EP3408856A1 - Hgü-luftdrosselspule und verfahren zur herstellung - Google Patents

Hgü-luftdrosselspule und verfahren zur herstellung

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EP3408856A1
EP3408856A1 EP17720399.9A EP17720399A EP3408856A1 EP 3408856 A1 EP3408856 A1 EP 3408856A1 EP 17720399 A EP17720399 A EP 17720399A EP 3408856 A1 EP3408856 A1 EP 3408856A1
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EP
European Patent Office
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layer
air
air throttle
hvdc
throttle coil
Prior art date
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Withdrawn
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EP17720399.9A
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Peter GRIEBLER
Steffen Lang
Stephan Rauchenzauner
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01F2027/329—Insulation with semiconducting layer, e.g. to reduce corona effect

Definitions

  • HVDC high-voltage direct-current power transmission systems
  • the conductive structure formed on the surface of the HVDC component may cause an electrical flashover, in the worst case, for example, a total failure of an HVDC choke or HVDC choke may occur.
  • Sprayed polyurethane paint This polyurethane paint is sanded to prepare the adhesive surface. Subsequently, the film coated with a semiconductive layer is adhered to the ground polyurethane coating surface. In a final process step, a cover layer is applied for protection. The material for this
  • Cover layer may be a silicone that crosslinks at room temperature (RTV).
  • RTV room temperature
  • the application of the mixed fabric tape is both a labor-intensive and a material-intensive process step.
  • the self-adhesive film is expensive because the film must withstand the ultraviolet radiation over a long period of use.
  • the sanding of the paint surface required for the gluing process is also labor-intensive and also causes harmful dust.
  • Coating surface is no longer sanded, also attracts no grinding dust, which could be harmful to health.
  • the manufacturing process is overall more cost effective. It has been found that with a uniformly applied shielding layer having a thickness of about 80 ym to 120 ym, the "black spot phenomenon" can be efficiently counteracted. Such a shielding layer can be Produce by spray coating easily and with little effort.
  • This semiconductive layer may be improved by suitable fillers, i. conductive particles are given within wide limits.
  • Conductive particles may be formed by dielectric, platelet-shaped substrates, each enveloped by an electrically conductive layer.
  • Suitable materials for a substrate are, for example, natural or synthetic mica,
  • the electrically conductive layer of a particle may consist of a doped metal oxide. With regard to low production costs, it may be advantageous if the sputtered in the spraying material
  • Suitable as a polymer is an epoxy resin or a polyurethane or a silicone or a polyester.
  • the filler is a doped metal oxide or a doped silicon carbide.
  • a filler has
  • Antimony doped tin oxide is composed.
  • the inventive method for producing a HVDC air throttle coil is characterized in that in a first process step, a concentric
  • FIG. 1 shows a HVDC air throttle coil according to the invention in a side view
  • FIG. 2 shows a detailed representation drawn from FIG. 1, with a view of the upper end side of the HVDC air throttle coil, as a result of which a part of the winding arrangement can be seen in a three-dimensional representation
  • FIG. 3 shows the electrostatic shielding of the HVDC
  • FIG. 4 is a sectional view through that in FIG. 2
  • Layer structure is shown enlarged on the outer winding layer.
  • FIG. 1 shows an HVDC air throttle coil 1 as it is
  • HVDC high-voltage direct current
  • the air throttle coil 1 is at a high electrical potential to earth, for example, 500-800 KV and carries a current of up to 4000 A.
  • the voltage drop across the air throttle coil 1 i. between the electrical terminals 11 and 12 is lower in comparison and corresponds approximately to the residual ripple of the voltage to be smoothed, usually about 100 V to a few KV.
  • the air throttle coil 1 is provided with an electrostatic shield.
  • Electrostatic shielding has hitherto been realized by a self-adhesive, electrically semiconducting film, which is now replaced according to the invention by a layer 22 which is sprayed directly onto the outer winding layer, and is explained in more detail below.
  • Figure 2 shows a torn from Figure 1
  • the electrostatic shield 17 is the
  • HVDC air choke drawn out separately. It consists essentially of the wood cylindrical layer 22 and the front side of the circumference enclosing collector electrodes 19, 20.
