DE2938884A1

DE2938884A1 - Anschlusskasten mit hochspannungsdurchfuehrungen fuer eine mehrphasige dynamoelektrische maschine

Info

Publication number: DE2938884A1
Application number: DE19792938884
Authority: DE
Inventors: James Brownlee Archibald; Anthony Francis Armor; David Albert Noel
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1980-04-17
Also published as: IT7926092A0; IT1163720B; CH649431A5; MX150669A; US4317952A; ES252919Y; JPS6220778B2; DE2938884C2; ES252919U; JPS5571145A

Description

Anschlußkasten mit Hochspannungsdurchführungen für eine mehrphasige dynamoelektrische Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf große elektrische Maschinen, wie sie in Kraftwerken verwendet werden, und betrifft insbesondere Anschlußkästen, die einen Teil der dynamoelektrischen Maschine bilden.

Der Anschlußkasten einer großen Dynamomaschine bildet ein Gehäuse für die Hochspannungsdurchführungen, die elektrischen Strom aus der Dynamomaschine hinausleiten. Magnetischer Streufluß, der von den durch die Hochspannungsdurchführungen durch den Anschlußkasten hindurchgeführten Phasenleitern und Mittelleitern ausgeht, trifft auf die Wände des Anschlußkastens auf und verursacht Kreisströme. Diese können an einigen Stellen, die von der Aus-

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richtung der Wände und ihrer Lage in bezug auf die Durchführungen abhängig sind, zur Erwärmung der Anschlußkastenwände führen.

Die Verwendung von Flußabschirmungen in verschiedenen Teilen einer Dynamomaschine ist bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus Blechen aus leitendem Material, die zwischen der Streuflußquelle und dem abzuschirmenden Teil angeordnet sind. Kreisströme werden in den Flußabschirmungen selbst gebildet, die dann bestrebt sind, den Streufluß am Eintritt in das abgeschirmte Teil zu hindern. Große Dynamomaschinen werden üblicherweise durch Wasserstoffgas gekühlt und diese Gaskühlung kann auf den Anschlußkasten über die körperliche Verbindung desselben mit der Dynamomaschine ausgedehnt werden. Außerdem können die Anschlußklemmendurchführungen mit Hilfe von Wasserstoffgas direkt oder indirekt gekühlt werden, wie es aus der US-PS 2 742 582 bekannt ist. Die US-PS 4 029 978 beschreibt die Flüssigkeitskühlung der Anschlußklemmendurchführungen.

Gemäß der US-PS 3 808 489 ist der Anschlußkasten für die Hochspannungsdurchführungen einer Dynamomaschine mit speziellen Flußabschirmungen versehen, um das Erhitzen der Anschlußkastenwände zu verringern, das durch Kreisströme aufgrund des von den Hochspannungsdurchführungen ausgehenden Streuflusses verursacht wird. Die Flußabschirmung und die Anschlußkastenwände werden dann durch Gas gekühlt, das durch spezielle Kanäle zwischen ihnen hindurchströmt. Die Abschirmung ist mit Abstand von den Wänden angeordnet und es sind Vorrichtungen vorgesehen, die eine Kühlgasströmung zum Kühlen sowohl der Wände als auch der Flußabschirmung hervorrufen. Die Abschirmung ist so angeordnet, daß sie für die größte Kühlung an der Stelle sorgt, an der die Erhitzung am wahrscheinlichsten ist.

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Schließlich beschreibt die US-PS 3 4 35 262 Kernendeflußabschirmungen für eine Dynamomaschine, die mit Flüssigkeit gekühlt werden.

Die vorstehenden Techniken können in ihrem Anwendungsbereich auf Dynamomaschinen begrenzt werden. Die Verwendung von Wasserstoffgas zur Kühlung eines Anschlußkastens kann daher in der Leistung auf einen Kasten mit sechs Durchführungen begrenzt werden. Diese Leistung kann verbessert werden, indem mehrere Flußabschirmungen und verwickelte Gaskühlungseinrichtungen benutzt werden, um bei höheren Leistungen für eine zufriedenstellende Kühlung zu sorgen. Es ist deshalb Hauptziel der Erfindung, einen Anschlußkasten für eine Dynamomaschine zu schaffen, der in der Lage ist, bei sehr hohen elektrischen Belastungen zufriedenstellend zu arbeiten.

Die Erfindung minimiert die Anzahl der Flußabschirmungen.

