DE2433867A1

DE2433867A1 - Elektrische anordnung mit hochspannungsfest isoliertem elektrischem leiter

Info

Publication number: DE2433867A1
Application number: DE2433867A
Authority: DE
Inventors: Harold M Philofsky; Pravin A Sanghavi
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-07-18
Filing date: 1974-07-15
Publication date: 1975-02-06
Also published as: BE817786A; FR2238271A1; US3823334A; JPS5042387A; IN143938B; SE7409422L; GB1485522A; CH583959A5; JPS5599022U; ES428363A1; IT1017181B; FR2238271B1; SE397449B; JPS5626253Y2; CA998124A

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Düsseldorf, 12> Juli 1974

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Elektrische Anordnung mit hochspannungsfest isoliertem elektrischem Leiter

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Hochspannungsanordnung, insbesondere auf isolierte elektrische Leiter für den Einsatz in elektrischen Anlagen wie dynamoelektrischen Maschinen, wo ungleichförmige elektrische Beanspruchungen oder Belastungen auftreten.

Die Leistungsfähigkeit und die Grenzen eines elektrischen Isolationssystems, wie es für Hochspannungsleiter eingesetzt wird, werden durch die elektrischen Spitzenbelastungen bestimmt, denen die Isolierung bei Gebrauch ausgesetzt ist, da diese Belastungen die Bereiche bestimmen, wo ein elektrischer Durchschlag einsetzen kann oder wo es auf der Isolationsoberfläche zu einer Koronabildung kommen kann. In der allgemeinen Praxis wird die durchschnittliche elektrische Belastung oder der durchschnittliche Wert der dielektrischen Festigkeit als Parameter für die grundlegende Isolation herangezogen, obwohl in den meisten Fällen die durch-

409886/0965

schnittliche Belastung viel niedriger als die Spitzenbelastung ist, die in dem Isoliersystem auftreten kann, so daß mit großen Sicherheitsfaktoren gearbeitet werden muß und daher die meisten Isoliersysteme.weit unterhalb ihres Leistungsvermögens ausgenutzt werden. Eine Verringerung der elektrischen Belastungen in Bereichen hoher Feldkonzentration würde daher dazu führen, daß das gesamte Isoliersystem weit näher in Obereinstimmung mit seinem Leistungsvermögen ausgewertet werden könnte, indem die Spitzenbelastung der durchschnittlichen Belastung angenähert wird und so die Isolation eine Aufwertung erfährt, während die Ernsthaftigkeit von Koronaerscheinungen, die gegebenenfalls auftreten können, verringert wird.

Dieses Problem der Auslegung von Hochspannungs-Isoliersysteinen für Anwendungsfälle mit ungleichförmigen Beanspruchungen tritt in irgendeiner Form in allen elektrischen Geräten oder Anlagen auf, insbesondere bei dynamoelektrischen Maschinen wie großen Generatoren. Die Spitzenbelastungen können an verschiedenen Stellen einer solchen Maschine auftreten, je nach der Geometrie der Maschine, und im Betrieb zu Korona führen. Dies ist ein spezielles Problem auf den Spulenflächen an den Enden der Stator-Nuten, wo Bereiche hoher elektrischer Beanspruchungen in den Eckgebieten auftreten, und es werden üblicherweise besondere Mittel vorgesehen, um diese übermäßigen Belastungen bei Arbeitespannungen zu eliminieren oder zumindest herabzusetzen.

