JP2001505757A

JP2001505757A - 過電流低減によって対象物を過電流に対して保護する装置および方法

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Publication number: JP2001505757A
Application number: JP50096798A
Authority: JP
Inventors: ハンス、ベルンホフ; ミカエル、ベルグクウィスト; マーツ、エクベルイ; ヤン、イスベルイ; マーツ、レイヨン; リー、ミン; アンデルス、スネソン; ダン、ウィンドマール; ベルティル、ベルググレン
Original assignee: アセア、ブラウン、ボベリ、アクチエボラーグ
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 2001-04-24
Also published as: WO1998027634A1; US6226163B1; JP2001505759A; CA2275616A1; PL334132A1; PL334344A1; AU730450B2; AU3052497A; AU2987797A; WO1998027636A1; EP0950277A1; BR9713738A; BR9714793A; TR199902169T2; CN1246212A; CN1246211A; EP1008219A1; TR199901314T2; CA2279394A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、電力設備において電力ネットワーク（３）に接続された対象物（１）または電力設備の中に含まれるその他の機器を故障に関連する過電流から保護する装置および方法に関するものである。前記装置は、前記対象物とネットワーク／機器との間のライン（２）中に配置された開閉装置（４）を含む。対象物と開閉装置との間のライン（２）が対象物（１）に向かう過電流の低減構造（５）に対して接続され、この過電流低減構造（５）は開閉装置（４）の遮断時間より実質的に短い時間中に過電力状態検出構造（１１−１３）の支援によって過電流低減のために作動する。

Description

【発明の詳細な説明】過電流低減によって対象物を過電流に対して保護する装置および方法発明の分野および先行技術本発明は、電力設備の電カネットワークに接続された物体または電力設備の中に含まれるその他の機器を故障に関連する過電流から保護するために電力設備の中に備えられる装置であって前記物体とネットワーク／機器との間のライン中に配置された開閉装置を含む装置に関するものである。さらに本発明は物体を過電流から保護する方法に関するものである。問題の電気的対象物は、故障に関連する電流、すなわち実際上短絡電流に対する保護を必要とする磁気回路を有する回転電機、例えば発電機、モータ（同期および非同期モータ）または同期補償器によって形成される。下記に詳細に説明するように、この回転電機の構造は通常技術および非通常技術に基づいている。本発明は中電圧または高電圧に関連して適用されるものとする。ＩＥＣ規格によれば、中電圧は１−７２．５ｋＶを指し、これに対して高電圧は＞７２．５ｋＶを指す。従って、送電、二次送電、および配電レベルが含まれる。この種の先行技術の電力設備においては、問題の対象物の保護のために、回路遮断に際して動電分離を生じるような設計の通常の回路遮断器（開閉装置）を使用してきた。この回路遮断器は非常に高い電流と電圧を遮断できるように設計されなければならないので、この種の回路遮断器は比較的大きな慣性を有する大型設計となり、これがその比較的長い遮断時間に反映する。主として目的とされる過電流は保護される対象物の電気絶縁系統中の故障の結果として生じる短絡電流である事を指摘しよう。このような故障は、外部ネットワーク／機器の故障電流（短絡電流）が対象物の中に生じた電弧を通して流れようとする事を意味する。その結果非常に大きな破壊電圧を生じる。スエーデンの電力ネットワークの場合、限界短絡電流／故障電流は６０ｋＡである。実際に短絡電流は４０−５０ｋＡに達する事ができる。前記の回路遮断器ついての問題点はその長い遮断時間である。完全に実行された遮断の限界遮断時間（ＩＥＣ規格）は１５０ミリ秒（ｍｓ）である。この遮断時間を実際の場合に対応して５０−１３０ｍｓ以下まで低減させる事は困難を伴う。その結果非保護対象物中に故障が存在する場合、回路遮断器の遮断動作に必要な全体時間中に対象物を通して非常に高い電流が流れる。この時間中に、外部電流ネットワークの全故障電流が非保護対象物に対して大きな負荷を加える。非保護対象物に対する損害と完全破壊を防止するため、先行技術によれば非保護対象物が回路遮断器の遮断時間中に大きな損害を受ける事なく短絡電流／故障電流を通す事ができるように対象物を構成してきた。被保護対象物中の短絡電流（故障電流）は、故障電流に対する対象物そのものの寄与と、ネットワーク／機器から発生する電流追加分とから成る事を事を注意しよう。故障電流に対する対象物そのものの寄与は回路遮断器の動作によっては影響されないが、故障電流に対するネットワーク／機器からの寄与は回路遮断器の動作に依存する。被保護対象物を相当の時間中、高い短絡電流／故障電流に耐えるように被保護対象物を構成しなければならない事は、高価な設計と性能の減退の形の大きな不利益をもたらす。本明細書における回転電機は、主として下記において全体的に電力ネットワークと呼ばれる配電ネットワークおよび送電ネットワークに接続するための発電機として使用される同期電機を含むものとする。また同期電機はモータとして使用され、また位相補償および電圧制御のために機械的アイドリング電機として使用される。またこの技術分野は二重被給電機械、非同期コンバータ・カスケード、外部電極電機、および同期磁束電機を含む。このコンテキストにおける磁気回路はエア・ワウンドとする事ができるが、垂直または配向された積層シートまたはその他の、例えば無定形物質または粉体ベース物質の磁気鉄心を含む事ができ、または交流磁束を可能とするためのその他任意の機器、巻線、冷却系統を含む事ができ、また電機の固定子または回転子、またはその両方の中に配置する事ができる。従って本発明の主たる意図は、あらゆる種類の高電圧電力ネットワークに対して直接に接続される非通常型回転電機を保護するにある。このような電機はその磁気回路がネジ込み型導線を有するように設計され、この導線が固体絶縁素子によって絶縁されまたこの導線の中にアースが合体される。非通常型電機を説明のため、まず同期電機によって代表される回転電機を簡単に説明する。この説明の第１部分はこの種の電機の磁気回路および先行技術によるその構成法に関するものである。磁気回路は多くの場合に固定子の中に配置されるのであるから、下記において磁気回路を原則的に積層シート金属鉄心を有する固定子として説明する。この磁気回路の巻線を固定子巻線と呼び、また積層鉄心中に巻き込むために配置されたスロットを固定子スロットまたは単にスロットと呼ぶ。多くの同期電機は回転子中に磁界巻線を有し、この場合、主磁束は直流電流によって発生され、また固定子中に交流巻線を有する。同期電機は原則的に３相設計であって、本発明は主としてこの種の電機に関するものである。場合によっては同期電機は突極を有するように設計される。しかし、２極または４極ターボ発電機および二重給電型電機については円筒形回転子が使用される。後者は回転子中に交流巻線を有し、またこれは電力ネットワークの電圧レベルに対応するように設計する事ができる。大型同期電機の固定子本体はしばしば溶接構造の鋼板で製造される。積層鉄心は原則的にワニス処理された０．３５または０．５ｍｍ電機鋼板から成る。少なくとも中型または大型電機については、放射方向通気および冷却のため、積層鉄心は放射方向または軸方向通気チャンネルを有するパッケージ状に分割される。大型電機の場合、鋼板はセグメント状に打ち抜かれ、これらのセグメントが固定子本体に対してクサビ／ダブテールによって固着される。積層鉄心は加圧フィンガーおよび加圧プレートによって保持される。固定子巻線が積層鉄心中のスロットの中に配置され、これらのスロットは原則的に長方形または台形の断面を有する。