Sie schafft ein geschlossenes Kühlsystem für einen Anschlußkasten.

Weiter schafft sie einen kostengünstigen Anschlußkasten für Maschinen mit höherer Nennleistung.

Außerdem wird durch die Erfindung das Kühlsystem eines Anschlußkastens verbessert, ohne den Anschlußkasten zu vergrößern.

Die Erfindung läßt sich am treffendsten als ein flüssigkeitsgekühlter Anschlußkasten bezeichnen. Der Umfang des Kastens kann rechteckig und durch vier vertikale Kohlenstoffetahlwände begrenzt sein, die mit rostfreiem Stahl plattiert sind. Abschnitte aus rostfreiem Stahlblech sind neben der Plattierungsseite der Kohlenstoffstahlwände ange-

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ordnet und rostfreie Füllbänder werden benutzt, um jedes Blech an seiner Anschlußkastenwand zu befestigen, wodurch einzelne Fluidkanäle zwischen dem Blech und der Wand gebildet werden. Die so gebildeten Fluidkanäle sind am Umfang des Kastens angeordnet.

Der oberste Kanal wird ein Verteiler zur Verbindung mit den Anschlußklemmendurchführungen, um jeder Anschlußklemme flüssiges Kühlmittel zuzuführen. Eine Sammelleitung ist im unteren Bereich des Kasten angeordnet und nimmt das flüssige Kühlmittel aus den Anschlußklemmendurchführungen auf. Die Flüssigkeit wird dann über eine gemeinsame Leitung wieder in die unteren Wandkanäle des Kastens eingeleitet und danach aus dem Kasten abgeführt. Die Flüssigkeit zirkuliert somit in einem geschlossenen Kreislauf durch den Kasten, und zwar durch den oberen Kanal, die Durchführungen und die unteren Kanäle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ei

nes Anschlußkastens nach der Erfindung, von welchem Teile der Wand weggebrochen und im Schnitt gezeigt sind, um den Aufbau des Anschlußkastens deutlich zu machen,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Anschluß-

Kastens unmittelbar neben der Wand, die die Einlaß-/Auslaßverbindungen enthält, und in Blickrichtung von innen nach außen,

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Fig. 3 eine Draufsicht auf den Anschluß

kasten in der Ebene A-A von Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Anschluß

kasten in der Ebene B-B von Fig. 2 und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Wand

und die Bodenplatte des Anschlußkastens.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anschlußdynamoelektrische Maschine kastens 11 für eine große (nicht gezeigt).

Ein Beispiel des vollständigen Anbaus des Anschlußkastens an der Dynamomaschine ist in der US-PS 2 742 582 gezeigt. Der Anschlußkasten besteht aus vertikalen Wänden 13, einer Bodenplatte 15 und einem Verschraubungsflansch 17 am oberen Ende der vertikalen Wände. Stattdessen könnte im Rahmen der Erfindung der Anschlußkasten auch zylindrische Wände haben, wie sie für Maschinen mit sechs und drei Durchführungen bekannt sind. Löcher 19 sind in dem Verschraubungsflansch zum Befestigen des Anschlußkastens an der Unterseite einer Dynamomaschine gebildet. Der Anschlußkasten bildet einen Träger und ein Gehäuse für die Anschlußklemmendurchführungen 21, die elektrischen Strom aus der Dynamomaschine hinaus in ein Stromnetz leiten. Eine dreiphasige Dynamomaschine hat gewöhnlich sechs Anschlußklemmendurchführungen. Die Anzahl der Durchführungen ist veränderlich und hängt von der elektrischen Schaltung der Maschine ab. Jede Durchführung hat eine Anschlußplatte 23 zum Herstellen ainer elektrischen Verbindung mit den Ausgangsleitungen der Maschine. Jede Durchführung erstreckt sich durch öffnungen 25 in der Bodenplatte 15 des Anschluß-

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kastens hindurch, um elektrischen Strom aus der Maschine hinaus in das Stromnetz zu leiten. Die Hochspannungsdurchführungen senden einen Fluß aus, der dann auf die Anschlußkastenwände auftrifft und zu Wirbel- und Kreisströmen führt, die die Erwärmung der Anschlußkastenwände verursachen.