  • the layer 22 was prepared by spraying. With A spray gun became a semi-conductive polyurethane paint with an air pressure of 3-4 bar: in a spray gun
  • Winding layer 4 ⁇ sprayed on. During the injection process, the distance between the spray gun axis 18 of the coil 1 was kept constant. In this way, by means of an automated spraying device on the outer peripheral surface of the winding layer 4 ⁇ an electrically semiconductive
  • Coating 22 produce a uniform
  • the coating 22 has collector electrodes 19, 20 running around the circumference at the front side.
  • Collector electrodes 19, 20 are connected to the electrical
  • the semiconductive layer 22 comprises a polymeric material containing a filler, in the form of electrically semiconductive solid particles embedded in the polymeric material.
  • the electrical conductivity of the particles can be varied in each case by doping their material within wide limits. By doping or
  • a resistive coating 22 can be made with a surface resistance in a range between 10 9 to 10 14 ohms / square.
  • the layer 22 acts as said electrostatic shielding. With the electrically semiconducting layer 22 it is achieved that the charge carriers impinging on the air throttle coil 1 from the outside space 9 are "dissipative" in each case
  • Figure 4 shows a sectional view through the winding arrangement shown in Figure 2, wherein the layer structure on the outer winding layer 4 ⁇ is shown enlarged.
  • the lateral surface 21 of the outer winding layer 4 ⁇ is coated with the semiconductive spray coating 22.
  • the spray coating 22 contains a filler.
  • particles of the filler are designated by the reference numeral 23
  • the filler is made of particles 23
  • composition of the present embodiment is composed of different materials.
  • the composition of the present embodiment is composed of the same materials.
  • Protective or cover layer 24 covered which consists of a RT silicone.

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Abstract

HGÜ-Luftdrosselspule (1), umfassend: - zumindest eine konzentrische Wicklungslage (2-4, 4'), wobei an deren enden elektrische Anschlüsse (11, 12) ausgebildet sind, - einen elektrostatische Abschirmung (17), enthaltend: ∙ eine Schicht (22) aus elektrostatisch dissipativem Material, welches einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 109 bis 1014 Ohm/Quadrat aufweist, ∙ wobei die Schicht (22) an zumindest einem Ende mit einer im wesentlichen über seinen Umfang verlaufenden Kollektorelektrode (19, 20) zum Anschluss an einem der Anschlüsse (11, 12) versehen ist, wobei, dass die Schicht (22) als Sprühbeschichtung an einer Mantelfläche (21) einer außenliegenden Wicklungslage (4') ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
HGÜ-Luftdrosselspule und Verfahren zur Herstellung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Übertragung elektrischer Energie mit hoher Gleichspannung, insbesondere eine HGÜ-Luftdrosselspule sowie ein Verfahren zur Herstellung einer HGÜ-Luftdrosselspule .
Stand der Technik
Bei der Übertragung elektrischer Energie großer Leistung, ab etwa 1000 MW aufwärts, wirkt die Leitungskapazität ab einer bestimmten Leitungslänge limitierend, da die Blindleistung einen wirtschaftlichen Betrieb kaum mehr zulässt. In diesem Leistungsbereich sind so genannte Hochspannung-Gleichstrom- Energieübertragungssysteme (kurz HGÜ) seit langem in
verschiedenen Anwendungsbereichen im Einsatz. Bauteile einer solchen HGÜ-Anlage können zum Beispiel HGÜ-Glättungsdrosseln bzw. HGÜ-Filterdrosseln sein. Diese Bauteile befinden sich in der Regel auf einem sehr hohen elektrischen Potenzial gegenüber Erde, zum Beispiel 500-800 KV. Da diese Bauteile im Außenbereich angeordnet sind, sind sie den dort herrschenden Umgebungsbedingungen, wie Regenwasser und Verschmutzung ausgesetzt. An der Außenfläche eines solchen HGÜ-Bauteils können sich umgebungsbedingt Schmutzpartikel ablagern, die in einer unregelmäßigen Ansammlung zu einer Verzerrung des elektrischen Feldes entlang eines Bauteils führen können. Es kann zu einer Teilentladung am HGÜ-Bauteil kommen. Dabei können Ionen entstehen, die wiederum auf ionisierte und polarisierte Partikel in direkter Nachbarschaft anziehend wirken. Auf der Außenanlage der Spule einer solchen HGÜ- Glättungsdrosseln bzw . -Filterdrossel wird mit diesen Teilchen elektrische Ladung mit gegensinniger Polarität aufgebaut, welche entweder zu den Anschlüssen abfließt oder sich durch Entladung an der Oberfläche der Spule abbaut und dort angelagert. Die dadurch entstehende elektrisch zumindest teilweise leitfähige Struktur an der Oberfläche einer solchen HGÜ-Bauteils kann das Betriebsverhalten beeinträchtigen. In der Literatur wird dies auch mit dem Begriff "Black Spot
Phenomenon" beschrieben. Die sich an der Oberfläche des HGÜ- Bauteils ausbildende leitfähige Struktur kann zu einem elektrischen Überschlag führen. Im schlimmsten Fall kann es z.B. zu einem Totalausfall einer HGÜ-Glättungsdrossel bzw. HGÜ-Filterdrossel kommen.