Eine weitgehend angewandte Möglichkeit besteht darin, eine Be-

409886/0965

2433887

schichtung hohen Widerstands auf die Isolierfläche der aus der Stator-Nut austretenden Spule aufzubringen. Normalerweise wird eine leitende Beschichtung auf solchen Spulen in der Nut vorgesehen, um Korona zwischen der Spulenfläche und der Nutwandung zu verhindern, und es wird eine Masse hohen Widerstands auf die Isolierfläche jenseits des Endes der Nut aufgeschichtet und an einem Ende mit der leitenden Beschichtung verbunden. Die Beschichtung hohen Widerstands muß den richtigen Widerstand haben, um eine übermäßige Erhitzung an der Übergangsstelle mit dem leitenden Film zu verhindern, jedoch muß der Widerstand ausreichend groß sein, um die Belastung über die Länge der Beschichtung von der hohen Spannung am einen Ende auf Masse an der Übergangsstelle mit der leitenden Beschichtung zu staffeln. Diese Staffelung muß so gestaltet sein, daß die elektrische Belastung längs der Isolierfläche unterhalb der Belastung bleibt, bei der es zu Koronabildung kommt. Diese Möglichkeit hat sich für Arbeitsspannungen, wie sie jetzt für große Generatoren eingesetzt werden, als recht erfolgreich erwiesen, wenngleich es schwieriger wird, diese Möglichkeit zur Verringerung der Belastungen heranzuziehen, wenn die Spannung weiter ansteigt. Bei noch höheren Spannungen, wie den jetzt im Einsatz befindlichen Testspannungen, erweist sich diese Möglichkeit nicht als sehr wirksam, um die Koronabildung zu behindern oder zu verringern.

Eine weitere Möglichkeit, die eingesetzt worden ist, um Korona auf den Spulen eines Hochspannungs-Generators zu unterdrücken, ist in der US-PS 2 939 976 erläutert. In diesem System werden

409886/096 5

dünne Metallfolien in unterschiedlichen Tiefen in der Spulenisolation außerhalb des Nutteils der Spule oder Wicklung eingebettet. Diese Folien werden so angeordnet, daß sie ein kapazitives Reihen-/Parallel-Netzwerk in der Isolierung bilden, und auf diese Weise wird das Feld so beeinflußt, daß die elektrischen Spitzenbelastungen verringert werden. Bei diesem System muß sichergestellt sein, daß die Folien sich wegen der übermäßigen Wirbelstromerhitzung, die sonst in ihnen auftreten würde, vollständig außerhalb der Nut befinden. An den dünnen Kanten der Folien können hohe Feldkonzentrationen auftreten, so daß Vorsorge dafür getroffen werden muß, daß Mängel in der Isolation zwischen den Folien oder benachbarten Kanten der Folien verhindert werden, da die Wirkungen solcher Mängel vergrößert werden. Dieser Aufbau ermöglicht jedoch eine Belastungsstaffelung bei höheren Betriebsoder Arbeitsspannungen als die Widerstandsbeschichtung, weil dabei die Spitzenbelastungen sowohl innerhalb der Isolation als auch an der Oberfläche gestaffelt bzw. abgestuft werden.

Eine elektrische Anordnung mit hochspannungsfest isoliertem elektrischem Leiter, wobei ein erstes leitendes Element und ein von dem ersten Element im Abstand gehaltenes zweites Element vorgesehen ist und das erste und das zweite leitende Element sich gemeinsam über eine bestimmte Entfernung bis zu einer Stelle erstrecken, an der das erste Element endet und das zweite Element sich weiter erstreckt, ferner das zweite Element mit einer Isolierung versehen ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung eine Mehrzahl Schichten aus mittels Harz ver-

409886/0965

bundenem Isolierband mit einer ersten Dielektrizitätskonstante und einem Einsatz aus einem Material mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante, die wesentlicher höher als die erste Dielektrizitätskonstante ist, aufweist und daß der Einsatz nahe dem ersten Element in einem Bereich angeordnet ist, in dem das erste und das zweite Element gemeinsam verlaufen, und eine Kante besitzt, die im wesentlichen mit dem Ende des ersten Elements zusammenfällt.

Die vorliegende Erfindung trägt somit dazu bei, die elektrischen Spitzenbelastungen durch kapazitive Belastungsstaffelung in einem Hochspannungs-Isoliersystem zu verringern. Erfindungsgemäß erfolgt dies jedoch auf wesentlich wirksamere Weise und ohne die Nachteile der bisherigen Systeme, indem Einsätze aus einem Material hoher Dielektrizitätskonstante in die Isolation in Bereichen hoher elektrischer Belastung eingearbeitet werden. Diese Einsätze führen zur Bildung eines kapazitiven Netzwerks, das eine Staffelung oder einen Abbau der Belastung innerhalb der Isolation bewirkt und somit die Spitzenbelastung des Isoliersystems erheblich herabsetzt.