多相交流巻線は単層巻線としてまたは２層巻線として設計される。単層巻線の場合、スロットあたり１つだけコイル辺が存在し、２層巻線の場合、スロットあたり２つのコイル辺が存在する。コイル辺とは、導線が高さおよび／または幅において一緒に成されまた１つの共通コイル絶縁素子、すなわちアースに対する電機の定格電圧に耐えるための絶縁素子を備えた１つまたは２つの導線を言うものとする。２層巻線は通常、ダイヤモンド巻線として設計されるが、対応の単層巻線はダイヤモンド巻線または平型巻線として設計される。ダイヤモンド巻線の場合、単一のコイルスパン（または場合によっては２つのコイルスパン）が生じるが、平型巻線は同心巻線として設計される。すなわち大きく変動するコイルスパンを有する。コイルスパンとは、極ピッチに関連してまたは中間スロットピッチの数において同等のコイルに属する２つのコイル辺間の円形測定された間隔を意味するものとする。通常、巻線に所望の特性を与えるために、種々のコーディング変数、例えば分数ピッチが使用される。巻線の型は、スロット中のコイル、すなわちコイル辺を固定子外部において、すなわちコイル末端において相互に連結する方法を示す。代表的なコイル辺はいわゆるレーベル・バーによって形成される。この場合、レーベル・バーの一部が冷媒のために中空に成されていた。レーべル・バーは複数の長方形の、並列に接続された銅の導線から成り、これらのバーがスロットにそって３６０°交差配置される。５４０°の交差配置およびその他の交差配置を有するリングランド・バーも存在する。循環電流を防止するために交差配置が必要である。各ストランドの間に、薄い絶縁素子、例えばエポキシ／ファイバグラスが存在する。スロットと導線間の主絶縁素子は例えばエポキシ／ファイバグラス／雲母から成り、また外部に電界の平衡のために使用される薄い半導体アース電位層を有する。鋼板の堆積の外部には外側半導体アース電位層を有しないが、放射方向電界を軸方向電界に変換するためのいわゆるコロナ保護ワニスの形の電界制御素子を有する。これはコイル末端の絶縁がアースに対して高い電位で生じる事を意味する。電界制御はしばしばコイル末端区域にコロナを発生させる問題点を示し、これは破壊的な場合がある。原則としてすべての大型電機は２層巻線と対応の大きなコイルとを有するように設計される。各コイルの一方の辺が一方の層の中に配置され、他方の辺が他方の層の中に配置される。またこれは、コイルがコイル端において相互に交差する事を意味する。２層以上が使用されると、これらの交差が巻線の作用を困難にし、またコイル端を破壊する。前述した内容は回転電機に関する古典的な技術に属するものと言う事ができよう。この数１０年間に、回転電機に対して先行技術の設計および製造におけるよりも高い電圧に関する要求が増大している。先行技術において良好なコイル生産性を有する同期電機について達成できる最大電圧レベルは約２５−３０ｋＶである。また一般に、電力ネットワークに対する同期電機／発電機の接続はΔ／Ｙ接続されたいわゆるステップアップ変圧器を介して実施されなければならない事は周知である。これは、電力ネットワークの電圧が原則的に回転電機の電圧より高いレベルにあるからである。従ってこの変圧器は同期電機と共に、電力設備の一体的部分を成す。変圧器は余分のコストを成し、またシステムの全体効率が低下されるという欠点を伴なう。従ってはるかに高い電圧の電機を製造する事が可能ならば、ステップアップ変圧器を省略する事ができよう。同期電機の設計に関する新しいアプローチの試みが特にエレクトロテヒニカ誌１９７０、第１号、ｐｐ６−８に掲載の論文「水−油冷ターボ発電機ＴＶＭ−３００」、米国特許第４，４２９，２４４号「発電機の固定子」、およびソ連特許文献ＣＣＣＰ特許９５５３６９に記載のされている。エレクトロテヒニカ誌に掲載の水−油冷同期電機は２０ｋＶまでの電圧用である。この論文は油／紙絶縁素子から成る新規な絶縁システムを開示し、この絶縁システムは固定子を完全に油の中に浸漬させる事ができる。この場合、油は絶縁体として使用されると同時に冷媒として使用される。固定子中の油が回転子に向かって漏出する事を防止するため、鉄心の内側面に誘電性油分離リングが備えられている。固定子の巻線は油／紙絶縁体を備えた楕円形中空形状の導線から成る。絶縁体を備えたコイル辺がクサビによって長方形断面を有するスロットの中に固着される。中空導線中においても固定子壁体の孔の中においても、冷媒として油が使用される。しかしこのような冷却システムは、コイル端において油と電気との多数の接続部を伴なう。また厚い絶縁体は導線の曲率半径を増大させ、その結果として巻線張り出しの寸法を増大させる。前記の米国特許は、固定子巻線用の台形スロットを備えた積層薄板の磁気鉄心を含む同期電機の固定子部分に関するものである。中立点に最も近く配置された巻線部分の配置される回転子の内側に向かって固定子巻線の絶縁の必要性が小さくなるのでスロットは先細を成す。さらに、鉄心の内側面に最も近い固定子部分は誘電性油分離円筒体を成す。この部分はこのリングを有しない電機に対して磁化要求を増大する。固定子巻線は、各コイル層について同一直径の油浸漬ケーブルから成る。これらのコイル層は、スロット中にクサビで固着されたスペーサによって相互に分離される。この巻線について特殊な事は、この巻線が直列に接続された２つのいわゆる半巻線から成る事である。２つの半巻線の一方が絶縁スリーブの中に配置され定心される。固定子巻線の導線は周囲の油によって冷却される。システム中のこのように大量の油を使用する問題点は、漏れの危険性と、故障条件から生じる多量の清掃作業である。スロットの外部に配置された絶縁スリーブ部分は円筒形部分と円錐形末端とを有し、この円錐形末端の機能はケーブルが積層鉄心から出る区域において電界強さを制御するにある。ソ連特許９５５３６９から明かなように、同期電機の定格電圧を上昇させようとする他の試みとして、油冷却固定子巻線はすべての層について同一サイズの通常の高圧ケーブルを含む。ケーブルは、ケーブルの断面に対応しケーブル固定用および冷媒用のスペースを有する円形放射方向開口として形成された固定子スロットの中に配置される。巻線の放射方向に配置された各層が絶縁管によって包囲されまたその中に固定される。絶縁スペーサがこれらの管を固定子スロットの中に固定する。油冷の故に、この場合にも油冷媒を内部エアギャップに対して密封するために、内部誘電リングが必要とされる。このソ連特許明細書に図示の構造は絶縁部品または固定子スロットを減少させない。この構造は各固定子スロットの間に非常に薄い放射方向ウエストを含み、これは大きなスロットから漏れる流れを意味し、これが電機の磁化要求に大きく影響する。前述した各参照文献による電機の設計は、固定子中の電磁物質が最適に使用されない事を意味する。固定子の歯部は磁気の観点からはコイル辺のケーシングに対してできるだけ近く隣接しなければならない。各放射方向水準において最大幅を有する固定子歯部を備える事が望ましい。歯部の幅は電機の損失に大きく影響し、従って必要な磁化に影響するからである。これは特に高電圧電機にとって重要である。スロットあたりの導線の数が高電圧に伴なって多くなるからである。本発明の目的本発明の主目的は対象物の保護を改良し従って対象物に対する負荷を低減させる装置および方法を提供するにある。これは、対象物そのものが最大限度の短絡電流／故障電流に比較的長い時間耐えるように設計される必要がない事を意味する。本発明の第２の目的は、回転電機に対して十分な保護を与えるような保護装置および保護法を提供するにある。この装置の設計は非通常設計原理に基づき、これはこの設計が現在の通常電機と同程度の内部および外部から発生する故障関連過電流に対する抵抗性を有しない事を意味する。発明の概要本発明によれば、前記の目的は、対象物と開閉装置との間のラインが過電流低減構造に対して接続され、この過電流低減構造は開閉装置の遮断時間より実質的に短い時間中に過電力状態検出構造の支援によって過電流低減のために作動する事によって達成される。このようにして、本発明は遮断のために最後に動電流分断を生じる開閉装置のみに依存するのでなく、過電流の実際の遮断を生じるのでなく、被保護対象物が実質的に低いひずみを受け従って小量の損傷を受ける程度に過電流を低減させる急速作動型過電流低減構造を使用する原理に基づいている。