Um dieser unerwünschten elektrostatischen Verschmutzung entgegenzuwirken, wird in der EP 2 266 122 Bl eine
elektrostatische Abschirmung für einen HGÜ-Bauteil
vorgeschlagen, welche aus einem Mantel mit einer Folie aus elektrisch dissipativem Material gefertigt ist, das einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 109 bis 1014 Ohm/Quadrat aufweist. Der Mantel ist mit einem Anschluss des HGÜ-Bauteils elektrisch verbunden. Mittels einer solchen halbleitenden Folie auf der Außenfläche der Spule gelingt es, Ladungsträger von der Oberfläche des Bauteils abzuführen und damit einer elektrostatischen Aufladung des Bauteils mit den oben geschilderten negativen Folgen zu verhindern. Um die
halbleitende Folie auf die Spule aufbringen zu können, muss zuvor der Untergrund für einen Klebevorgang der Folie vorbereitet werden. Dies kann beispielsweise durch ein sogenanntes „Dummypackage" erfolgen, indem die äußerste Lage der Spule des HGÜ-Bauteils zunächst mit einem textilen
Mischgewebeband umwickelt wird. Anschließend wird das
Mischgewebeband mit Epoxidharz getränkten bzw. imprägniert. Nach der Verfestigung des Epoxidharzes wird ein
Polyurethanlack aufgespritzt. Dieser Polyurethanlack wird zur Vorbereitung der Klebeoberfläche angeschliffen. Auf die angeschliffene Polyurethan-Lackoberfläche wird im Anschluss daran die mit einer halbleitenden Schicht beschichtete Folie aufgeklebt. In einem letzten Prozessschritt wird zum Schutze eine Deckschicht aufgetragen. Das Material für diese
Deckschicht kann ein Silikon sein, das bei Raumtemperatur vernetzt (RTV) . Der Aufbau eines solchen „Dummypackage" besteht also aus mehrere Lagen. Die Herstellung ist
aufwändig. Zum einen ist das Aufbringen des Mischgewebebandes sowohl ein arbeitsintensiver als auch ein materialintensiver Prozessschritt. Die selbstklebende Folie ist teuer, denn die Folie muss der ultravioletten Strahlung über einen langen Betriebszeitraum standhalten. Das für den Klebevorgang erforderliche anschleifen der Lackoberfläche ist ebenfalls arbeitsintensiv und verursacht zudem gesundheitsschädlichen Staub .
Es besteht daher ein Bedarf nach einer HGÜ-Luftdrosselspule, die resistent bezüglich dem "Black Spot Phenomenon" ist und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine HGÜ- Luftdrosselspule und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die möglichst einfach aufgebaut in der Herstellung kostengünstig ist.
Gelöst wird diese Aufgabe für eine HGÜ-Luftdrosselspule mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung erfolgt bei einem HGÜ-Bauteil die Ausbildung einer elektrostatischen
Abschirmung nicht durch Kleben einer Folie, sondern indem auf die Mantelfläche einer äußeren Wicklungslage ein
halbleitender Lack aufgetragen wird. Dieser Auftrag erfolgt mittels eines Sprühverfahrens. Durch das Sprühverfahren wird auf der Spulenoberfläche ein Oberflächenfilm aufgespritzt, dessen elektrische Leitfähigkeitseigenschaft im Wesentlichen der bislang verwendeten Folie entspricht. Mit anderen Worten, die „dissipativen" Materialeigenschaften der in EP 2 266 122 Bl durch Kleben einer Folie hergestellte halbleitende
Schicht, wird nun durch eine durch Sprühen hergestellte halbleitende Schicht erreicht. Diese Sprühbeschichtung sorgt nun dafür, dass sich Ladungsträger, die sich während des Betriebs an der Oberfläche des HGÜ-Bauteils ausbilden, abgeführt werden. Im Ergebnis wird dadurch ebenfalls eine elektrostatische Aufladung des Bauteils wirkungsvoll entgegen gewirkt. Der große Vorteil liegt in der kostengünstigeren Herstellung und in der Gleichmäßigkeit der Abschirmwirkung .