Das bevorzugte Material zur Herstellung der Einsätze ist Bariumtitan at, das vorzugsweise in Pulverform verwendet wird, das in Form eines Füllstoffs in ein Harz-Bindemittel eingebettet ist, das sich mit dem Harz-Bindemittel, wie es für den eigentlichen Isolieraufbau Verwendung findet, verträgt. Auf diese Weise lassen sich Dielektrizitätskonstanten im Bereich zwischen 40 und erzielen, gegenüber einer Dielektrizitätskonstante von 4 für den

409886/0965

übrigen Isolieraufbau. Vorzugsweise wird das Material hoher Dielektrizitätskonstante in Form ebener dünner Bahnen oder Bogen hergestellt, die in geeignete Breiten überführt und bei der Herstellung der normalen Spulenisolation, die üblicherweise Mikaband ist, aufgebracht werden können. Diese Bahnen aus Material hoher Dielektrizitätskonstante werden in vorgegebenen Gebieten der Isolation, wo Spitzenbelastungen auftreten, anstelle des Mikabands eingesetzt und die Isolation der Spule wird dann in üblicher Weise vervollständigt. Dies ergibt eine Spule oder einen isolierten Leiter mit "eingebauter" Belastungsstaffelung, die die elektrische Spitzenbelastung sehr stark verringert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Ansicht eines Teils einer dynamoelektrischen Maschine, die eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung veranschaulicht;

Fig. 2 einen etwas schematisierten Längsschnitt, der einen isolierten Leiter veranschaulicht, für den die Erfindung sich einsetzen läßt;

409886/0965

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wiedergibt; uni

Fig. 4-7 Diagramme der Verteilung der elektrischen Felder für verschiedene Ausgestaltungen isolierter Leiter.

Im einzelnen läßt Fig. 1 einen Teil einer dynamoelektrischen Maschine wie eines großen Generators zur Erzeugung hoher Spannungen erkennen, der mit den isolierten Spulen ausgestattet ist, wobei eine allgemein mit 10 bezeichnete Maschine einen geschichteten Kern 12 mit darin verlaufenden Längsnuten 14 aufweist. In den Längsnuten sind isolierte Leiter 16 und 18 untergebracht, die mit Endbereichen über die Längsnuten hinausragen, wie das in der Zeichnung angedeutet ist. Die Endbereiche können in der üblichen Weise abgebogen sein und sich in Umfangsrichtung der Maschine erstrecken, um mit in anderen Längsnuten befindlichen Nuten verbunden zu sein. Die Leiter 16 und 18 sind mit einer Hochspannungsisolierung isoliert, die üblicherweise die Gestalt eines mittels Harz verbundenen Mikabandes hat, wobei das Mikaband mit einem geeigneten Harz imprägniert und ausgehärtet wird. Die Leiter bzw. Spulen können durch Distanzlagen 20 isoliert sein und werden in den Längsnuten durch Keile 22 gehalten. Wie ersichtlich, können in den Gebieten, in denen die Leiter 16 und 18 aus den Längsnuten austreten, sehr hohe elektrische Beanspruchungen auftreten, so daß schon versucht worden ist, diese Spitzenbeanspruchungen mit Hilfe der weiter oben erwähnten Hochwiderstand-Beschichtung oder der eingebetteten Metallfolien zu

409886/0965

243386?

verringern. Wie zuvor angedeutet, weisen jedoch beide Möglichkeiten ihre Beschränkungen und Nachteile, insbesondere bei den hohen Spannungen, auf.

