DE69926787T2 - Verfahren zur reduzierung der teilentladung im roebelstabfüllstoff einer hochspannungsstatorwicklung - Google Patents

Verfahren zur reduzierung der teilentladung im roebelstabfüllstoff einer hochspannungsstatorwicklung Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft die Isolation zur Abdeckung von Hochspannungsbauteilen mit unregelmäßigen Oberflächen und betrifft insbesondere einen verbesserten Füllstoff für eine Hochspannungswicklung, die verschränkte Wicklungsstränge (Roebel-Stränge) an ihrer Außenseite aufweist, wobei mit Epoxidharz getränkte Filzstoffe, die verwendet werden, um die Roebel-Stränge zu bedecken und zu isolieren, mit einem leitfähigen Band mit geringem Widerstand umwickelt sind, um die Potentialgefälle im Füllstoff zu verringern und dadurch das Auftreten von Teilentladungen in den Hohlräumen des Füllstoffes zu reduzieren.
  • 2. Bisheriger Stand der Technik
  • Um die Verluste, die in mehrsträngigen Wicklungen infolge von Wirbelströmen auftreten würden, zu minimieren, werden der obere und der untere Strang der Wicklung in einer einem Geflecht ähnlichen Form miteinander verschränkt, was als „Roebel-Stränge" bezeichnet wird. Roebel-Stränge bilden unregelmäßige Oberflächen an der Oberseite und Unterseite der nicht isolierten Wicklung.
  • Roebel-Füllstoffe sind Isolierstoffe, die zum Ausfüllen und Glätten der von Roebel-Strängen gebildeten unregelmäßigen Oberflächen verwendet werden. Bisher bekannte Roebel-Füllstoffe bestehen aus mit Kunstharz getränkten Filzstoffen oder Glimmerplättchen, die mit den unebenen Wicklungsoberflächen durch einen Prozess verklebt sind, in dem die getränkten Stoffe gleichzeitig erhitzt und zusammengepresst werden, was bewirkt, dass die duroplastischen Kunstharze verflüssigt werden und Hohlräume der unregelmäßigen Wicklungsoberflächen ausfüllen und anschließend aushärten. Die in diesem Herstellungsstadium gebildete und verklebte Wicklung wird als „bakelisierte Wicklung" bezeichnet. Nach Abschluss des Stadiums der Verklebung wird eine Glimmerband-Massewand um die verfestigte Wicklung herum geformt und mit einem Epoxidharz vakuumimprägniert. Die Wicklung wird dann zusammengepresst und gehärtet, so dass eine endgültige Aushärtung der Isolationsstruktur erfolgt.
  • Da die Roebel-Füllstoffe unter atmosphärischen Bedingungen verarbeitet und an den Wicklungsoberflächen ausgehärtet werden, können in die Füllstoffe Luftblasen eingeschlossen werden, die Hohlräume im gehärteten Epoxidharz bilden. Hohlräume im Isolationssystem von Hochspannungsstatorwicklungen können eine Quelle elektrischer Entladungen entweder bei einer elektrischen Prüfung oder während des Einsatzes der Wicklung in einer elektrischen Maschine sein. Elektrische Entladungen oder Koronaentladungen im Isolationssystem einer Wicklung können der Unversehrtheit der Isolation abträglich sein und zu einem frühzeitigen Ausfall der Wicklung führen. In luftgekühlten Wicklungen können Teilentladungen in der Hochspannungswicklung zu einem frühzeitigen Ausfall der gesamten Statorwicklung führen.
  • Im Anschluss an die Herstellung der Hochspannungswicklungen wird jede Wicklung einer Reihe von elektrischen Prüfungen unterzogen. Eine Prüfung, die alle Wicklungen durchlaufen müssen, ist die Messung der Leistungsfaktor-Differenz (tan-δ-Differenz). Die Ergebnisse der tan-δ-Differenzmessung geben an, wie gut die Wicklung verfestigt ist und ferner den relativen Anteil an Hohlräumen in der Wicklung. An die zu prüfende Wicklung wird eine Hochspannung angelegt, und der Leistungsfaktor wird mit Hilfe einer Leistungsfaktor-Messbrücke gemessen. Eventuelle innere Entladungen, die in den Wicklungen auftreten, verursachen eine Erhöhung der tan-δ-Differenz der Wicklung. Die wahrscheinlichste Quelle von Teilentladungen sind nicht durchtränkbare, abgeschlossene Hohlräume, bei denen es sich normalerweise um eingeschlossene Blasen in dem zu dem Roebel-Füllstoff gehörenden Epoxidharz handelt. Da die Wicklung bei normalem Umgebungsdruck (1 atm) bakelisiert ist, schließt das gehärtete Epoxidharz eine gewisse Menge Luft ein. Wenn sich eingeschlossene Luft in dem ausgehärteten Epoxidharz beim Anlegen der Leistungsfaktor-Prüfspannung im Strompfad des elektrischen Feldes befindet, kann ein Teilentladungsvorgang auftreten und eine große tan-δ-Differenz verursachen. Die Größe der tan-δ-Differenz ist eine Funktion der Höhe der angelegten Spannung, der Größe des Hohlraums und seiner Position im Roebel-Füllstoff.