Erfindungsgemäß weist also eine HGÜ-Luftdrosselspule zum Zweck der elektrostatischen Abschirmung eine Beschichtung auf, die durch Zerstäubung eines Materials d.h. eines halbleitenden Lackes gebildet wurde. Indem dies halbleitende Schicht direkt auf die Oberfläche der Spulenleiter
"gespritzt" wird, kann dem "Black Spot Phenomenon" sehr einfach und wirkungsvoll entgegengetreten werden. Bei der Herstellung können viele kostenintensive Prozessschritte eingespart werden: Eine teure UV stabilisierte,
selbstklebende Folie entfällt. Damit entfällt auch eine aufwändige Oberflächenbehandlung, die für die Klebeverbindung der Folie notwendig ist. Die arbeitsintensive Anbringung eines textilen Mischgewebebandes als Untergrund für das Kleben ist ebenfalls nicht mehr erforderlich. Da die
Beschichtungsfläche nicht mehr angeschliffen wird, fällt auch kein Schleifstaub an, der gesundheitsschädlich sein könnte. Von besonderem Vorteil ist, dass die Schicht für die
elektrostatische Abschirmung auf einfache Weise sehr
gleichmäßig und dabei kostengünstig hergestellt werden kann. Im Gegensatz zu der bislang erforderlichen Folie gibt es bei der Sprühbeschichtung keine Stoßstelle oder Überlappung einer halbleitenden Schicht. Die Ableitwirkung ist auf der gesamten Oberfläche gleich. Bei der Herstellung sind weniger
Verfahrensschritte erforderlich. Der Herstellungsprozess ist insgesamt kostengünstiger. Es hat sich gezeigt, dass mit einer gleichmäßig aufgetragene Abschirmschicht, die eine Dicke von etwa 80 ym bis 120 ym aufweist, dem "Black Spot Phenomenon" effizient entgegen gewirkt werden kann. Eine solche Abschirmschicht lässt sich durch Sprühbeschichtung leicht und mit geringem Aufwand herstellen .
Die elektrische Eigenschaft dieser halbleitenden Schicht kann durch geeignete Füllstoffe, d.h. leitfähige Partikel in weiten Grenzen vorgegeben werden. Leitfähige Partikel können durch dielektrische, plättchenförmige Substrate gebildet sein, die jeweils von einer elektrisch leitfähigen Schicht umhüllt sind. Geeignete Werkstoffe für ein Substrat sind beispielsweise natürlicher oder synthetischer Glimmer,
Aluminiumoxid, Siliziumdioxid oder Glas, oder Gemische davon. Die elektrisch leitfähige Schicht eines Partikels kann aus einem dotierten Metalloxid bestehen. Hinsichtlich geringer Herstellungskosten kann es günstig sein, wenn das im Sprühvorgang zerstäubte Material ein
Polymer mit eingebetteten halbleitenden Füllstoffen ist.
Geeignet als Polymer ist ein Epoxidharz oder ein Polyurethan oder ein Silikon oder ein Polyester.
Bevorzugt wird ein Füllstoff, der durch ein Metalloxid oder ein Siliciumcarbid gebildet ist.
Mit Vorteil ist der Füllstoff ein dotiertes Metalloxid oder ein dotiertes Siliciumcarbid.
Ganz besonders bevorzugt hat sich ein Füllstoff
herausgestellt, der anteilsmäßig aus Partikeln aus
undotiertem Siliciumcarbid und Partikeln aus einem mit
Antimon dotiertem Zinnoxid zusammengesetzt ist.
Das eingangs gestellte Problem wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für eine HGÜ-Außenanlage gelöst, bei dem auf die außen liegende Mantelfläche einer äußeren Wicklungslage direkt eine halbleitende Schicht mittels eines Spritz- bzw. Sprühverfahrens aufgebracht wird. Dadurch können bislang erforderliche Prozessschritte
eingespart werden, so dass die Herstellungskosten
vergleichsweise geringer sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer HGÜ- Luftdrosselspule ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine konzentrische
Wicklungsanordnung bereitgestellt wird und anschließend daran die äußere Mantelfläche der Wicklungsanordnung mit einem Sprühbeschichtungs-Verfahren , bei dem eine Schicht aus einem halbleitenden Lack, gebildet aus einem elektrostatisch dissipativem Material, welches einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 109 bis 1014 Ohm/Quadrat aufweist, aufgetragen wird .