Es gibt weitere Stellen und Ausführungsmöglichkeiten isolierter Wicklungen, wo ähnliche Ungleichförmigkeiten der Beanspruchung auftreten können, und die Erfindung läßt sich naturgemäß auf alle solche Fälle anwenden. Ein einfaches Beispiel einer weiteren derartigen Ausführung ist eine Hochspannungs-Prüfschiene, bei der die Isolierung einem elektrischen Feld zwischen der Metallschiene selbst und einer auf die Außenfläche der Isolierung gebrachten Metallelektrode ausgesetzt wird. Der Einfachheit halber wird die Erfindung in der Anwendung für eine solche isolierte Prüfschiene erläutert, obwohl es sich versteht, daß sie sich auf jede Art von isoliertem Leiter anwenden läßt, der an einer Stelle Verwendung finden soll, wo die elektrische Beanspruchung ungleichförmig ist.

Fig. 2 zeigt einen isolierten Hochspannungs-Leiter bzw. einen hochspannungsfest isolierten Leiter mit einem mittleren Leiterstab 30, der aus Kupfer oder einem anderen gewünschten leitfähigen Material bestehen kann und von einem Isoliermantel 32 umschlossen ist. Wie oben angedeutet, kann der Isoliermantel 32 die notwendige Anzahl Lagen Mikaband aufweisen, wobei die Dicke der Isolierung in der Zeichnung aus Gründen der Klarheit übertrieben wurde, wenngleich von jeder anderen gewünschten Art Hoch-

409886/0965

Spannungsisolierung Gebrauch gemacht werden kann. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird an die Außenseite des Isoliermantels 32 eine Metallelektrode 34, die aus starker Kupferfolie bestehen kann, angelegt, um die Isolierung zu Testzwecken einer Spannungsbeanspruchung auszusetzen. Es läßt sich beobachten, daß, wenn in dieser Weise eine Spannung zwischen der Metallelektrode 34 und dem Leiterstab 30 angelegt wird, die Beanspruchung an den Enden der Metallelektrode 34 ungleichförmig ist und Spitzenkonzentrationen der elektrischen Beanspruchung in der Luft und in der Isolierung in den Bereichen auftreten, wie sie in Fig. 2 allgemein mit 36 bzw. 38 angedeutet sind.

Erfindungsgemäß wird die Spitzenbeanspruchung in diesen Bereichen in der mit Fig. 3 veranschaulichten Art und Weise verringert. Wie dort gezeigt, ist in den Isoliermantel 32 ein Einsatz 40 eingearbeitet, der vorzugsweise unmittelbar unter der Metallelektrode 34 liegt und sich bis zur Kante der Elektrode erstreckt. Der Einsatz 40 besteht aus einem Material mit einer gegenüber der Dielektrizitätskonstante des Hauptkörpers des Isoliermantels 32 hoher Dielektrizitätskonstante, so daß in die Isolierung ein kapazitives Staffelnetzwerk eingebaut wird, das die elektrische Spitzenbelastung erheblich verringert.

Das bevorzugte Material für den Einsatz 40 ist Bariumtitanat (BaTiO₃), ein anorganisches kristallines Material-mit einer sehr hohen Dielektrizitätskonstante. Dieses Material wird vorzugsweise in Form eines verhältnismäßig feinen Pulvers in einem

409886/0965

Harz-Bindemittel verwendet. Das Harz muß in starkem Maße pulverhaltig sein, um ein Material mit ausreichend hoher Dielektrizitätskonstante zu erhalten. Dazu eignen sich verschiedene Harze, und grundsätzlich kann jedes Harz verwendet werden, das sich mit dem für den Isoliermantel 32 verwendeten Harz verträgt und in Form von Bögen oder Bahnen gefertigt werden kann, wie das weiter unten erläutert wird. Sowohl Polyester- als auch Epoxy-Harze sind mit zufriedenstellenden Ergebnissen eingesetzt worden, jedoch erwies sich als zu bevorzugendes Harz ein Epoxy-NovoIac-Harz, wie es im Handel unter der Bezeichnung Dow DEN438 erhältlich ist. Eine Beaufschlagung des Harzes mit etwa 70 bis 81 Gew% des pulverförmigen Bariumtitanat-Füllstoffes erwies sich als sehr zufriedenstellend und führt zu einem Material mit einer Dielektrizitätskonstante im Bereich zwischen etwa 40 und 60.