  • Die effizienteste Methode, um elektrische Entladungen in der Isolationsstruktur einer Hochspannungsstatorwicklung zu eliminieren und die tan-δ-Differenz zu reduzieren, besteht darin, eine Isolationsstruktur herzustellen, die frei von Hohlräumen ist. Da die meisten Hohlräume innerhalb des Roebel-Füllstoffes durch eingeschlossene Luftblasen gebildet werden, würde eine Lösung darin bestehen, die Füllstoff-Wicklung in einem Vakuum zu bearbeiten. Leider verbietet sich diese Vorgehensweise aufgrund der hohen Kosten, die mit der Vakuum-/Heißimprägnierung verbunden sind. Eine praktisch eher realisierbare Vorgehensweise würde darin bestehen zu verhindern, dass in den Hohlräumen im Roebel-Füllstoff beim Anlegen von Spannung Entladungen auftreten.
  • Im US-Patent 5.175.396 wird ein Verfahren zur Reduzierung von Teilentladungen in Füllstoff-Hohlräumen offenbart, bei dem eine halbleitende Schicht zwischen dem Roebel-Füllstoff und der äußeren Massewand-Schicht eingeführt wird. Die halbleitende Schicht verringert die elektrischen Beanspruchungen innerhalb des Füllstoffes, um die Häufigkeit des Auftretens von Teilentladungen in den Füllstoff-Hohlräumen zu reduzieren.
  • Im US-Patent 5.574.325 wird ein weiteres Verfahren zur Reduzierung von Teilentladungen offenbart, bei dem eine halbleitende Schicht über einer imprägnierten Schicht von Isolationsmaterial wie etwa Epoxidharz zur Anwendung kommt.
  • Obwohl sich bei jedem der oben erwähnten Verfahren erwiesen hat, dass sie die elektrischen Entladungen in den Hohlräumen von Füllstoffen reduzieren, die zum Isolieren von Hochspannungsbauteilen verwendet werden, sind die Herstellungszeit und die Kosten, die mit dem jeweiligen Prozess verbunden sind, nach wie vor ungünstig. Benötigt wird daher ein verbesserter Füllstoff für eine Hochspannungswicklung mit unregelmäßigen Oberflächen, der kostengünstig hergestellt werden kann und die Anzahl elektrischer Entladungen in den Hohlräumen des Füllstoffes beim Anlegen von Hochspannung wirksam verringert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese und weitere Aufgaben werden durch den verbesserten Füllstoff gemäß der Erfindung gelöst. Der Füllstoff ist so aufgebaut, dass er den mit Epoxidharz getränkten Filz vor elektrischen Feldern isoliert, die von den Hochspannungswicklungen erzeugt werden, so dass die Potentialgefälle im Füllstoff verringert werden, wodurch sich die Häufigkeit des Auftretens von Teilentladungen in den Hohlräumen des Füllstoffes verringert.