従って、過電流／故障電流の減少とは、開閉装置が動電流分断を成す際に、被対象物中への全エネルギー注入量が過電流低減構造の存在しない場合よりもはるかに小となるであろう事を意味する。本発明の特に好ましい実施態様によれば、すでに過電流低減構造によって低減された電流が被保護対象物中に流入する時間を短縮させる手段が備えられている。そのため本発明の装置は、回路遮断器と対象物との間のライン中に配置された他のブレーカを含み、前記の他のブレーカは開閉装置より低い電圧と電流で遮断を生じるように設計され、また従ってこのブレーカはその可動接点の運動量と重量が小であるので、開閉装置よりも短い遮断時間を有するように設計される。また前記他のブレーカは被保護対象物にむかうまたは被保護対象物から離れる方向の過電流が過電流低減構造によって低減されてしまうまでは遮断しないように構成されている。さらに詳しくは前記の他のブレーカの可動接点の運動量が低電圧の故に小となり、また低電流は大きな接点区域を必要としないので接点重量が低く保持される。請求の範囲においてさらに詳細に定義されるように、本発明はケーブルテクノロジーによって設計された磁気回路を有する回転電機に適用される。これらの電機は一部の条件において、電位的故障に対して敏感となる。これらの設計は例えば、現在電力分野で使用される通常の構造よりも低いインピーダンスを与えられる事ができる。これは、現在の通常の電機によって示されるよりも故障関連過電流に対する低い抵抗性を意味する。また電機が最初から今日の通常の電機よりも高い電圧で作動するように設計されていれば、これによって生じる高い電界から生じる絶縁システムに対する歪みがもちろん大きくなる。これはこのような電機がより効率的であり、より経済的であり、機械的に軽く、信頼度が高く、運転コストが低くなり、一般に通常の電機よりも経済的であり、またこのような電機は他の電磁装置に対して接続する事なく運転できる事を意味するが、このような電機はその電流遮断の結果を除去しまた少なくとも低減させるための電気的保護に関して大きな要求を提出する。従って本発明による保護装置とこのように設計された回転電機との組合せはプラント全体の最適化を意味する。本発明によって意図される電機は、上述したΔ／Ｙ接続ステップアップ変圧器が除去されうる程度に高い電圧で作動する。すなわち先行技術の電機よりも相当に高い電圧を有する電機は、あらゆる型の高電圧で作動する電力ネットワークに直接に接続する事ができるように意図されたものである。これは回転電機を備えたシステムの投資コストを低下させ、システムの全体効率を増大させうる事を意味する。本発明による回転電機は固定子に対する熱応力を大幅に低下させる。電機の一時的過負荷はそれほど危険でなくなり、電機を損傷を生じるおそれなく、より長い期間、過負荷運転する事が可能となる。これは、電力設備の所有者にとって大きな利点になる。今日、電力設備の所有者は電機の操作上の擾乱に際して、法律によって定められた送電必要条件を保証するため、迅速に他の装置に切り替えなければならないからである。本発明による設計の回転電機を使用する場合、電機を電力ネットワークに接続するためにシステム中に変圧器が含まれる必要がないので、保守費用が大幅に低下される。また本発明は電力ネットワークに直接に接続される同期補償装置を含む。回転電機の出力を増大するため、交流コイル中の電流を増大する試みが成されている事は知られている。これは、導電性材料を最適化する事により、すなわち長方形回転子スロットの中に長方形導線を緊密に封入する事によって実施されていた。その目的は、絶縁材料の量を増大しまたより温度抵抗性で、従って高価な絶縁材料を使用する事によって、前記のようにして生じる温度上昇を処理するにあった。また高温と絶縁材料に対する磁界負荷は絶縁体の寿命に関する問題を生じた。例えば雲母テープの含浸層を含む高圧装置に使用される比較的厚い壁体の絶縁層においては、部分放電が深刻な問題を生じる。このような絶縁層の製造に際して、空洞、細孔などが容易に発生し、絶縁体に高電解強さを加えた時にこれらの中に内部コロナ放電が発生する。これらのコロナ放電は材料を徐々劣化させ、絶縁体を通しての放電を生じるに至る。回転電機の出力を技術的にまた経済的に調整可能に増大するためには、絶縁体が前記のような現象によって放電しないようにしなければならない。これは、空洞と細孔のリスクが最小限となるように製造された絶縁システムを使用して達成する事ができる。そのため、巻線中に含まれる少なくとも１つの導線回りの絶縁システムが前記絶縁材料から成る絶縁層を含み、この絶縁層の回りに半導体物質の外側層が配置される。この絶縁層の内側に内側半導体物質層が配置される。前記の少なくとも１つの導線は前記の半導体内側層の内部に配置される。優れた熱抵抗を得るためには、内側層と外側層の少なくとも一方が絶縁物質と同程度の熱膨張計数を有する事が望ましい。実際上、内側層および外側層と絶縁物質は実質的に同等の熱膨張計数を有する。これは、内側層と外側層が絶縁物質に対して界面全体にそって接合されているので、絶縁物質と内側層および外側層が一体的部品を成し、相異なる熱膨張による欠陥が生じない事を意味する。絶縁層の回りに配置された内側および外側の半導体層が等電位面を成し、従って絶縁物質中の電界が絶縁物質全体にわたって均等に分布される事の結果として、絶縁層に対する電機負荷が増大する。外側半導体層はアースまたはその他の低電位に対して適当に接続されている。これは、このようなケーブルの場合に絶縁物質の外側層がケーブルの全長にそってアース電位に保持される事を意味する。また外側半導体層は導線の長さにそって適当な箇所で切断され、切断された各部が直接にアース電位に接続される。外側半導体層の回りに、他の層、ケーシングなど、例えば金属シールドおよび保護マントルを配置する事ができる。本発明の改良として、コイルとスロットを備え、これらのコイルをスロットの中に長方形ではなく丸く配置する事ができる。コイルの断面を丸くする事により、これらのコイルは一定の磁界によって包囲され、磁気分離を生じるような集中が避けられる。またコイル中の電界がコイルの断面全体に均等に分布され、絶縁体に対する局所的負荷が大幅に軽減される。さらに、コイルグルーブあたりのコイルの辺数が増大して、導線中の電流を増大させる事なく電圧の増大が生じるように、円形コイルをスロットの中に配置する方が容易である。また導線を小部分、いわゆるストランドによって構成する事によって改良が得られる。これらのストランドは相互に絶縁され、少数のストランドのみが非絶縁状態に残されて、内側半導体層と接触し、導線と同一電位にする事ができる。外側半導体層は、導線の長さにそって電位に等化が得られるような電機特性を示さなければならない。しかし、外側層は電流が表面にそって流れるような導電特性を示してはならない。これは損失を伴い従って望ましくない熱負荷を生じるからである。内側半導体層は電位等化を補償するのに十分な導電性を有して、この内側層の外側において電界の等化を生じなければならないが、他方そのためには抵抗が過度に小さくない必要がある。内側および外側層の抵抗は、１０^-6Ωｃｍ、適当には１０⁻³−１０００Ωｃｍ、好ましくは１−５００Ωｃｍの範囲内とする事が好ましい。巻線を形成するために可撓性のケーブルを使用する事は、巻線作業がケーブル挿入操作によって実施され、ケーブルが磁気鉄心のスロットの開口の中に挿入される事を意味する。外側半導体層はアース電位またはその他の比較的低い電位に接続されるのであるから、この外側層は本質的に電界をこの層の内部に囲い込むように作用する。電界を絶縁体の中に包囲するように外側および内側の半導体層によって包囲された固体絶縁層を含む絶縁システムを使用する事は先行技術と比較して実質的な改良を示し、液体またはガス絶縁物質を使用する必要を完全に無くす。回転電機をあらゆる型の高圧電力ネットワークに直接に接続する際に生じる問題点を解決するため、本発明による電機は下記の多くの特徴を有し、これらの特徴の故に本発明の電機は古典的なテクノロジーおよび最近発表されたテクノロジーに関して先行技術と実質的に区別される。 −前述のように、巻線は１つまたは複数の固体絶縁導線を含むケーブルから成り、絶縁層の回りに導電層を含む。