Die Komponenten dieses Materials werden wegen der niedrigen benötigten Harzviskosität vorzugsweise bei einer Temperatur von 80 bis 100° C heiß gemischt, und das Pulver wird vorzugsweise bei 100° C vorerhitzt, um Feuchtigkeit auszutreiben. Ein Mischen in den zuvor angegebenen Anteilen läßt sich dann selbst bei dem höchsten Füllstoffanteil leicht vornehmen, und beim Abkühlen auf Raumtemperatur bildet das mit Füllstoff versehene Harz ein milchiges weißes Material mit der Konsistenz von Modellier-Ton, das sich falten und formen läßt. Das Material kann dann zu dünnen Bahnen oder Bögen zwischen Kunststoffilmen kaltgepreßt werden, und die Bahnen oder Bögen können auf geeignete Abmessungen gebracht werden, so daß sie sich als Band oder Umhüllung in der Isolierung

409886/0965

einsetzen lassen. Das erhaltene Material ist sehr flexibel und läßt sich leicht auf jede gewünschte Form bringen. Das Aushärten der Bögen oder Bahnen nach ihrem Anbringen kann bei Temperaturen zwischen 100° C bis 130° C für Zeitabschnitte zwischen vier und zehn oder zwölf Stunden, je nach der Temperatur, erfolgen. Die ausgehärteten Bögen oder Bahnen sind grau und im Aussehen keramikartig, dabei hinreichend zäh.

Die Wirksamkeit der Einsätze nach der Erfindung für eine Hochspannungsisolation läßt sich anhand der Diagramme nach Fig. 4 bis 7 erkennen. Diese Diagramme sind Computeraufzeichnungen des berechneten elektrischen Feldes für verschiedene Ausgestaltungen der Isolierung. In allen Fällen geben die Diagramme eine herkömmliche Hochspannungs-Mikaband-Isolation mit einer Dicke von etwa 4 mm (0,16 inch) wieder, auf die eine zwischen dem Leiterstab 30 und der Metallelektrode 34 angelegte Spannung von 100 V einwirkt. Die Lage der maximalen elektrischen Beanspruchung für diesen Aufbau wurde in Luft in einem Abstand von 0,0125 mm (0,0005 inch) von der Kante der Metallelektrode (entsprechend dem Bereich 36 der Fig. 2) sowie in der Isolierung unterhalb der Metallelektrode in einem Abstand von 0,0125 mm (0,0005 inch) von der Kante der Metallelektrode (entsprechend dem Bereich 38 der Fig. 2) gefunden. Die Dielektrizitätskonstante des Isoiiermantels 32 war 4,0, während der Einsatz 40 eine hohe Dielektrizitätskonstante von 40 hatte.

409886/0965

Entsprechend diesen Bedingungen zeigt Fig. 4 die Verteilung des elektrischen Feldes bei einer Beaufschlagung des Leiterstabs 30 mit einem elektrischen Potential von 100 V und bei Erdung der Metallelektrode 34 (Nullpotential). Die Potentiallinien in dieser und den weiteren Figuren wurden für Intervalle von 10 V berechnet, so daß sie Prozentsätze der Gesamtspannung widerspiegeln. Es läßt sich Fig. 4 entnehmen, daß bei dem herkömmlichen Aufbau, der also keine in die Isolierung eingebetteten Einsätze aufweist, das Feld in der Isolierung im linken Bereich der Fig. 4 mit etwa 250 V/cm (620 V/inch), was der durchschnittlichen elektrischen Belastung der Isolation entspricht, gleichförmig verläuft. An den oben erwähnten Stellen maximaler Belastung läßt sich jedoch beobachten, daß die Belastungen extrem hoch sind, nämlich annähernd 2670 V/cm (6679 V/inch) in Luft und etwa 2250 V/cm (5620 V/inch) in der Isolierung. Es ist diese gegenüber der durchschnittlichen Belastung hohe elektrische Spitzenbelastung, die erfindungsgemäß herabgesetzt werden soll.