  • Bei einer Ausführungsform besteht der Füllstoff aus Filz, der zunächst mit einem nichtleitenden Epoxidmaterial getränkt wird und anschließend mit einem leitfähigen Band mit geringem Widerstand umwickelt wird, so dass der Füllstoff mit einer Außenseite eines Hochspannungsbauteils verklebt werden kann. Das leitfähige Band umgibt einen Querschnitt des imprägnierten Filzes und verringert die Potentialgefälle im imprägnierten Filzmaterial, wodurch die Teilentladungen in den Hohlräumen des imprägnierten Filzes reduziert werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Isolationsstruktur, die ein elektrisches Bauteil wie etwa eine Hochspannungswicklung mit Roebel-Strängen für ein Hochspannungsgerät umgibt, wobei der verbesserte Füllstoff verwendet wird. Bei diesem Verfahren wird das Filzmaterial zunächst mit einem Epoxidharz getränkt und danach mit leitfähigem Band um einen Querschnitt des Filzes herum umwickelt, so dass ein verbesserter Füllstoff hergestellt wird. Der Füllstoff wird anschließend auf den unregelmäßigen Oberflächen der Wicklung angebracht und ausgehärtet, so dass er die von den Roebel-Strängen gebildeten Hohlräume ausfüllt. Danach werden die Wicklung und der Füllstoff mit einer Massewand-Isolation umgeben, die mit einem Epoxidharz vakuum-druckimprägniert wird. Zum Schluss werden die Wicklung und die Isolationsstruktur zusammengepresst und gehärtet, um eine endgültige Aushärtung der Isolationsstruktur zu erreichen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • In den Zeichnungen sind gewisse beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die gegenwärtig bevorzugt werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die als Beispiele beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es sind Abweichungen innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Patentansprüche möglich. In den Zeichnungen ist
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Wicklungselements mit Roebel-Strängen an seinem oberen und unteren Ende, die von einer ersten Isolationsstruktur nach dem bisherigen Stand der Technik bedeckt sind;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Wicklungselements mit Roebel-Strängen an seinem oberen und unteren Ende, die von einer zweiten Isolationsstruktur nach dem bisherigen Stand der Technik bedeckt sind;
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines Wicklungselements mit Roebel-Strängen an seinem oberen und unteren Ende, die von einer Isolationsstruktur bedeckt sind, die den verbesserten Füllstoff gemäß der Erfindung enthält;
  • 4 eine perspektivische Ansicht des verbesserten Füllstoffes gemäß der Erfindung, der verwendet wird, um Roebel-Wicklungsstränge zu isolieren;
  • 5 ein Vergleichsdiagramm der tan-δ-Differenz für Wicklungen mit und ohne den verbesserten Füllstoff gemäß der Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen durchgängig einander entsprechende Elemente bezeichnen.
  • 1 zeigt eine typische Spannungswicklung 10, die eine Anordnung 12 von einzelnen Wicklungssträngen 14 umfasst, die in zwei nebeneinander angeordneten Säulen übereinander geschichtet sind. Die Stranganordnung 12 umfasst einen oder mehrere Belüftungs-Durchflusskanäle 16, durch die während des Betriebs des Wicklungselements ein wärmeableitendes Gas wie etwa Wasserstoff strömt. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform enthält die Stranganordnung einen Belüftungs-Durchflusskanal 16 zwischen den zwei aufgestapelten Säulen von Strängen 14. Bei einer anderen Ausführungsform können die Durchflusskanäle in einigen der Stränge selbst enthalten sein. Normalerweise ist die Anordnung 12 von Wicklungssträngen 14 mit einer Isolationsstruktur bedeckt, von der eine Ausführungsform im hinteren Teil der perspektivischen Ansicht der in 1 dargestellten Wicklung 10 im Querschnitt dargestellt ist.
  • Obwohl die Isolationswand-Struktur der Erfindung bei einer Reihe von Hochspannungsbauteilen auf vorteilhafte Weise angewendet werden kann, ist sie besonders für die Verwendung in Verbindung mit einem Hochspannungs-Wicklungselement 10 des Typs geeignet, der in Wechselstromgeneratoren zur Stromversorgung verwendet wird. Solche Wicklungselemente sind im Betrieb in den Statornuten einer Statorbaugruppe eines solchen Wechselstromgenerators angebracht. Um den Wirkungsgrad solcher Wechselstromgeneratoren zur Stromversorgung zu maximieren, ist es wichtig, die unerwünschten Wirbelströme zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren, die durch die Anordnung 12 von Wicklungssträngen 14 fließen, welche die einzelnen Wicklungselemente 10 bilden. Dementsprechend sind die Stränge am oberen und unteren Ende 20, 22 „verflochten", so dass die Roebel-Stränge 24a, 24b bzw. 26a, 26b gebildet werden. Es wurde nachgewiesen, dass durch Roebel-Stränge die mit einer Energievergeudung verbundenen Wirbelströme wirksam weitgehend neutralisiert werden, die andernfalls frei durch die Stranganordnung 12 fließen würden. Die verdrillte, sich überlappende Geometrie der Roebel-Stränge hat jedoch eine Anzahl von unregelmäßigen Bereichen 28a, b, c an der Ober- und Unterseite der Stranganordnung 12 zur Folge. Es ist schwierig für den Epoxidharz-Isolierstoff, der die Masse der Isolationsstruktur 18 bildet, diese Bereiche 28a, b, c vollständig auszufüllen, ohne Luftblasen zu enthalten, die Hohlräume in der Isolation erzeugen. Um die mit der Bildung solcher Hohlräume zusammenhängenden Probleme vollständig beurteilen zu können, ist ein genaues Verständnis des Aufbaus und der Zusammensetzung sämtlicher Isolationsmaterialien zwischen den Strängen 14 der Anordnung 12 und um sie herum erforderlich.