この種の二、三の代表的導線はＸＬＰＥケーブル（架橋ポリエチレン）またはＥＰゴム絶縁層を有するケーブル（ＥＰ＝エチレン−プロピレン）である。しかし、ケーブルは導線のストランドおよび半導体層に関する限りさらに改良されなければならない。 −好ましくは円形断面を有するケーブルが使用される。しかし、封入密度をさらに高めるためには、他の断面を有するケーブルを使用する事もできる。 −このようなケーブルを使用する事により、磁気鉄心はスロットと歯部に関して本発明の新規な最適手法で設計する事が可能である。 −磁気鉄心の最良使用のため、トラッピング絶縁によって巻線を実施する。 −スロットの設計が巻線のケーブルの断面に適合させられ、これらのスロットは軸方向および相互に放射方向に延在する複数の円筒形開口として形成され、固定子巻線の層間を走る開いたウエストを備える。 −溝の設計は配置されるケーブルの断面に対して調節される。 −スロットの設計はスロットのトラッピング絶縁に適合させられる。 −ストランドに関する改良は、巻線の導線が非絶縁ストランドおよび絶縁ストランドの複数層から成り、これらの層が相互に結合されるが必ずしも相互に交差されていないように構成されるにある。 −外側ケーシングに関する改良は、外側ケーシングが導線の長さにそって適当箇所において切断され、切断された各部分がアース電位に直接に接続されるにある。 −巻線は好ましくはコイル端の数を減少させるため、好ましくは多層同心ケーブル巻線として実施される。これらの特徴は先行技術による電機に対して下記のような多数の利点を有する。 −トラッピング絶縁は、放射方向伝搬とは独立にほとんど一定の歯部幅を使用できる事を意味する。 −このようなケーブルの使用は、巻線の外側半導体層がその全長にそってアース電位に保持される事を意味する。 −重要な利点は、外側半導体層の外側のコイル端区域において電界がゼロに近い事、および外側半導体層がアース電位にある時、電界を制御する必要がない事である。これは、鉄心の中においても、コイル端区域においても、またはその遷移区域においても電界集中が得られない事を意味する。 −絶縁および非絶縁の結合ストランドと、非交差ストランドの混合はそれぞれ低い追加コストを含む。要約すれば、本発明による回転電機は対応の先行技術の電機に対して多数の重要な利点を示す。第１に本発明の電機はあらゆる型の高圧電力ネットワークに対して直接に接続できる。第２の利点は、巻線全体においてアース電位が常に保持される事にあり、これはコイル端区域がコンパクトに成されまたコイル端区域の支承手段が実際にアース電位で適用される事を意味する。さらに重要な利点は油ベース絶縁と冷却システムがなくなる事である。これは密封の問題が生じる事なくまた前述の誘電リングが必要ない事を意味する。また１つの利点は強制冷却全体がアース電位で実施できる事である。本発明による回転電機の場合、設置の観点からスペースおよび重量の大きな節約が得られる。本発明の電機についてもステップアップ変圧器についても先行技術の絶縁設計を使用しないからである。本発明、特に本発明による方法のさらに他の利点および特徴は下記の説明および請求の範囲から明かである。図面の簡単な説明以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。図面において、第１図は本発明の基本的原理を示す概略図、第２ａ−ｄ図は本発明による保護装置を使用した場合と使用しない場合の故障電流とエネルギーの時間に対する展開を示すグラフ、第３図は本発明による装置の可能な実施態様の概略回路図、第４図は過電流低減構造の他の可能な設計を示す概略回路図、第５図は発電機、変圧器およびこれらに接続された電力ネットワークを含む電力設備に適用された本発明の装置を示す概略回路図、第６図は本発明による保護装置によって保護するに適した型の回転電機の磁気回路の巻線を形成するためのケーブルの一部破断斜視図、また第７図は本発明による保護装置を使用するに適した回転電機中の磁気回路のセクタ／極ピッチの実施態様の軸方向断面図である。好ましい実施態様の詳細な説明被保護対象物１を含む発電プラントを第１図に図示する。下記に説明するように、この対象物は例えば発電機から成る。この対象物はライン２によって外部配電ネットワーク３に接続されている。３で示す装置は、配電ネットワークでなく、電力設備中に収容されたその他の装置から成る事ができる。この電力設備は、対象物１の中に故障が生じてネットワーク／装置３から対象物１に向かって故障電流を発生し、この故障電流が対象物を通して流れる際に、主として対象物１そのものがネットワーク／装置３からの故障電流に対して保護されるように構成されている。前記の故障は対象物１中において形成された短絡である場合がある。短絡は２または２以上の地点間の意図されない電流導通路である。短絡は例えば電弧から成る。この短絡とその結果としての激しい電流は相当の損害をもたらし、場合によっては対象物１の全体的破壊を生じる可能性がある。少なくともある種の型の被保護電気対象物１の場合、この対象物に対して有害な短絡電力／故障電力が被保護対象物からネットワーク／装置３に向かって流れる可能性のある事はすでに指摘されている。本発明の発明の主旨の範囲内において、本発明の装置は、対象物に向かって流れる外部電力から対象物を保護するためのみならず、対象物の中を反対方向に流れる内部故障電力から対象物を保護する目的で使用されるものである。この点については下記においてはさらに詳細に説明する。下記において、数字３は説明の簡単のため外部電力ネットワークから成るものと記載されている。しかし、故障を生じた時に対象物１を通る激しい電力を生じる限りこのようなネットワークではなくその他二、三の装置を含む事ができるものと留意されたい。対象物１とネットワーク３の間のライン２の中に通常の回路遮断器４が配置されている。この回路遮断器はライン２の中に過電流を生じた事実を表示する状況を検出するための少なくとも１つのそれ自体のセンサを含んでいる。このような状態は電流／電圧の故障のみならず、故障の存在する事を示すその他の状態である。例えばセンサは電弧センサとする事ができ、また短絡音響を記録するセンサなどとする事ができる。センサが一定レベル以上の過電流を表示する場合、回路遮断器４が生かされて対象物１とネットワーク３との間の接続を遮断する。しかし回路遮断器４は全短絡電流／故障電流を遮断しなければならない。従って遮断器は高度の要件を満たすように設計されなければならず、これは実際上遮断器が比較的ゆっくりと作動する事を意味する。第２ａ図の電流／時間ダイヤグラムについて説明すれば、時間ｔ_faultにおいて対象物１の中に故障、例えば短絡が生じた時、第１図において数字２で示すライン２の中を流れる故障電流が急速に電流量ｉ１をとる。この故障電流ｉ１は前記の時間ｔ_fault後の少なくとも１５０ｍｓ以内の時間ｔ１において回路遮断器４によって遮断される。第２ｂ図はダイヤグラムｉ２／ｔを示し、従って短絡の結果として被保護対象物１の中に発生したエネルギーを示す。従って短絡電流の結果として発生する対象物中へのエネルギー注入は第２ｄ図中の外側長方形の全面積によって表される。この点について述べれば、第２ａ図乃至第２ｃ図に示す故障電流は極端値の包絡線を表す。説明の簡単のためダイヤグラムの中には一方の極性のみを示した。回路遮断器４は、金属接点の分離によって動分流分断を生じるような設計である。従って、回路遮断器４は原則として電弧消去のための補助装置を必要とする。本発明によれば、対象物１と開閉装置４との間のライン２は、対象物１に向かう過電流を減少させる構造５に接続されている。この構造は、回路遮断器４の遮断時間より実質的に短い時間中に過電流状態を検出する構成によって過電流を減少させるように作動する。従ってこの構造５は、なんらの動電流分断を実施する必要のないように設計されている。従って、ネットワーク３から被保護対象物１に流れる電流を完全に除去する必要なく非常に急速に電流を低下させるための条件が作られる。第２ｂ図は第２ａ図の場合と異なり、本発明による過電流減少構造５が時間ｔ_faultにおける短絡電流の発生に際して生かされ、時間ｔ２において過電流をレベルｉ２まで低下させる動作を示す。従って時間間隔ｔ_fault−ｔ２は過電流低下構造５の反作用時間を示す。