittels 9b und 9c eines T-förmigen Zwischenstückes.

In den Zeichnungen ist mit 1 das Maschinengehäuse, mit 2 eine an der Unterseite des Maschinengehäuses angebrachte Verschalung mit Bohrungen 3.1, die durch Abdeckungen 3 verschlossen sind«.

und 5 -en

bezeichnet. Mit 4/sind die Hohlleiter, die als Ableitung dienen, und mit 4.1 die den Sternpunkt bildenden, die Hohlleiter 4 verbindenden Hohlleiter bezeichnet. Der Sternpunkthohlleiter 4.1 verläuft in horizontaler Richtung vertikal zur Maschinenlängsachse. Der mittlere Hohlleiter 4 zwischen Sternpunkthohlleiter und Schaltverbindungen verläuft direkt in vertikaler Richtung zur Sternpunktverbindung, während die beiden äußeren Hohlleiter 4 zweimal abgekröpft sind, um den erforderlichen horizontalen Abstand für die auf einer senkrecht zur Maschxnenlängsachse verlaufenden Linie nebeneinander angeordneten drei Stromwandler 7 zu erhalten. (Siehe Fig. 4 und 6)

Die zu den nebeneinander parallel zur Längsachse der Maschine angeordneten Anschlußklemmen führenden Ableitungen bzw. Hohlleiter sind mit 5 bezeichnet. Sie sind jeweils zweimal rechtwinklig abgekröpft und verlaufen zwischen einer Isolierstoffplatte 6 und einer Metallplatte 8, welche an der Unterseite des Maschinengehäuses mittels elastischer Bauelemente 9 befestigt ist. Für die Durchführung der Hohlleiter 5 bzw. 4 sind jeweils Öffnungen 6.1 in der aus Isolierstoff bestehenden Platte 6 vorgesehen, in der die Hohlleiter 5 bzw. 4 mittels elastischer Bauelemente 10 geführt sind.

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Die Befestigung der Hohlleiter 5 erfolgt mittels Bolzen 11, die an der Metallplatte 8 befestigt sind, über Bänder 12. Zur Befestigung der Isolierstoffplatte 6 ist die Metallplatte 8 seitlich abgebogen und sie erhält so eine im Querschnitt U-förmige Gestalt mit Seitenteilen 8.1, mit denen die Isolierstoffplatte 6 verschraubt ist. ^!

Weiterhin sind an der Isolierstoffplatte 6 insgesamt sechs Stromwandler 7 befestigt, deren Primärwicklung jeweils durch die Hohlleiter 4 bzw. 5 gebildet ist. Entsprechend der lage der Hohlleiter 4 bzw. 5 sind drei Stromwandler nebeneinander in Richtung der Maschinenlängsachse und drei weitere senkrecht zur Maschinenlängsachse angeordnet.

Die Verschalung 2 weist an ihrem Unterteil die bereits erwähnten Öffnungen 3.1 auf, die durch eine·Abdeckung 3, die ebenfalls eine Bohrung enthält, verschlossen sind. (Siehe Fig. 3) Durch die Bohrungen der Abdeckungen 3 sind die unteren Enden der Hohlleiter 5 nach unten geführt und mittels gasdichter, elastischer Bauelemente 13 gegenüber der Unterseite 3 der Verschalung abgestützt,' an welcher auch die in der Zeichnung nicht dargestellte rohrförmige Kapselung der Yerbindungsleitungen 17 befestigt ist.

Die Hohlleiter ,5 enden an polygonförmig gestalteten Anschlußklemmen 16, an denen die Yerbindungsleitungen 17 zum Transformator angeschlossen sind. Die Enden der Hohlleiter 5 tauchen dabei in einen im Durchmesser größeren, an der Unterseite geschlossenen Hohlzylinder 20 ein, welcher an seiner oberen Seite flüssigkeitsdicht mit dem Hohlleiter 5 elektrisch verbunden ist. Jeder Hohlzylinder 20 steckt wiederum in einer Bohrung der polygonförmig gestalteten Anschlußklemme 16. Der Hohlzylinder 20 weist weiterhin Bohrungen 21 auf, an die ein Schlauch 14 für die Kühlflüssigkeit zu der parallel zur Maschinenachse verlaufenden Kühlmittelsammelschiene 15 angeschlossen ist.

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An diese Kühlmittelsammelschiene 15 ist auch der Sternpunktver-"bindungsleiter 4.1 über Schläuche H angeschlossen.