  • Es wird weiterhin auf 1 Bezug genommen; die einzelnen Stränge 14 der Wicklung 10 sind mittels papierdünner Isolierfolien voneinander isoliert, die zum Beispiel aus dünnem Glasfasergewebe hergestellt sein können, das mit einem isolierenden Epoxidharz imprägniert wurde. Diese Schichten 30 können dünn sein, da, obwohl die durch die Wicklung 10 hindurch geleitete Spannung hoch sein kann, wie etwa 24 kV, die Spannung zwischen einzelnen benachbarten Strängen 14 ungefähr 5 Volt beträgt, da sie nur durch die Impedanz des einzelnen Wicklungsstranges 14 hervorgerufen wird, wenn der Strom durch die Wicklung 10 fließt. Dagegen hat die Potentialdifferenz zwischen den Strängen 14 der Wicklung und Masse einen Wert in der Größenordnung von 20 kV. Dementsprechend umgibt eine wesentlich stärkere Isolation in Form der vorstehend erwähnten Isolationsstruktur 18 die gesamte Stranganordnung 12.
  • Ein Beispiel einer Isolationsstruktur, die bisher für die Verwendung in Verbindung mit einer Hochspannungswicklungs-Anordnung mit Roebel-Strängen benutzt wurde, ist in 1 dargestellt. Diese Wandstruktur 18 umfasst im Allgemeinen einen inneren Füllstoff 32, der von Schichten aus mit Epoxidharz getränktem Filz DacronTM oder NomexTM gebildet wird, die über dem oberen und unteren Ende 20, 22 der Stranganordnung 12 angebracht sind, und eine Massewand 36, die von einer Schicht aus mit Epoxidharz getränktem Glimmerband gebildet wird und wie dargestellt auf der Filzschicht 32 sowie vollständig um die Stranganordnung 12 herum angebracht ist, sowie eine äußere leitfähige Schicht 34, die von leitfähigem Lack gebildet wird.
  • Bei der Herstellung der dargestellten Ausführungsform der Isolationsstruktur 18 werden bandähnliche Glimmerstreifen um die Stranganordnung 12 herumgewickelt, nachdem die Schicht aus mit Epoxidharz getränktem Dacron- oder Nomex-Filz über dem oberen und unteren Ende der Stranganordnung 12 angebracht worden ist. Die gesamte Wicklung wird anschließend mittels einer beheizbaren Pressvorrichtung (nicht dargestellt) gleichzeitig erwärmt und zusammengepresst, wodurch das Epoxidharz in beiden Schichten auf eine über seiner Schmelztemperatur liegende Temperatur und schließlich auf die Temperatur seiner Aushärtung durch Hitzehärtung erwärmt wird. Um die Isolationsstruktur fertig zu stellen, wird eine Schicht aus leitfähiger Farbe oder Lack 34 auf die Außenseite der gehärteten Epoxidharz- und Glimmer-Schicht aufgebracht, um die Massewand 36 zu vollenden.
  • Obwohl die gleichzeitige Verflüssigung und Kompression des Materials, das letzten Endes die innere Isolationsschicht 32 bildet, viel bewirkt, um die Häufigkeit des Auftretens von Hohlräumen in den unregelmäßigen Bereichen 28a, b, c zu verringern, welche die sich überlappenden Roebel-Stränge 24a, b und 26a, b aufweisen, beseitigt sie nicht alle Hohlräume. Daher kann selbst unter sorgfältig geregelten Fertigungsbedingungen das Unvermögen des verflüssigten und zusammengepressten Epoxidharzes, sämtliche unregelmäßigen Hohlräume an der Ober- und Unterseite der Wicklungsanordnung auszufüllen, eine erhebliche Ausschussquote bei den hergestellten Wicklungselementen zur Folge haben.