Mit besonderem Vorteil wird für diese Sprühbeschichtungs- Verfahren die so genannte „High Volume Low Pressure"-Technik (HVLP) angewandt. Mit diesem Niederdrucksprühverfahren ist eine schnelle und effiziente Lackierung großer Flächen möglich. Die Zerstäubung erfolgt durch Druckluft mit einem Luftdruck von 3-4 bar. Von Vorteil ist hier be, dass
vergleichsweise wenig Spritznebel erzeugt wird. Das
Herstellungsverfahren ist dadurch umwelttechnisch günstig.
Kurzbeschreibung der Zeichnung Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand eines nicht
einschränkenden Ausführungsbeispiels zu entnehmen sind. Es zeigen:
Figur 1 eine HGÜ-Luftdrosselspule gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht; Figur 2 eine aus Figur 1 ausgerissene Detaildarstellung, mit Blick auf die obere Stirnseite der HGÜ- Luftdrosselspule, wodurch ein Teil der Wicklungsanordnung in einer räumlichen Darstellung zu sehen ist; Figur 3 die elektrostatische Abschirmung der HGÜ-
Luftdrosselspule gemäß Figur 1 in einer räumlichen
Darstellung;
Figur 4 eine Schnittdarstellung durch die in Figur 2
dargestellte Wicklungsanordnung, wobei der
Schichtaufbau auf der äußeren Wicklungslage vergrößert dargestellt ist.
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine HGÜ-Luftdrosselspule 1 wie sie
üblicherweise bei Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) als Glättungsdrosseln eingesetzt wird. Der Betrieb einer solchen HGÜ-Luftdrosselspule 1 erfolgt üblicherweise in einem Außenbereich und ist damit auch den dort herrschenden
Witterungsbedingungen ausgesetzt. Die Zeichnung der Figur 1 zeigt die Luftdrosselspule 1 in einer vertikal stehenden
Lage, die mittels Isolatoren 13 und einer Stahlkonstruktion 15 auf einem Fundament bzw. auf Erde 15 abgestützt ist.
Im Betriebsfall liegt die Luftdrosselspule 1 auf einem hohen elektrischen Potenzial gegenüber Erde, beispielsweise auf 500-800 KV und führt einen Strom von bis zu 4000 A. Der Spannungsabfall über die Luftdrosselspule 1 d.h. zwischen den elektrischen Anschlüssen 11 und 12 ist im Vergleich hierzu geringer und entspricht etwa der Restwelligkeit der zu glättenden Spannung, in der Regel etwa 100 V bis einige KV. Nur bei transienten Vorgängen, wie Schaltvorgängen oder bei einem Blitzeinschlag kann an der Luftdrosselspule 1 selbst eine signifikante Spannung abfallen, welcher die Isolation ihrer Wicklungen standhalten muss.
Wie in Figur 2 zu sehen, weist die Luftdrosselspule 1 eine elektrische Wicklungsanordnung auf, mit einem spiralförmig um die Achse 18 gewickelten Spulenleiter 10. Die einzelnen Lage 2, 3, 4, und 4Λ des Leiters 10 sind durch einen Haltestern 7, 8 in radialem Abstand gehalten. Endseitig am Haltestern 7,8 ist jeweils eine Schirmkappe 16 vorgesehen, so dass der Effekt der Spitzenwirkung gemindert ist. Aufgrund des hohen elektrischen Potenzials der
Luftdrosselspule 1 baut sich ein starkes elektrostatisches Feld zwischen der Außenseite der Luftdrosselspule 1 und der Erde 15 auf. Dieses Potenzial kann dazu führen, dass sich Ladungsträger aus der Umgebung 9 auf der Mantelfläche der Drossel 1 mit den eingangs genannten Folgen einer
elektrostatischen Verschmutzung bzw. der Ausbildung von so genannten "blck spots" ausbilden. Um diesem "Black Spot Phenomenon" entgegenzutreten, ist die Luftdrosselspule 1 mit einer elektrostatischen Abschirmung versehen. Diese
elektrostatische Abschirmung wurde bislang durch eine selbstklebende, elektrisch halbleitende Folie realisiert, die nun aber gemäß der Erfindung durch eine Schicht 22 ersetzt wird, die direkt auf die äußere Wicklungslage auf gesprüht wird, und im Folgenden näher erläutert ist.