構造５のタスクは故障電流を遮断するのではなく単に低下させるのであるから、この構造は極めて迅速に反作用させられ、この点については下記にさらに詳細に説明する。例えば、レベルｉ１からレベルｉ２への電流低下は、許容不能の過電流状態が検出された後１ｍｓまたは数ｍｓ以内に実施される事を注意すべきである。従ってこの場合、電流減少を１ｍｓ以下の短時間で、好ましくは１マイクロ秒より迅速に実施する事が意図されている。第１図に見られるように、本発明の装置はライン２の中に回路遮断器４と対象物１との間に配置された全体として６で示す第２ブレ一力を含む。この第２ブレーカは回路遮断器４よりも低い電圧と電流において遮断するように設計され、従って回路遮断器４よりも短い遮断時間で作動するように設計されている。第２ブレーカ６は、ネットワーク３から対象物１に向かう過電流が過電流低減構造５によって低減された後においてのみ、しかし回路遮断器４よりも実質的に早期に回路を遮断するように構成されている。前述から明かなように、第２ブレーカ６は、過電流低減構造５によって低減された電流がこの第２ブレーカ６を通過してこれによって遮断されるように、ライン２に対して接続されなければならない。第２ｂ図は第２ブレーカ６の動作を示す。この図においては、第２ブレーカ６が時間ｔ３において電流制限動作に入る事が示され、またこれは過電流減少構造５によって減少された電流ｉ２の持続時間が実質的に制限され、すなわち時間間隔ｔ２−ｔ３に制限されている事を意味する。その結果、ネットワーク３からの故障電流によって生じた被保護対象物１中へエネルギー注入は第２ｄ図において斜線で示した面積によって表される。注入エネルギーの劇的な減少の達成された事が明らかである。この関連において、特定のモデルに従ってエネルギーは電流の平方に比例して増大するのであるから、電流の半分の減少はエネルギー注入を１／４に低下させる事を指摘しよう。第２ｃ図においては、故障電流が装置５を通して流れる傾向を示す。構造５と第２ブレーカ６の構成は、構造５が故障電流と電圧を低下させ、これがさらに第２ブレーカ６によって実質的に低いレベルまで制限されるように考案されている。第２ブレーカに関する限りその実際の作動時間は１ｍｓである。しかし、構造５が第２ブレーカ６を通る電流を少なくとも実質的に低いレベルまで減少させた後においてのみ第２ブレーカ６が電流を制限するように構成する事も可能である。第３図においては本発明の構造をさらに詳細に説明する。本発明は直流（およびＨＶＤＣ＝高圧直流）接続にも交流電流接続にも応用可能である事を注意しよう。交流を含む多相構造においては、ライン２は多相交流システム中の多相の１つを成すとみなす事ができる。しかし、本発明による装置は、エラー検出の場合にすべての相が本発明による保護機能を受けるように、または故障電流の得られた単数または複数の相においてのみ電流制限を受けるように構成できる事を注意しなければならない。第３図から明かなように、全体として５で示す過電流低減構造は過電流をアース８またはネットワーク３よりも低電位の他のユニットに分流するための過電流過電流転流器７を含む。従って、過電流過電流転流器は、ライン２の中を流れる電流が保護される対象物に到達しないように、この電流の少なくとも実質的部分を分流する目的で、アースまたはその他の低電位ユニット８への短絡を成す電流デバイダを構成するものとみなす事ができる。対象物１の中において深刻な故障、例えば過電流過電流転流器７が生じる事のできるのと同程度の短絡が生じた場合、一般的に故障電流が過電流過電流転流器７に近づくに従ってこの過電流転流器の作用の結果としてネットワーク３から対象物１に流れる電流の半分が低減される言う事ができる。第２ｂ図と比較して、この図においてｉ１の約半分として示されている電流レベルｉ２は発生する最悪のケースと言う事ができよう。正常状態において、目的は、過電流過電流転流器７が被保護対象物１中の短絡故障に対応するより以上の導通性を有する短絡回路を成し、従って故障電流の主要部分が過電流過電流転流器７によってアースまたはその他の低電位に分流されるようにするにある。このようにして、通常故障の場合、対象物１中へのエネルギー注入は、低電流レベルｉ２と短い時間間隔ｔ２−ｔ３との故に第２ｄ図に図示の場合よりも実質的に小さくなる。過電流過電流転流器７は、アース８または低電位ユニット、対象物１、およびネットワーク３間のライン２との間に接続されたスイッチ手段を含む。このスイッチ手段は、制御部材９と開閉部材１０とを含む。このスイッチ部材は例えば少なくとも１つの半導体素子、例えばサイリスタから成り、このサイリスタは常態において開き、アースに対して遮断しているが、制御部材９によって非常に短時間で能動導通状態にもたらされて、アースに対する分岐によって電流低減を成す事ができるように形成される。第３図に示すように、過電流状態検出構造は、保護機能の作動を必要とするような過電流状態を検出するに適した少なくとも１つの、好ましくは数個のセンサ１１−１３を含む事ができる。また第３図から明らかなように、これらのセンサは、対象物１の中にまたはその近傍に配置されたセンサ１３を含む。さらに、過電流検出構造は、この構造５とライン２の接続点の上流においてライン２中の過電流状態を検出するように成されたセンサ１１を含む。また下記に説明されるように、検出される対象物１に向かってライン２の中を流れる電流、すなわち過電流低減構造５によって低減された電流を検出するためのセンサ１２が備える事が適当である。さらにセンサ１２、並びにセンサ１３は、対象物１の中に磁気的に貯蔵されたエネルギーが対象物位置から遠ざかる方向の電流を生じる場合、対象物１から離れる方向にライン２の中を流れる電流を検出できる事を注意しよう。センサ１１−１３は必ずしも電流検出センサおよび／または電圧検出センサのみによって構成される必要ない事を注意しよう。本発明の主旨の範囲内において、これらのセンサは、−般に保護機能の開始を必要とするような性質の故障の発生を示す任意の状態を検出する性質を有する事ができる。対象物１から離れる方向に流れる故障電流が発生した場合、この装置においてはその制御ユニット１４が他のブレーカ６（開いていれば）を閉じるように制御しまたさらに過電流低減構造５を生かして短絡電流がこの構造５によって分流されるように設計されている。対象物１が例えば変圧器から成るように考案されている場合、対象物１中の短絡発生に際して、短絡がまず変圧器中への激しい電流の流れを生じ、これが検出されて構造５を生かして電流の分流を生じるように作動する。変圧器１に向かって流れる電流が所要程度まで低減された時、第２ブレーカ６が電流を低減させるが、この際に制御ユニット１４によって、発電器１の中に磁気的に貯蔵されたエネルギーが発電器１から流出して構造５を通して分岐される時間より早くならないように制御される。さらに、この装置は全体として１４で示す制御ユニットを含む。この制御ユニットはセンサ１１−１３、過電流低減構造５および第２ブレーカ６に対して接続されている。この操作においては、制御ユニット１４が１つまたは複数のセンサ１１−１３から、対象物１へ向かう許容不能の故障電流の発生を示す信号を受けた時、過電流低減構造５が許容の電流低減を迅速に生じるように直ちに制御される。制御ユニット１４は、センサ１２によって電流または電圧が十分に低減された時に第２ブレーカ６を制御し、過電流が所定レベル以下に落ちた時に電流遮断を生じるように構成されている。このような設定により、第２ブレーカ６がその限度に適しない高電流を遮断するタスクを与えられない程度に実際に電流が低減されてしまうまでは、第２ブレーカ６は電流を制限させられない。しかしこの実施態様においては、電流低減構造５が電流を低減するように制御された一定時間後に第２ブレーカ６が電流を制御するように設定する事も可能である。回路遮断器４は過電流状態を検出するためそれ自体の検出器構造を含む事ができ、あるいは回路遮断器４は同一センサ１１−１３からの情報に基づいて制御ユニット１４を通して制御されて、過電流低減構造５の操作を制御する事ができる。第３図に図示の実施態様において、第２ブレーカ６は金属接点を備えたスイッチ１５を有する。このスイッチ１５は作動部材１６によって遮断位置と閉鎖位置との間を作動され、この作動部材１６は制御ユニット１４によって制御される。