Vorstehende Darlegungen zeigen, daß die Erfindung eine Wandkühlung schafft. Es ist beabsichtigt, die Wandkühlung über das Kühlvermögen der bekannten, mit Wasserstoff gekühlten Anschlußkästen hinaus zu verbessern. Es ist bekannt, daß die Wärmeabsorptions- und Wärmeübergangszahlen von Wasser denen von Wasserstoffgas bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit weit überlegen sind. Das bedeutet, daß geringe Mengen von Wasser mit einer viel geringeren Geschwindigkeit noch ein wesentlich größeres Kühlvermögen schaffen können. Diese Beobachtung und die Erfindung beschränken sich jedoch nicht auf die Wasserkühlung, sondern können auf jede Art von Flüssigkeitskühlung des Anschlußkastens ausgedehnt werden.

Fig. 2 zeigt in Verbindung mit Fig. 1 mehrere Merkmale des erfindungsgemäßen Kühlschemas. Beispielsweise dienen die vertikalen Wände als Kanäle 27 für die Kühlflüssigkeit. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kanäle in Etagen unterteilt, so daß ein oberer Kanal 27a einen Einlaßverteiler zum Einleiten der Kühlflüssigkeit in die Kastenwände und ein Verteilungsnetzwerk zum Einleiten der Kühlflüssigkeit in die Durchführungen 21 bildet. Die Kasteneinlaßöffnung 29 ist mit einer Wasserquelle (nicht gezeigt) verbunden, die in der Dynamomaschine in Verbindung mit der Wasserkühlung der Ständerstäbe zur Verfügung steht.

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In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird entionisiertes Wasser als Kühlflüssigkeit benutzt. Das entionisierte Wasser wird gewählt, weil es eine niedrige elektrische Leitfähigkeit hat und weil in Verbindung mit den Kanalwänden aus rostfreiem Stahl eine große Korrosionsbeständigkeit vorhanden ist. Im Rahmen der Erfindung können bei Bedarf andere Flüssigkeiten in Verbindung mit anderen Wandflächen benutzt werden. Gemäß Fig. 3 zirkuliert die Kühlflüssigkeit an der Umfangswand 13 entlang, um die Wand zu kühlen. Darüberhinaus dient die Wand als Verteilerleitung zum Verteilen der Kühlflüssigkeit auf die Durchführungen an Wandauslässen 31 in dem oberen Etagenkanal. In dem hier beschriebenen Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform sind sechs Auslaßöffnungen vorhanden, und zwar eine für jede Anschlußklemmendurchführung.

Das Kühlwasser wird von jedem Wandauslaß aus über Schlauchverbindungen 33 in die betreffende Anschlußklenunendurchführung geleitet. Das Kühlwasser kann in irgendeiner bekannten Weise oder in aus der US-PS 2 742 582 für gasgekühlte Durchführungen bekannter Weise durch die Anschlußklemmendurchführung hindurchgeleitet werden, wobei die Modifizierung für Wasserkühlung im Rahmen fachmännischen Könnens liegt. Das Kühlwasser wird über Schläuche 35, die den Wasserauslaß jeder Durchführung mit einer zentralen Sammelleitung 37 verbinden, wieder abgeleitet.

Die zentrale Sammelleitung 37 leitet die Kühlflüssigkeit aus den Durchführungen an Wandöffnungen oder einem in Fig. 4 gezeigten Kanaleinlaß 39 zurück in die Wand. Die Wände sind, wie erwähnt, wirklich wasserführende Kanäle sowie wassergekühlte Kanäle. Die Anschlußkastenwand ist so aufgebaut, daß ein vertikaler Strömungsteiler oder Damm 41 vorhanden ist, der gewährleistet, daß sich die Kühlflüssigkeit