Figur 2 zeigt eine aus Figur 1 ausgerissene
Detaildarstellung, mit Blick auf die obere Stirnseite der HGÜ-Luftdrosselspule, wodurch ein Teil der Wicklungsanordnung in einer räumlichen Darstellung zu sehen ist. Auf der äußeren Mantelfläche 21 ist die halbleitende Schicht 22 in Form einer Lackierung aufgesprüht (siehe auch Figur 4) . In Figur 2 ist auch zu sehen, das die einzelnen Wicklungslagen 2, 3, 4, 4Λ der Luftdrosselspule 1 durch Luftspalte 6 voneinander getrennt sind. Haltestern 7 hält diese Wicklungslagen 2, 3, 4, 4Λ in einem Abstand. Abstandshalter 5 definieren den
Abstand der einzelnen Wicklungslagen 2, 3, 4, 4Λ zueinander. Endseitig sind die Haltesterne 7 mit einer Schirmkappe 16 versehen . In der Figur 3 ist die elektrostatische Abschirmung 17 der
HGÜ-Luftdrosselspule getrennt heraus gezeichnet. Sie besteht im Wesentlichen aus der holzylindrischen Schicht 22 und stirnseitig den Umfang umschließende Kollektorelektroden 19, 20. Die Schicht 22 wurde durch Spritzen hergestellt. Mit einer Spritzpistole wurde mit einem Luftdruck von 3-4 bar ein halbleitender Polyurethanlack: in einer Spritzpistole
zerstäubt und außenseitig auf der Mantelfläche der
Wicklungslage 4Λ aufgesprüht. Während des Spritzvorgangs wurde der Abstand zwischen Spritzpistole Achse 18 der Spule 1 konstant gehalten. Auf diese Weise lässt sich mittels einer automatisierten Spritzvorrichtung auf der Außenumfangsfläche der Wicklungslage 4 Λ eine elektrisch halbleitende
Beschichtung 22 herstellen, die eine gleichmäßige
Schichtdicke zwischen 80-120 ym aufweist.
Die Beschichtung 22 weist stirnseitig jeweils um den Umfang herumlaufende Kollektorelektroden 19, 20 auf. Diese
Kollektorelektroden 19, 20 sind mit den elektrischen
Anschlüssen 11, 12 der Luftdrosselspule 1 leitend verbunden.
Die halbleitende Schicht 22 umfasst einen polymeren Stoff der einen Füllstoff enthält, in Form elektrisch halbleitender Feststoff-Partikel bzw. -Pigmente, die in dem polymeren Werkstoff eingebettet sind. Die elektrische Leitfähigkeit der Partikel kann dabei jeweils durch Dotierung ihres Werkstoffs in weiten Grenzen variiert werden. Durch Dotierung bzw.
Zusammensetzung von Partikel und Matrixmaterial kann eine resistive Beschichtung 22 mit einem Oberflächenwiderstand in einem Bereich zwischen 109 bis 1014 Ohm/Quadrat hergestellt werden. Die Schicht 22 wirkt wie gesagt als elektrostatische Abschirmung. Mit der elektrisch halbleitenden Schicht 22 wird erreicht, dass die vom Außenraum 9 auf die Luftdrosselspule 1 auftreffenden Ladungsträger „dissipativ" jeweils auf
kürzestem Wege zur nächstliegenden Kollektorelektrode 19 bzw. 20 gelangen und von dort zu einem der Anschlüsse 11 bzw. 12 abgeleitet werden. Durch die Ableitung dieser Ladungsträger verringert sich das Risiko, der Ausbildung einer leitfähigen Struktur auf der Außenseite der Luftspaltdrossel 2 und damit eines Oberflächenkriechstroms . Die eingangs geschilderten Nachteile können damit weitgehen verhindert werden.