分路１７がこのスイッチ１５の前後に並列に接続され、この分路は１つまたは複数の成分１８を含み、これらの成分１８は分路１７に接点からの電流導通を引き受けさせる事によってスイッチ１５の分離に際しての電弧を防止するためのものである。これらの成分１８は電流を遮断しまたは制限するように設計されている。その目的は、常態において分路１７中の導通路を中断するが、スイッチ１５が開かれる時に分路を閉鎖し、従って電流が分路１７を通して分路され、このようにして電弧を発生させず、または発生した電弧を効率的に消去させるにある。成分１８は制御のために制御ユニット１４に接続された１つまたは複数のそれ自体の制御部材１９を有する。本発明の１実施態様によれば、前記成分１８は制御可能の半導体成分、例えばＧＴＯサイリスタであって、必要なサージ・アレスタ３０を備える。被保護対象物１は、被保護対象物１への分路１７によって形成される電流導通路の中に動電流分断を成すための断路器２０は前記の１つまたは複数の成分１８と直列に配置されている。この断路器２０は作動部材２１を介して制御ユニット１４によって制御される。第３図において断路器２０は分路１７そのものの中に配置されるように図示されている。もちろんこれは絶対必要ではない。断路器２０は前記１つまたは複数の成分１８との直列接続によって形成される導通路の中において動電流分断を保証する限りライン２の中に配置されて、従って電流が成分１８を通して流れる可能性がないようにすることができる。前述の装置は下記のように作動する。故障のない場合、回路遮断器４は第２ブレーカ６のスイッチ１５と同様に閉鎖されている。分路１７の中の部品１８は非導通常態にある。断路器２０は閉鎖されている。最後に、過電流低減構造５のスイッチ手段１０が開かれている。すなわち、このスイッチ１０は非導通状態にある。もちろんこの状態において、スイッチ１０は偶然に導通状態に入らない程度の電気的強さを有しなければならない。従って、大気の環境（雷など）または接続手段によってライン２の中に発生する過電圧状態は非導通状態のスイッチ手段１０の電圧力を超える事はできない。そのため、少なくとも１つのサージ・アレスタ２２をスイッチ手段１０と並列に接続するのが適当である。この実施例において、このようなサージ・アレスタ２２がスイッチ手段１０の両側に図示されている。従ってこれらのサージ・アレスタ２２は、さもなければスイッチ手段１０を通しての偶然の突破を生じるような過電圧を分流する事を目的とする。過電流状態がセンサ１１−１３のいずれかまたは回路遮断器４のそれ自体のセンサによって記録された時（もちろん、回路遮断器４それ自体のセンサからの情報は本発明による過電流低減構造５の制御のベースとして使用できるものと了解されたい）またこの過電流状態が対象物１の深刻な故障を予想される程度の大きさである場合、回路遮断器４の遮断機能が始動される。さらに制御ユニット１４が過電流低減構造５を制御してこのような低減を実施し、またこの制御はスイッチ手段１０を制御部材９を通して電気的導通状態に切り替える事によって実施される。前述のようにこの動作は極めて迅速に生じる。すなわち回路遮断器４による遮断時間の一部の時間で生じる。その理由から、スイッチ手段１０が短絡電流の少なくとも大部分、実際上、ほとんどをアースまたはその他の低電位に分岐する事により、被保護対象物はネットワーク３からの全短絡電流から即刻救助される。また第２ブレーカ６を通して対象物１に向かってライン２の中に流れる電流が所要の程度まで減少させられ、これがスイッチ手段１０の動作とブレーカ６の動作との時間差によって、またはライン１２中を流れる電流を例えばセンサ１２によって検出する事によって確認した時、スイッチ１５の作動部材１６が制御ユニット１４によって制御されてスイッチ１５の接点を開く。電弧を消弧しまたは防止するため、部品１８、例えばＧＴＯサイリスタまたはガススイッチが制御部材１９によって制御されて分路１７を導通状態に成す。スイッチ１５が開かれ従って動電流分断を生じた時、部品１８が再び制御されて分路１７を非導通状態にもたらす。このようにして、ネットワーク３から対象物１に向かう電流が効率的に遮断される。分路１７を非導通状態にもたらした後に、さらに断路器２０の作動部材２１を制御する事により断路器２０によって動電流分断を実施することができる。これらすべての事象が生じた時、最後の事象として手段回路遮断器４によって遮断が実施される。第１実施態様による過電流低減構造５および第２ブレーカ６は繰り返し作動する事ができるように設計されている事を注意しなければならない。従ってセンサ１１−１３によって回路遮断器４が閉じた事が確認された時、スイッチ手段１０が非導通状態にリセットされまたスイッチ１５と断路器２０が再び閉鎖されるので、次に回路遮断器４が閉じた時、保護装置は完全に作動状態にある。他の実施態様によれば、構造５は再作動するために１つまたは複数の部品を交換する必要のある場合がある。本発明のさらに他の実施態様によれば、過電流低減構造５が閉鎖状態にもたらされるやいなや、スイッチ１５が開かれるかいなかに関わらず、部品１８は導通状態にもたらされることができよう。次に前述のように部品１８の制御を制御ユニット１４によって実施し、または過電流低減構造５の追従を含む制御機能によって実施することができよう。第４図は過電流低減構造５の他の実施態様を示す。第３図に図示のような半導体スイッチ手段を使用する代わりに、第４図による実施態様は電極２３間のギャップ１４の中に存在する媒体を制御部材９ａによって導電性をとらせる段階を含むように構成されている。この制御部材９ａは、ギャップ２４中の媒体またはその一部を導通状態に成しまたは少なくとも導通状態を開始させるため部材２５の動作を制御するように構成されている。この実施例において前記部材２５は、ギャップ２４中の媒体のイオン化またはプラズマ化を生じまたは少なくとも助長する事によってこの媒体に導電性をとらせるように構成されている。好ましくは、部材２５が少なくとも１つのレーザを含み、このレーザがギャップ１４中の媒体に対するエネルギー供給によってイオン化を生じる。第４図から明かなように、レーザビーム束の必要な偏光のためにミラー２６を使用する事ができる。この点について、第４図のこの実施態様の構成においては、電極ギャップ全体の中に手段２５が単独でイオン化／プラズマ化を生じるのではない事を指摘しよう。すなわち、ギャップに加えられた電界がイオン／プラズマ形成に役立つのであって、ギャップ中の媒体の一部のみが部材２５によってイオン化され、その後、ギャップ中の電界がギャップ全体の中にプラズマを形成させるという事である。この関連において、電極ギャップの中には、種々のガスまたはガス混合物から成る媒体のみならず真空も存在する事を指摘しなければならない。真空の場合、レーザによるイオン化開始が少なくとも一方の電極において生じ、従ってこれが電極ギャップ中のイオン化環境／プラズマ環境の設立のための電子またはイオン伝動体として作用する。第５図に図示の実施態様は、発電機１ｂが変圧器１ａを介して電流ネットワーク３ａに接続されている意味において通常の実施態様である。従って保護される対象物は変圧器１ａと発電機１ｂである。過電流低減構造５ａ、第２ブレーカ６ｇおよび通常の回路遮断器４ａは図示のように、第１図の場合と同様に配置される。従ってこの点については、第１図に関する説明を参照されたい。発電機１ｂに対する過電流低減構造５ｃおよび第２ブレーカ６ｉの保護機能についても同様である。従ってこの場合、発電機１ｂは第１図の対象物１と同等とみなされ、また変圧器１ａは第１図の装置３と同等とみなされよう。従って過電流低減構造５ｃおよび第２ブレーカ６ｉは通常の回路遮断器４ｂと共に変圧器１ａから離れる方向の急激な電流に対して発電機１ｂを保護する事ができよう。第５図の追加の観点として、追加的過電流低減構造５ｂが対応の第２ブレーカ６ｈと組合わされている。図示のように、変圧器１ａの両側に過電流低減構造５ａと５ｂが配置されている。この場合、第２ブレーカ６ｇと６ｈはそれぞれ、過電流低減構造５ａおよび５ｂと反応器１ａとの接続部分の中に配置されている事を指摘しよう。追加的過電流低減構造５ｂは、発電機１ｂから変圧器１ａへの電流から、変圧器１ａを保護するためのものである。