  • 2 zeigt ein anderes Beispiel einer Isolationsstruktur, die in Verbindung mit Hochspannungswicklungen verwendet wird, die Roebel-Stränge aufweisen. Wie bei der vorstehend erörterten Lösung nach dem bisherigen Stand der Technik umfasst diese Isolationsstruktur einen inneren Füllstoff 38, der aus einem nichtleitenden hitzehärtbaren Epoxidmaterial hergestellt ist, das im Allgemeinen in der Lage ist, die von den Roebel-Strängen 24a, b und 26a, b gebildeten unregelmäßigen Hohlräume 28a, b, c auszufüllen. Jedoch im Unterschied zu der Isolationsstruktur von 1 umfasst diese Struktur eine halbleitende Schicht 40 zwischen dem inneren Füllstoff 38 und der Massewand 42. Die halbleitende Schicht 40 wird aus einer Masse aus Carbonfasern (Kohlefasern) enthaltendem Epoxidmaterial hergestellt, die mit dem nichtleitenden Epoxidmaterial verschmolzen wird, das den inneren Füllstoff und die Massewand bildet. Die halbleitende Schicht verringert die elektrischen Beanspruchungen innerhalb der Isolationsstruktur, die Teilentladungen in den Hohlräumen des Füllstoffes verursachen können. Die halbleitende Schicht kann auch mit der Wicklungsanordnung elektrisch verbunden sein, um das elektrische Gesamtpotential, das in der inneren Füllstoffschicht auftritt, noch weiter zu verringern.
  • 3 zeigt eine Isolationsstruktur gemäß der Erfindung. Diese Struktur umfasst außerdem einen inneren Füllstoff 44, der aus einem nichtleitenden, mit wärmehärtbarem Epoxidharz imprägnierten Filzmaterial hergestellt ist. Im Unterschied zu den oben beschriebenen Isolationsstrukturen ist jedoch der Füllstoff 44 mit einem leitfähigen Band 46 mit geringem Widerstand umwickelt. Um die Isolationsstruktur herzustellen, wird ein Streifen Füllstoff 43 vorbereitet, indem ein Streifen aus mit Kunstharz getränktem Filzmaterial 44, das vorzugsweise aus Nomex oder Dacron besteht, mit einem leitfähigen Band 46 mit geringem Widerstand bedeckt wird. Das leitfähige Band 46 wird um den imprägnierten Filz 44 herumgeführt, und die zwei offenen Enden werden zusammengeheftet, so dass eine Längsnaht 48 entsteht, wie in 4A dargestellt. Ein anderes Verfahren der Umwicklung besteht darin, das leitfähige Band zur Hälfte oder vollständig zur Überlappung zu bringen, wie in 4B dargestellt. Vorzugsweise ist das leitfähige Band ein Carbonfaserband mit einem spezifischen Widerstand von ca. 400 Ohm pro Flächeneinheit, und die Naht 48 ist mittels Dacron-Faden genäht. Der Füllstoff 44 wird anschließend auf die verflochtenen Roebel-Wicklungsstränge oder ein anderes Hochspannungsbauteil aufgebracht, um eventuell entstehende Hohlräume auszufüllen.
  • Bei einer typischen Wicklungskonstruktion werden der obere und der untere Roebel-Füllstoff aus einem mit Epoxidharz getränkten Filz hergestellt, der entweder aus Nomex oder aus Dacron besteht. Im nicht zusammengepressten Zustand beträgt seine Dicke ungefähr 0,135 Zoll (3,429 mm). Die Kunstharzmenge im Filz ist ein entscheidender Faktor. Um eine gute Wicklungsform und eine einwandfreie Ausfüllung der durch die verflochtenen Roebel-Stränge gebildeten Hohlräume zu erreichen, ist eine Harzbeladung von wenigstens 65 erforderlich. Wenn die Harzbeladung hoch ist, ist der Anteil der eingeschlossenen Blasen im Kunstharz recht hoch und verursacht bei Verwendung ohne die leitfähige Umwicklung einen hohen Wert der tan-δ-Differenz. Um die tan-δ-Differenz zu verringern, kann eine sehr niedrige Harzbeladung in der Größenordnung von 25% angewendet werden, auf Kosten der Form des Wicklungsquerschnittes, wenn die Wicklung ohne die leitfähige Umwicklung verwendet wird.