Fig. 5 zeigt die Feldverteilung für einen Aufbau, bei dem der Einsatz 40 hoher Dielektrizitätskonstante in die Oberfläche der Isolation eingebracht worden ist, die sich teilweise unterhalb der Metallelektrode 34 und teilweise außerhalb der Elektrode erstreckt. Man erkennt, daß das elektrische Feld sich etwas ausgebreitet hat, die Spitzenbelastung aber nur um etwa 30 % verringert worden ist. In Fig. 6 ist der Einsatz 40 unmittelbar unterhalb der Metallelektrode 34 angeordnet, wobei ihre Kanten zusammenfallen, so daß eine wesentlich größere Verringerung der

409886/0965

Spitzenbelastung erhalten wird. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung ähnlich Fig. 6, wobei jedoch ein weiterer Einsatz 42 in die Isolation mit einer größeren Tiefe und außerhalb der Metallelektrode 34 eingebettet wurde. Die so erzielte Verringerung der Spitzenbelastung ist beträchtlich, obwohl sie niedriger als die mit dem Aufbau nach Fig. 6 erzielte ist.

Die mit diesen vier Ausführungen erhaltenen Spannungsbelastungen sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt, die zeigt, daß die Durchschnittsbelastung in allen Fällen die gleiche, die Spitzenbelastung dagegen für die Situation nach Fig. 4, bei der nur die herkömmliche Isolation verwendet wird, sehr hoch ist. Für die anderen wiedergegebenen Situationen mit Einsätzen hoher Dielektrizitätskonstante wird die Spitzenbelastung erheblich verringert, und insbesondere bei der Ausgestaltung nach Fig. 6 sinkt die Spitzenbelastung in der Isolation auf sehr wenig mehr als die Durchschnittsbelastung ab, was das angestrebte Ergebnis ist. Fig. 6 stellt somit die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für diesen speziellen repräsentativen Leiter- und Isolations-Aufbau dar.

TABELLE

Elektrische Beanspruchung (V/cm)

Aufbau

Fig.	4
Fig.	5
Fig.	6
Fig.	7

Durchschnitt	Maximal	2216
	In Luft Xn d.Isolierg.	1470
245	2630	343
245	1858	668
245	5OO
245	693

409886/0965

Es sollte somit ersichtlich sein, wie die vorliegende Erfindung auf jede gewünschte Ausgestaltung oder Lage eines isolierten Hochspannungs-Leiters ähnlich dem nach Fig. 1 anwendbar ist. Zu-

nächst müssen die Bereiche elektrischer Spitzenbelastung in oder nahe der Isolation ermittelt werden. Dies kann durch Berechnung und Auftragen von Diagrammen ähnlich Fig. 4-7, durch Beobachtung oder in sonstiger geeigneter Form erfolgen. Die Wirkung unterschiedlicher Stellen und die Anordnung der Einsätze aus Material hoher Dielektrizitätskonstante können dann in gleicher Weise bestimmt und die Einsätze in der erforderlichen Weise aufgebracht werden, wenn die Isolation auf die Spule bzw. Wicklung gewickelt wird.

Dies sei in Verbindung mit der Anordnung nach Fig. 6 erläutert, bei der von einer etwa 4 mm (0,16 inch) dicken Isolation Gebrauch gemacht wird, wobei der Einsatz 40 unmittelbar unterhalb der äußeren Metallelektrode 34 angeordnet ist, und in diesem Fall ist die Dicke des Einsatzes etwa 0,7 mm (0,027 inch). Wie mit Fig. 6 gezeigt, führt dies zu einer sehr erheblichen Verringerung der elektrischen Spitzenbeanspruchung. Bei der Herstellung eines solchen Leiters würde allgemein in der üblichen Weise vorgegangen. Eine Isolierung der angegebenen Dicke erfordert etwa zwölf halbüberlappte Lagen Mikaband. Elf Lagen des Bandes würden in der üblichen Weise auf den Leiterstab 30 aufgewickelt. Es würde dann mit der zwölften Lage begonnen und in dem Bereich angehalten, in dem der Einsatz 40 angeordnet werden soll. Eine bogenförmige Lage mit der erforderlichen Breite des mit Bariumtitanat gefüllten