図から明かなように、回路遮断器４ｂは、対象物１ａと１ｂとの間のどの方向において保護機能が望ましいかと関係なく、電流を遮断する事ができる。第６図と第７図において、磁気回路または高電圧を有する回転電気装置が任意の中間ステップアップ変圧器を使用する事なく、高圧電力ネットワーク３に直接に接続可能であるようにした意味で、第５図の実施態様と相違する「非通常型」実施態様を下記に説明する。非通常型磁気回路を製造する事のできる重要な条件は導線とケーシングの両方について固体絶縁された導線ケーブルを巻線として使用するにある。このようなケーブルは他の電力技術分野において標準ケーブルとして使用されている。前述のように、このような標準型ケーブルの改良型実施態様が固定子巻線として使用されている。本発明の説明のため、まず標準型ケーブルの簡単な説明を行う。内側電流搬送導線は複数の非絶縁ストランドを含む。これらのストランドの回りに、半導体内側ケーシングが配置される。この半導体内側ケーシングの回りに、固体絶縁物質の絶縁層が配置される。このような固体絶縁物質の例は、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）、あるいはエチレンープロピレン（ＥＰ）ゴムである。この絶縁層が外側半導体層によって包囲され、この外側層がさらに金属被覆およびマントルによって包囲される。このようなケーブルを下記において電力ケーブルと呼ぶ。他の改良型ケーブルの好ましい実施態様を第６図に図示する。ケーブル５１は付図において電流搬送導線５２を含み、この導線５２は交差された非絶縁ストランドと絶縁ストランドとを含む。電気機械的に交差された固体絶縁ストランドも可能である。この導線の回りに、内側半導体層またはケーシング５３が存在し、このケーシングが固体絶縁物質の層５４によって包囲されている。好ましい実施態様において巻線として使用されるケーブルは金属被覆および外側シースを有しない。外側半導体層中の誘導電流とこれに伴なう損失を避けるため、外側半導体層は好ましくはコイル端において、すなわちシート・スタックから末端巻線への移行部分において切断される。切断された各部分がアースに接続され、このようにして外側半導体層５５はケーブルの全長にわたってアース電位に保持される。これは、これはコイル端の固体絶縁巻線の回りにおいて、接触可能面および一定の使用期間後に汚れた表面がアースに対して無視可能の電位を有するにすぎず、また従って無視可能の電場を有する事を意味する。回転電気機器を最適化するため、磁気回路のそれぞれスロットおよび歯部の設計が決定的重要性を有する。前述のように、スロットはコイル辺のケーシングに対してできるだけ近接して接続されなければならない。また各放射方向レベルにおける歯部はできるだけ幅広い事が望ましい。これは電気機器の損失、磁化要件などを最小限にするために重要である。例えば前述のケーブルのような巻線導線に関しては、積層磁気鉄心を二、三の観点から最適化する十分な可能性がある。下記において、回転電気機器の固定子の磁気回路について述べる。第７図は本発明による電気機器の扇形心線／極ピッチ５６の軸方向断面図を示す。回転子極を備えた回転子が５７で示されている。通常のように、固定子は扇形シートから成る導電性シートの積層鉄心で構成される。鉄心の放射方向外側末端の後部５８から、複数の歯部５９が放射方向内側に回転子に向かって延在する。歯部の間に対応数のスロット６０が配置されている。本発明によるケーブル５１を使用すれば、特に高圧電気機器のスロットの深さを先行技術において可能な以上に深くする事ができる。回転子に向かって各巻線層のケーブル絶縁の必要性が低下するのであるから、スロットは回転子に向かってその断面積が減少する。付図から明らかなように、スロットは実質的に各巻線層の回りの円形軸線から成り、各層の間に狭いウエスト部分６３を備える。言い換えれば、これらのスロットと断面は「サイクル・チェーン・スロット」と呼ぶ事ができる。このような高電圧機械においては比較的多数の層が必要とされ、また絶縁と外側半導体に関連して実際のケーブルサイズの可能性が制限されるので、実際上それぞれケーブル絶縁と固定子スロットの望ましい連続的減少を達成する事は困難である。第７図に図示の実施態様において、ケーブル絶縁体の相異なる３サイズを有するケーブルが使用され、それぞれ対応のサイズを有する３セクション６４、６５、６６の中に配置されている。すなわち実際上変形サイクル・チェーン・スロットが得られる。またこの図は、固定子の歯部がスロットの深さ全体にそって実際的に一定の放射方向幅を有するように成形できる事を示している。他の実施態様において、巻線として使用されるケーブルは前述のような通常の電カケーブルとする事ができる。次に金属シールドおよびケーブルの被覆を剥がす事によって、外側半導体シールドの研摩を実施する。本発明の主旨の範囲内において、使用されるケーブルサイズに対応して、またその絶縁、外側半導体層などに関連して、いわゆるサイクル・チェーン・スロットのその他多数の実施態様が存在する。前述のように、回転電気器機の固定子および／または回転子の中に磁気回路を配置する事ができる。しかし磁気回路の設計は、この磁気回路が固定子の中に配置されるか回転子の中に配置されるかとは関係なく、おおむね前記の説明に対応する。巻線に関しては、多層型同心ケーブル巻線と記載される巻線を使用する事は好ましい。このような巻線は、すべてのコイルを放射方向に相互の外側に配置された同一グループの中に配置する事によって、コイル端の交差の数を最小限にしたものを意味する。またこのようにして固定子巻線の製造と各スロットの中への巻線を挿入するための簡単な方法が得られる。本発明は前記の説明のみに限定されるようにものなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施できる。例えば前記のスイッチ手段１０として機械的スイッチを使用できる事を注意しよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者ヤン、イスベルイスエーデン国ベステロウス、カルルスガタン、27 (72)発明者マーツ、レイヨンスエーデン国ベステロウス、ヒブラルガタン、５ (72)発明者リー、ミンスエーデン国ベステロウス、ヘグビー、スコグスベーグ、１ (72)発明者アンデルス、スネソンスエーデン国オカルプ、フビランス、アレー、６ (72)発明者ダン、ウィンドマールスエーデン国ビティンゲ、スメドストルペット、18 (72)発明者ベルティル、ベルググレンスエーデン国ベステロウス、レンベルガガタン、２ビー

Claims

【特許請求の範囲】１．電力設備の電カネットワーク（３）に接続された対象物（１）または電力設備の中に含まれるその他の機器を故障に関連する過電流から保護するために電力設備の中に備えられる装置であって前記対象物とネットワーク／機器との間のライン（２）中に配置された開閉装置（４）を含む装置において、対象物と開閉装置との間のライン（２）が過電流低減構造（５）に対して接続され、この過電流低減構造は開閉装置の遮断時間より実質的に短い時間中に過電力状態検出構造（１１−１３）の支援によって過電流低減のために作動する事を特徴とする過電流から電力設備の機器を保護する装置。２．前記の開閉装置（４）が回路遮断器によって形成される事を特徴とする請求項１に記載の装置。３．前記の過電流低減構造（５）は過電流をアース（８）またはネットワーク／機器より低い電位を有するその他のユニットに分流するための過電流過電流転流器（７）を含む事を特徴とする請求項１または２に記載の装置。４．過電流過電流転流器（７）は、アースまたは前記低電位と、対象物（１）とネットワーク／機器（３）との間のラインとの間に接続されたスイッチ手段（１０）を含む事を特徴とする請求項３に記載の装置。５．前記スイッチ（１０）は少なくとも１つの半導体素子を含む事を特徴とする請求項４に記載の装置。６．スイッチ（１０ａ）が電極ギャップ（２４）と、この電極ギャップまたは少なくともその一部に電気導電性を与えまたは少なくとも電気導電性を開始するための手段（２５）とを含む事を特徴とする請求項４に記載の装置。７．前記電極ギャップに導電性を与えまたは少なくとも導電性を開始する手段（２５）は、前記ギャップまたはその一部にプラズマの形をとらせるように構成される事を特徴とする請求項６に記載の装置。