! Der Anschluß der Hohlleiter 4 bzw. 5 an den Schaltverbindungen erfolgt mittels zweiteiliger L- oder T-förmiger Zwischenstücke 22, 23. Ein solches I-förmiges Winkelstück ist in den Figuren 8a, 8b und 8c im Quer- und Längsschnitt sowie in einer Ansicht

ι von unten und ein T-förmiges in den Figuren 9a, 9b

: und 9c dargestellt. Das zweiteilig ausgebildete Zwischenstück 22, 23 ist mit den Enden der beiden Hohlleiter 5 bzw. 19 durch Hartlötung verbunden. Durch die zweiteilige Ausführung des

' Winkelstückes kann der senkrecht verlaufende Teil des Hohlleiters 5 nach Entfernung der Yerbindungsschrauben 24 in ein.oberes, mit einer horizontalen und einer vertikalen Bohrung versehenes Bauteil 22 und ein zweites mit dem senkrecht verlaufenden Hohlleiter verbundenes Bauteil 23, das" außer einer horizontalen zwei vertikale Bohrungen aufweist, zerlegt werden. Durch diese Ausführung des Winkelstückes 22, 23 wird eine bequeme Demontage und Montage der Hohlleiter 5 an den Schaltverbindungen 19 ermöglicht .

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Claims

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Patentansprüche

Anordnung der Ständerstromanschliisse für einen Turbogenerator großer Leistung, dessen Gehäuse mit einem unter geringem Überdruck gegenüber der Atmosphäre stehenden, nicht brennbaren und nicht oxydierenden Gas gefüllt ist und dessen Leiter im Rotor und Stator mittels einer Flüssigkeit gekühlt sind, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden, zum Teil für sich bekannten Merkmale:

a) die als Hohlleiter mit Flüssigkeitskühlung ausgebildeten, auf ihrer gesamten Länge für die volle Maschinenspannung isolierten Ableitungen (4 bzw. 5) sind mittels Kupplungsstücken an den konzentrisch zum Wickelkopf an der einen Maschinenseite angebrachten, ebenfalls als Hohlleiter ausgebildeten Schaltverbindungen (19) angeschlossen,

b) die zu den Generatorklemmen führenden Hohlleiter (5) verlaufen zuerst senkrecht zur Maschinenachse, sind dann um 90° abgebogen und verlaufen dann unterhalb des Gehäuses etwa parallel zur Maschinenachse zwischen einer mit dem Maschinengehäuse (1) über elastische Bauelemente (9) verbundenen Metallplatte (8) und einer aus Isoliermaterial bestehenden Platte (6), welche letztere an der Metallplatte (8) befestigt ist,

c) die Hohlleiter (5) sind nochmals um jeweils 90° in Abständen, deren Größe den Abständen der Verbindungsleitungen zwischen Generator und Transformator entspricht, nach unten abgebogen, verlaufen durch Öffnungen (6.1) in der Isolierplatte (6), wobei sie mittels weiterer elastischer Bauelemente (10) gehaltert sind, und dann weiter durch Bohrungen (3.1) in einer Verschalung (2), an der sie mittels gasdichter, elastischer Bauelemente (13) abgestützt sind, und enden in polygonförmig gestalteten Anschlußklemmen (16), an denen die Verbindungsleitungen (17) zum Transformator angeschlossen sind.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalt) der aus Isolierstoff bestehenden Platte (6) konzentrisch zu den Ableitungen (4 bzw. 5) Stromwandler (7) vorgesehen sind, welche an der Isolierstoffplatte (6) befestigt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Hohlleiter (5) in einen im Durchmesser größeren, an der Unterseite geschlossenen Hohlzylinder (20) eintauchen, welcher an seiner oberen Seite flüssigkeitsdicht mit dem Hohlleiter (5) elektrisch verbunden ist, und daß dieser Hohlzylinder weiterhin Bohrungen (21) aufweist, an die ein Schlauch (14) für die Kühlflüssigkeit zu einer parallel zur Maschinenachse verlaufenden Kühlmittelsammeischiene angeschlossen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht abgebogenen Hohlleiter (4) an ihren Enden durch einen den Sternpunkt bildenden, ebenfalls flüssigkeitsgefüllten Hohlleiter (4.1) miteinander elektrisch verbunden sind und ebenfalls mittels Schläuchen (14) mit dem Kühlmittelsammelkanal (15) verbunden sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der in horizontaler Richtung verlaufenden Sektionen der Hohlleiter (5) mittels quer zur Maschinenachse verlaufender, an der Metallplatte (8) befestigter Bolzen (11) mittels Bändern (12) erfolgt.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (8) abgebogene Seitenteile (8.1) aufweist, welche der Befestigung der Isolierplatte (6) dienen.

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Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Kühlflüssigkeit zu den Hohlleitern (4 bzw. 5) über die Schaltverbindungen (19) am Wickelkopf erfolgt, wobei zwischen Schaltverbindung und Ableitungen jeweils ein "T-formiges Zwischenstück mit einem ebenso ausgebildeten Hohlraum vorgesehen ist.

(Fig. 8 und 9)

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