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in einer Richtung um den Kasten herumbewegt. Wasser in dem oberen Kanal 27a führt daher im Uhrzeigersinn einen Umlauf um den Kasten aus und tritt dann in die Durchführungen aus. Ebenso wird Wasser, das in die Wandöffnung 39 eintritt, in unteren Etagenkanälen 27b ebenfalls im Uhrzeigersinn um den Kasten geleitet. Da in der bevorzugten Ausführungsform drei untere Etagenkanäle vorhanden sind, ist eine parallele Verteilung von Wasser auf jeden Kanal über einen vertikalen Kanalverteiler 43 vorgesehen, der in Verbindung mit dem Strömungsteiler 41 gebildet ist. Wiederum strömt die Kühlflüssigkeit im Uhrzeigersinn durch die Wände 27b, um die Kastenwände zu kühlen. Schließlich wird das Wasser aus den Anschlußkastenwänden über einen Vertikalkanalverteiler 45 und einen Anschlußkastenwasserauslaß 51 gesammelt.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Wand und die Bodenplatte. Aus Gründen, die im folgenden näher erläutert sind, ist es erwünscht, daß der gesamte Kanal 27 aus unmagnetischem Material besteht, das korrosionsbeständig ist, Kreisströme verringert und die Möglichkeit ausschließt, daß sich magnetische Teilchen lösen und in das Wassersystem gelangen. Unmagnetischer rostfreier Stahl ist ein bevorzugtes Material, weil es die vorgenannten Eigenschaften in überlegenem Maße besitzt und schweißbar ist. In dem in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Aufbau besteht eine erste Wand 55 aus mit rostfreiem Stahl plattiertem Kohlenstoffstahl, mit einem Kohlenstoffstahlteil 55a und einem Plattierungsteil 55b aus rostfreiem Stahl. Füllstreifen 57 aus rostfreiem Stahl sind mit der Plattierungsseite der ersten Wand verschweißt und Bleche 59 aus rostfreiem Stahl, die auf die Füllstreifen aufgeschweißt sind, bilden wasserdichte Kanäle, die Innenflächen aus rostfreiem Stahl haben. Es wird weiter bevorzugt, wenigstens eine Kastenwand aus einer Kohlenstoffstahlunterlage herzustellen, um von den Anschlußklemmen ausgehenden Streufluß zu absorbieren. Es ist daher

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ein wichtiges Merkmal der Erfindung, daß eine mit rostfreiem Stahl plattierte Kohlenstoffstahlwand als Teil des bevorzugten Aufbaus vorhanden ist.

Die Arbeitsweise der Erfindung ist folgende. Die Erfindung bildet ein Gehäuse und einen Träger für Anschlußklemmendurchführungen, die aus einer Dynamomaschine hinausführen. Die Durchführungen sind Hochspannungsanschlußklemmen, welche Strom aus der Dynamomaschine zu einem Stromnetz leiten. Streufluß, der von der Anschlußklemmendurchführung ausgeht, bewirkt, daß sich die Wände des Anschlußkastens erwärmen. Gemäß der Erfindung werden die Anschlußkastenwände und die Anschlußklemmen selbst mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt, die durch einen Wandteil, durch die Anschlußklemmen und dann durch einen zweiten Wandteil hindurchgeleitet wird.

Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, wird über den Wandeinlaß 29 in den in der Wand 13 gebildeten oberen Kanal 27a eingeleitet. Das Wasser fließt im Uhrzeigersinn in dem oberen Kanal und wird dabei über Wandauslässe 31 und Leitungen 33 in Durchführungen 21 abgeleitet. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert durch die Durchführungen und wird über eine Wandöffnung 39 zurück in einen vertikalen Einlaßverteiler 43 geleitet. Dieser Verteiler verteilt das Wasser auf die unteren Etagenkanäle 27b, in denen es wieder im Uhrzeigersinn um die Anschlußkastenwand fließt. Das Wasser fließt innerhalb des Kastens zu dem Auslaßverteiler 45 und schließlich zu dem Systemauslaß 51.

Bezüglich der Befestigung des rostfreien Stahlbleches 59 an der Bodenplatte 15 in Fig. 5 sei angemerkt, daß ein zusätzlicher Wärmeübertragungsvorteil durch die Bodenplatte erzielt wird, die mit der Kühlflüssigkeit in direktem Kontakt ist. Außerdem sei angemerkt, daß das rostfreie Stahlblech bei Bedarf außerhalb des Anschlußkastens die Wasser-

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kanäle bilden kann, sofern der aus rostfreiem Stahl bestehende Plattierungsteil der Anschlußkastenwand zur Bildung eines Innenteils des Wasserkanals benutzt wird.