  • Um sicherzustellen, dass das elektrische Potential am leitfähigen Roebel-Füllstoff mit dem Potential der Wicklungsstränge übereinstimmt, wird sowohl an der Ober- als auch an der Unterseite der Wicklung die Isolation auf den oberen Strängen an drei Stellen entlang der Länge der Wicklung entfernt. Nach Anordnung des Roebel-Füllstoffes an der Ober- und Unterseite der Wicklung wird dieser in seiner Position gehalten, indem die Wicklung entlang ihrer Länge etwa alle drei Fuß (ca. 90 cm) mit Klebeband umwickelt wird. Anschließend wird die Wicklung bakelisiert, um den Roebel-Füllstoff zu verfestigen und auszuhärten.
  • Danach wird eine Schicht Massewand-Isolation 18 über der Wicklung und dem Füllstoff vorgesehen und mit einem Epoxidharz vakuumimprägniert, um die Isolationsstruktur zu vollenden. Die isolierte Wicklung wird dann in einer Heißpress-Vorrichtung angebracht, um eine Hitzeaushärtung der Isolationsstruktur zu erzielen.
  • Ergebnisse von Versuchsprüfungen:
  • Zwei Wicklungen, die jeweils Roebel-Stränge aufwiesen, wurden unter Verwendung des verbesserten Füllstoffes hergestellt. Die zwei Wicklungen wurden unter Einhaltung des normalen Fertigungszyklus vollständig bearbeitet. Die Wicklungen wurden 6 Stunden lang der Einwirkung einer Temperatur von 164°C ausgesetzt. Während der Aushärtung wurde ein Druck von 500 PSI (3,4475 Mpa) angewendet. Die nachfolgende Prüfung wurde an den beiden Versuchswicklungen mit einander entsprechenden Ergebnissen durchgeführt.
    • 1. tan-δ-Differenz: Beide Wicklungen wurden einer Prüfung des Leistungsfaktors unterzogen, und die tan-δ-Differenz wurde zwischen 13,2 kV (Effektivwert) und 3,3 kV (Effektivwert) berechnet. Die beiden Wicklungen wiesen eine tan-δ-Differenz von 0,51% bzw. 0,48% auf. 5 ist eine grafische Darstellung der Leistungsfaktor-Daten, die mit den beiden den verbesserten Füllstoff enthaltenden Wicklungen erhalten wurden, im Vergleich zu den Leistungsfaktor-Daten, die mit den beiden Wicklungskonstruktionen nach dem bisherigen Stand der Technik erhalten wurden, die an der Außenseite einen mit Kunstharz getränkten Nomex- und einen mit Kunstharz getränkten Dacron-Polyesterfilz enthielten. Die Abszisse (Y-Achse) dieses Diagramms stellt einen als „Tangens Delta" bezeichneten Wert dar, der proportional zur Menge der Stromverluste ist, die in einem Wicklungselement infolge unerwünschter elektrischer Entladungen in der Isolationsstruktur auftreten. Die Ordinate (X-Achse) des Diagramms stellt das elektrische Potential in Kilovolt dar.
  • Eine besser verfestigte Wicklung resultierte aus der Verwendung des mit Kunstharz getränkten Filzes, der mit dem leitfähigen Band umwickelt war. Es wurde eine gute Querschnittsform der Wicklung erzielt, mit einem niedrigen Wert der tan-δ-Differenz. Der niedrige Wert der tan-δ-Differenz deutet darauf hin, dass die Hohlräume, auch wenn sie noch vorhanden sind, durch die Verwendung der äußeren Abdeckung aus leitfähigem Band, die den mit Kunstharz getränkten Nomex-Filz umgibt, elektrisch abgeschirmt sind.
  • Nachdem die Erfindung in Verbindung mit den obigen Varianten und Beispielen offenbart wurde, sind nunmehr weitere Varianten für Fachleute offensichtlich. Die Erfindung soll nicht auf die speziell erwähnten Varianten beschränkt sein, und dementsprechend muss auf die beigefügten Patentansprüche und nicht auf die obige Erörterung bevorzugter Beispiele Bezug genommen werden, um den Schutzbereich der Erfindung zu beurteilen, für den ausschließliche Rechte beansprucht werden.