409886/0965

Harzmaterials, wie das oben erläutert wurde, wird dann in diesem Bereich auf den Leiter gewickelt, wobei in diesem Bereich dann dadurch die zwölfte Lage des Mikabandes ersetzt wird. Die zwölfte Lage Mikaband wird auf. der anderen Seite des Einsatzes fortgesetzt und bis zum Ende des Leiters fortgeführt. Es wird dann in üblicher Weise das äußere Glasgewebe oder eine sonstige Umhüllung angebracht, und anschließend wird die Spule in herkömmlicher Weise durch Vorerhitzen, Imprägnieren mit einem geeigneten Harz, Pressen in die endgültige Form und Größe sowie Aushärten behandelt. Während dieser Schritte wird der "eingebaute" Einsatz im wesentlichen ein integraler Bestandteil der Isolation, da die verschiedenen Harze so gewählt sind, daß sie im Verhältnis zueinander kompatibel sind und dementsprechend beim Aushärtungsvorgang gegenseitig eine Bindung eingehen. Auf diese Weise können die Einsätze in jedem Bereich der Isolation eingearbeitet werden, gleich ob auf der Oberfläche oder aber im Innern der Isolation, und zwar in jeder gewünschten oder notwendigen Ausgestaltung.

Die Erfindung stellt somit einen hochspannungsfest isolierten elektrischen Leiter zur Verfugung, bei dem die elektrische Spitzen- oder Maximalbelastung der Isolation verringert und viel weiter an den Durchschnittswert angenähert worden ist, so daß das Isolationssystem im ganzen näher im Bereich seiner Leistungsfähigkeit beansprucht und somit effektiver ausgewertet werden kann. Dieses Ergebnis wird durch die Verwendung der Einsätze aus Material mit hoher Dielektrizitätskonstante erzielt, die in die Isolierung oder in die Nähe der Bereiche gebracht werden, in

409886/0965

denen die elektrischen Spitzenbeanspruchungen bei der vorgesehenen Verwendung des Leiters auftreten. Diese Stellen sind für große Generatoren und sonstige elektrische Hochspannungs-Ausrüstungen allgemein bekannt und können in jedem Fall leicht ermittelt werden. Es versteht sich, daß - wenngleich eine spezielle, verhältnismäßig einfache Leiterausführung aus Erläuterungsgründen gezeigt und beschrieben worden ist - die Erfindung sich allgemein auf jede Ausgestaltung oder Anordnung isolierter Leiter anwenden und sich dann auch in jedem Fall leicht verwirklichen läßt. .

Patentansprüche;

4098 8 6/0965

Claims

Patentansprüche

1. Elektrische Anordnung mit hochspannungsfest isoliertem elektrischem Leiter, wobei ein erstes leitendes Element und ein von dem ersten Element im Abstand gehaltenes zweites Element vorgesehen ist und das erste und das zweite leitende Element sich gemeinsam über eine bestimmte Entfernung bis zu einer Stelle erstrecken, an der das erste Element endet und das zweite Element sich weiter erstreckt, ferner das zweite Element mit einer Isolierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung eine Mehrzahl Schichten aus mittels Harz verbundenem Isolierband mit einer ersten Dielektrizitätskonstante und einen Einsatz (40) aus einem Material mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante, die wesentlich höher als die erste Dielektrizitätskonstante ist, aufweist und daß der Einsatz nahe dem ersten Element in einem Bereich angeordnet ist, in dem das erste und das zweite Element gemeinsam verlaufen, und eine Kante besitzt, die im wesentlichen mit dem Ende des ersten Elements zusammenfällt.

2. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz Bariumtitanat-Pulver in einem Harz-Bindemittel enthält.

409886/096 5

3. Elektrische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierband Mika aufweist.

4. Elektrische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dielektrizitätskonstante im Bereich zwischen etwa 40 bis 60 liegt.

5. Elektrische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element dem eine Längsnut (14) aufweisenden Kern (12) einer dynamoelektrischen Haschine und das zweite Element einem in der Längsnut (14) untergebrachten Leiter (16,18) entspricht.

KN/sg/ot

409886/0965

Leerseite