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e e r s e

Claims

Patentansprüche :

[ 1.1 Anschlußkasten mit Hochspannungsdurchführungen für ei-

^rre mehrphasige dynamoelektrische Maschine gekennzeichnet durch eine Bodenplatte (15) zum Abstützen der Anschlußklemmendurchführungen (21); durch eine erste Anschlußkastenwand (55), die eine Hülle um die Hochspannungsdurchführungen bildet; durch eine zweite Anschlußkastenwand (59), die mit Abstand neben der ersten Anschlußkastenwand angeordnet ist und mit dieser gemeinsam wenigstens einen geschlossenen Strömungskanal (27) um den Anschlußkasten herum bildet; und durch eine Kasteneinlaßöffnung (29) und eine Kastenauslaßöffnung (51), die mit dem Kasten verbunden sind, so daß Kühlflüssigkeit durch die Wände des Kastens hindurchgeleitet werden kann.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Anschlußkasten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen Kanalauslaß (31) zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen dem Kanal (27) und den Anschlußklemmendurchführungen (21) und durch wenigstens einen Kanaleinlaß (39) zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen den Anschlußklemmendurchführungen und dem Kanal, so daß Kühlflüssigkeit aus dem Kanal in die Anschlußklemmendurchführungen geleitet und aus den Anschlußklemmendurchführungen zurück in den Kanal geleitet werden kann.
3. Anschlußkasten nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere horizontale Füllstreifen (57) zum Unterteilen des Kanals (27) in wenigstens einen oberen Kanal (27a) und wenigstens einen unteren Kanal (27b), die sich über den Umfang des Anschlußkastens erstrecken.
4. Anschlußkasten nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen vertikalen Füllstreifen (41), der einen Damm zwischen der Kasteneinlaßöffnung (29) und der Kastenauslaßöffnung (51) bildet.
5. Anschlußkasten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflüssigkeitsströmungsweg von der Kasteneinlaßöffnung (29) zu der Kastenauslaßöffnung (51) umfaßt:

den Kasteneinlaß in den oberen Kanal (27a); den Kastenauslaß (31) in dem oberen Kanal zu den Anschlußklemmendurchführungen (21);

die Anschlußklemmendurchführungen zu dem Kanaleinlaß (39) in dem unteren Kanal (27b); und
den unteren Kanal zu der Kastenauslaßöffnung (51).
6. Anschlußkasten nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch wenigstens zwei parallele untere Kanäle (27b); durch wenigstens einen Kühlflüssigkeitsverteiler (43) auf einer Seite des Dammes (51) zum Verbinden des Einlasses

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des unteren Kanals (27b) mit dem unteren Kanal; und durch einen Kühlflüssigkeitssammelverteiler (45) auf der anderen Seite des Dammes zum Verbinden des unteren Kanals mit der Anschlußkastenauslaßöffnung (51).
7. Anschlußkasten nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kastenwände (13) auf der Bodenplatte (15) abgestützt sind und daß der untere Kanal (27b) in direkter Berührung mit der Bodenplatte ist, so daß diese durch die Kühlflüssigkeit direkt gekühlt wird.
8. Anschlußkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (27) aus unmagnetischem, korrosionsbeständigem, schweißbarem Stahl oder rostfreiem Stahl besteht.
9. Anschlußkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (33,35,37) zum Miteinanderverbinden der Anschlußklemmendurchführungen (21) und des Kastenwandkanals (27), so daß Kühlflüssigkeit zu den Kastenwänden und den Anschlußklemmendurchführungen (21) hingeleitet und von diesen weggeleitet werden kann, um die Kastenwände und die Anschlußklemmendurchführungen gemeinsam zu kühlen.
10. Anschlußkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß horizontale Distanzstücke (57) die innere und die äußere Wand (57, 55) voneinander trennen, so daß wenigstens zwei parallel durchströmbare Wandkanäle (27a, 27b) gebildet sind.
11. Anschlußkasten nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Auslässe (31) mit Abstand auf dem Umfang des oberen Kanals (27a) angeordnet

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und mit den Anschlußklemmendurchführungen (21) verbunden sind;

daß eine Sammelleitung (35, 37) neben den Anschlußklemmendurchführungen diese mit dem unteren Kanal verbindet; und daß ein Kastenauslaß (51) in dem unteren Kanal (27b) vorgesehen ist.
12. Anschlußkasten nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein vertikales Distanzstück (41) zwischen der inneren und der äußeren Wand, das einen Damm zwischen der Kasteneinlaßöffnung (29) und der Kastenauslaßöffnung (51) bildet.
13. Anschlußkasten nach einem der Ansprüche 1 bis ^,dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wand (55) eine Wand (55a) aus Kohlenstoffstahl ist, von welcher eine Fläche eine Plattierung (55b) aus rostfreiem Stahl trägt, und daß die zweite Wand (59) gänzlich aus rostfreiem Stahl besteht, wobei die erste und die zweite Wand so angeordnet sind, daß ein Kanal (27)aus rostfreiem Stahl gebildet ist.

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