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch die in Figur 2 dargestellte Wicklungsanordnung, wobei der Schichtaufbau auf der äußeren Wicklungslage 4Λ vergrößert dargestellt ist. Die Mantelfläche 21 der außen liegenden Wicklungslage 4 Λ ist mit der halbleitenden Sprühbeschichtung 22 beschichtet. Die Sprühbeschichtung 22 enthält einen Füllstoff. In Figur 4 sind Partikel des Füllstoffs mit dem Bezugszeichen 23
gekennzeichnet. Der Füllstoff ist aus Partikel 23
verschiedener Werkstoffe zusammensetzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Zusammensetzung des
Füllstoffs aus einer Mischung von Partikel 23
unterschiedlicher Werkstoffe, gebildet aus undotiertem
Siliciumcarbid und mit Antimon dotiertem Zinnoxid. Zum
Außenraum 9 hin ist die Sprühbeschichtung 22 mit einer
Schutz- oder Deckschicht 24 abgedeckt, die aus einem RT Silikon besteht.
Obwohl die Erfindung anhand der oben dargestellten beiden Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wurde, so ist die Erfindung auf diese Beispiele nicht eingeschränkt. Andere Ausgestaltungen und Variationen sind denkbar, ohne dass der Grundgedanke der Erfindung verlassen wird.
Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Luftdrosselspule
2,3,4,4Λ Wicklungslagen
5 Abstandshalter
6 Luftspalt
7 , 8 Haltestern
9 Außenraum
10 Spulenleiter
11, 12 elektrischer Anschluss der Luftdrosselspule 1
13 Isolator
14 Stützkonstruktion
15 Erde, Fundament
16 Schirmkappe
17 elektrostatische Abschirmung
18 Achse
19,20 Kollektorelektroden
21 Mantelfläche der äußeren Wicklungslage 4 Λ 22 Schicht
23 Partikel, Füllstoff
24 Deckschicht

Claims

Patentansprüche
. HGÜ-Luftdrosselspule (1), umfassend:
- zumindest eine konzentrische Wicklungslage (2-4, 4Λ), wobei an deren enden elektrische Anschlüsse (11,12) ausgebildet sind,
- einen elektrostatische Abschirmung (17),
enthaltend
o eine Schicht (22) aus elektrostatisch
dissipativem Material, welches einen
Oberflächenwiderstand im Bereich von 109 bis 1014 Ohm/Quadrat aufweist,
o wobei die Schicht (22) an zumindest einem
Ende mit einer im wesentlichen über seinen Umfang verlaufenden Kollektorelektrode
(19,20) zum Anschluss an einem der Anschlüsse (11, 12) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schicht (22) als Sprühbeschichtung an einer Mantelfläche (21) einer außenliegenden Wicklungslage (4Λ) ausgebildet ist.
2. Luftdrosselspule nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schicht (22) eine Schichtdicke zwischen 80 ym bis 120 ym aufweist.
3. Luftdrosselspule nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schicht (22) eine polymere Matrix mit eingebetteten Füllstoffen umfasst, wobei das Material für die polymere Matrix ein Epoxidharz oder ein
Polyurethan oder ein Silikon oder ein Polyester ist.
4. Luftdrosselspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass der Füllstoff durch Partikeln (23) , gebildet aus Metalloxid oder Siliciumcarbid, gebildet ist.
5. Luftdrosselspule nach Anspruch 3,, dadurch
gekennzeichnet, dass der Füllstoff durch Partikel (23) , gebildet aus dotiertem Metalloxid oder dotiertem
Siliciumcarbid, gebildet ist.
6. Luftdrosselspule nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Füllstoff durch Partikel (23) , gebildet aus undotiertem Siliciumcarbid und mit Antimon dotiertem Zinnoxid, gebildet ist.
7. Luftdrosselspule nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (22) mit einer
Deckschicht (24) abgedeckt ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer HGÜ-Luftdrosselspule, umfassend die folgenden Verfahrensschritten:
- Bereitstellen von zumindest einer konzentrischen
Wicklungslage (2-4);
- Beschichteten der zumindest einen konzentrischen Wicklungslage an einer äußeren Mantelfläche (21) mit einem Sprühbeschichtungs-Verfahren, bei dem eine Schicht (22) aus einem halbleitenden Lack gebildet wird, der aus einem elektrostatisch dissipativem Material besteht, welches einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 109 bis 1014 Ohm/Quadrat aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (22) mit einem Niederdruck-Sprühverfahren (HVPL) gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schicht (22) eine Schichtdicke zwischen 80 ym und 120 ym aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Niederdrucksprühverfahren zum Zerstäubung des
Materials eine Druckluft mit einem Luftdruck von 3-4 bar verwendet wird.
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