Claims (7)

  1. Isolierte Wicklung (10) für ein Hochspannungsgerät, die Folgendes umfasst: wenigstens einen Roebel-Strang (24a, 24b, 26a, 26b), der eine Ober- und eine Unterseite (20, 22) aufweist, die unregelmäßig sind; einen Füllstoff (44), der ausgehärtet und mit wenigstens einer der besagten Seiten, der Ober- oder Unterseite (20, 22), des besagten Roebel-Stranges (24a, 24b, 26a, 26b) verklebt ist, wobei der besagte Füllstoff (44) aus Filz besteht, der mit einem nichtleitenden Epoxidharz imprägniert ist; und eine Massewand (18), die den besagten Roebel-Strang (24a, 24b, 26a, 26b) und den besagten Füllstoff (44) umgibt, wobei die besagte Massewand (18) eine äußere und eine innere Schicht aufweist, wobei die besagte innere Schicht (36) nichtleitend ist und die besagte äußere Schicht (34) leitfähig ist; dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Filz mit einem leitfähigen Band (46) mit niedrigem Widerstand umwickelt ist, das in Kontakt mit wenigstens einer der beiden Seiten, der Ober- oder Unterseite (20, 22), des besagten Roebel-Stranges zwischen einer Seite des besagten Filzmaterials (44) und der besagten wenigstens einen Seite, der Ober- oder Unterseite (20, 22), des besagten Roebel-Stranges positioniert ist, wobei sich das besagte leitfähige Band (46) mit niedrigem Widerstand um den besagten imprägnierten Filz herum erstreckt, so dass das elektrische Potential innerhalb eines Querschnitts des besagten Filzes auf ein Minimum begrenzt wird.
  2. Isolierte Wicklung nach Anspruch 1, wobei der Widerstand des besagten leitfähigen Bandes (46) ca. 400 Ohm pro Flächeneinheit beträgt.
  3. Isolierte Wicklung nach Anspruch 1, wobei das leitfähige Band (46) eine in Längsrichtung genähte Naht (48) aufweist.
  4. Isolierte Wicklung nach Anspruch 1, wobei das leitfähige Band (46) Kohlenstoff enthält.
  5. Isolierte Wicklung nach Anspruch 1, wobei der Filz (44) eine Epoxidharzbeladung von wenigstens 65% aufweist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Isolationsstruktur um ein elektrisches Bauteil wie etwa eine Hochspannungswicklung mit Roebel-Strängen herum, das die folgenden Schritte umfasst: Herstellung eines mit einem Epoxidharz imprägnierten Filzes (44) zur Erzeugung eines Füllstoffes; Positionieren des besagten Füllstoffes (44) an den Roebel-Strängen (24a, 24b, 26a, 26b), um die von den Roebel-Strängen gebildeten Hohlräume auszufüllen; Aushärten des Füllstoffes (44) unter Druck und Hitze; Umgeben der besagten Roebel-Stränge (24a, 24b, 26a, 26b) und des besagten Füllstoffes (44) mit einer Massewand-Isolation (18); Vakuumdruck-Imprägnieren der Massewand-Isolation (18); Zusammendrücken und Erhitzen der Isolationsstruktur, um eine endgültige Aushärtung zu erzielen; und gekennzeichnet durch den Schritt des Umwickelns des besagten imprägnierten Filzes (44) mit einem leitfähigen Band (46) zur Herstellung des Füllstoffes vor dem Schritt des Positionierens, und dadurch, dass im Schritt des Positionierens das leitfähige Band (46) in Kontakt mit wenigstens einer der beiden Seiten, der Ober- oder Unterseite (20, 22), des besagten Roebel-Stranges zwischen einer Seite des besagten Füllstoffes (44) und der besagten wenigstens einen Seite, der Ober- oder Unterseite (20, 22), des besagten Roebel-Stranges positioniert wird, wobei sich das besagte leitfähige Band (46) mit niedrigem Widerstand um den besagten imprägnierten Filz herum erstreckt, so dass das elektrische Potential innerhalb eines Querschnitts des besagten Filzes auf ein Minimum begrenzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das um den besagten imprägnierten Filz (44) gewickelte leitfähige Band (46) eine Längsnaht (48) bildet und das Herstellungsverfahren ferner den Schritt des Nähens der besagten Längsnaht mit einem Faden umfasst.
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