８．前記電極ギャップに導電性を与えまたは少なくとも導電性を開始する手段（２５）は少なくとも１つのレーザを含む事を特徴とする請求項７に記載の装置。９．開閉装置（４）と対象物との間のライン中に配置された第２ブレーカ（６）を含み、前記第２ブレーカが前記過電流低減構造（５）と対象物（１）との間に配置され、また開閉装置（４）より低い電圧および電流を遮断するように成され、また従って開閉装置（４）より短い遮断時間を実行することができ、また対象物（１）に向かうまたは対象物から離れる過電流が過電流低減構造（５）によって低減された時にしかし開閉装置（４）よりも実質的に早期に、前記第２ブレーカ（６）が遮断する事を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の装置。１０．対象物（１）に向かうまたは対象物から離れる過電流が検出構造（１１−１３）によって所定レベル以下にある事が表示された時、前記第２ブレーカ（６）を遮断のために作動させるように、前記検出構造および前記第２ブレーカ（６）に対して接続された制御ユニット（１４）を含む事を特徴とする請求項９に記載の装置。１１．前記第２ブレーカ（６）はスイッチ（１５）を含み、このスイッチ（１５）の前後に分路（１７）が接続され、この分路（１７）はスイッチ（１５）の分離に際して、分路（１７）にスイッチ接点からの電流を引き受けさせる事によって電弧発生を防止するための１つまたは複数の部品（１８）を有する事を特徴とする請求項９または１０に記載の装置。１２．分路（１７）の中の前記１つまたは複数の部品（１８）は制御ユニット（１４）を通しての制御によって導通状態に閉鎖される事を特徴とする請求項１１に記載の装置。１３．前記１つまたは複数の部品（１８）は制御可能半導体部品から成る事を特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。１４．前記１つまたは複数の部品（１８）は少なくとも１つのサージ・アレスタ（３０）を備える事を特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の装置。１５．動電流分断用の断路器（２０）が前記１つまたは複数の部品（１８）と直列に配置されている事を特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかに記載の装置。１６．前記スイッチ（１５）が閉鎖するように制御されまた前記１つまたは複数の部品（１８）が分路（１７）を遮断する状態に配置された後に断路器（２０）が開くように制御されるために制御ユニット（１４）に接続されている事を特徴とする請求項１５に記載の装置。１７．前記過電流低減構造（５）と並列に少なくとも１つのサージ・アレスタ（２２）が接続されている事を特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の装置。１８．対象物を両側から保護するために対象物の両側に２つの過電流低減構造が配置されている事を特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の装置。１９．過電流低減構造（５）と過電流状態検出構造（１１乃至１３）とに接続された制御ユニット（１４）を含み、前記制御ユニットは、保護上の理由から正当化される場合には、前記過電流状態検出構造（５）からの情報の支援によって前記過電流低減構造（５）を閉鎖するように制御する事を特徴とする請求項１に記載の装置。２０．同一の制御ユニットが前記過電流状態検出構造（１１乃至１３）からの情報に基づいて、過電流低減構造（５）と第２ブレーカ（６）とを制御するように成された事を特徴とする請求項１９に記載の装置。２１．被保護対象物（１）が電磁回路を備えた回転電機によって形成される事を特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の装置。２２．前記回転電機が発電機、モータまたは同期補償器によって形成される事を特徴とする請求項２９に記載の装置。２３．発電機が水力発電機またはターボ発電機である事を特徴とする請求項２２に記載の装置。２４．前記回転電機の磁気回路が高電圧用に設計されている事を特徴とする請求項２１乃至２３のいずれかに記載の装置。２５．磁気回路は巻線（２７）を含み、前記巻線は少なくとも１つの電流搬送導線（２８）を含み、前記導線の回りに固体絶縁物質の絶縁層（３０）が配置され、半導体物質の外側層（３１）が前記絶縁層の回りに配置され、また半導体物質の内側層（２９）が前記絶縁層（３０）の内側に配置され、また前記少なくとも１つの導線が前記内側層（２９）の内側に配置されている事を特徴とする請求項２１乃至２４のいずれかに記載の装置。２６．前記内側層および外側層（２９、３１）の少なくとも１つが前記絶縁物質と実質的に同等の熱膨張係数を有する事を特徴とする請求項２５に記載の装置。２７．前記内側層（２９）が少なくとも１つの導線（２８）と電気的に接触する事を特徴とする請求項２５または２６に記載の装置。２８．前記外側層（３１）が本質的に等電位面を成す事を特徴とする請求項２５乃至２７のいずれかに記載の装置。２９．回転電機の磁気回路がケーブル（２７）によって形成された巻線を含む事を特徴とする請求項２１乃至２８のいずれかに記載の装置。３０．回転電機が好ましくは３６ｋＶまたはこれ以上の高電圧用に設計された電力ネットワーク（３）に直接に接続される事を特徴とする請求項２１乃至２９のいずれかに記載の装置。３１．磁気回路が巻線用のスロット（３６）を有する１つまたは複数の鉄心（３２）を含む事を特徴とする請求項２５乃至３０のいずれかに記載の装置。３２．巻線が金属シールドおよびマントルを含む事を特徴とする請求項２５に記載の装置。３３．磁気回路が回転電機の固定子および／または回転子の中に配置されている事を特徴とする請求項２１乃至３２のいずれかに記載の装置。３４．外側半導体層（３１）がアース電位に接続されている事を特徴とする請求項２５乃至２８のいずれかに記載の装置。３５．外側半導体層（３１）が複数の部分に切断され、これらの各部分がアース電位に接続されている事を特徴とする請求項２５または３４のいずれかに記載の装置。３６．外側半導体層（３１）のアース電位への接続と共に、スロット（３６）の中およびコイル端区域中の半導体層外部の電界がゼロに近くなる事を特徴とする請求項３４または３５に記載の装置。３７．ケーブルが数本の導線から成る場合、これらの導線が交差させられる事を特徴とする請求項２５乃至３６のいずれかに記載の装置。３８．単数または複数の電流搬送導線（２８）が複数層状に撚られた非絶縁ワイヤおよび絶縁ワイヤを含む事を特徴とする請求項２７に記載の装置。３９．単数または複数の電流搬送導線（２８）が複数層状に交差された非絶縁ワイヤおよび絶縁ワイヤを含む事を特徴とする請求項２７に記載の装置。４０．スロット（３６）が複数の円筒形開口（３８）によって形成され、これらの円筒形開口がその間の狭いウエスト部分（３９）によって分離されている事を特徴とする請求項３１に記載の装置。４１．スロット（３６）の円筒体開口（３８）の断面積が鉄心の背部（３４）から連続的に減少するように設計されている事を特徴とする請求項４０に記載の装置。４２．スロット（３６）の円筒体開口（３８）の断面積が積層鉄心の背部（３４）から不連続的に減少するように設計されている事を特徴とする請求項４０に記載の装置。４３．磁気回路を有する回転電機を故障に関連する過電流に対して保護するための請求項１乃至４２のいずれかに記載の装置の使用。４４．電力設備において電力ネットワーク（３）に接続された対象物（１）または電力設備の中に含まれるその他の機器を故障に関連する過電流から保護するために方法において、開閉装置（４）が前記対象物とネットワーク／機器との間のラインの中に配置され、前記方法は、前記対象物（１）と前記開閉装置（４）との間においてラインに接続された過電流低減構造（５）が、検出構造（１１乃至１３）によって過電流状態の検出された時に、前記開閉装置（４）の遮断時間より実質的に短い時間内に過電流低減のために生かされる事を特徴とする方法。４５．過電流が過電流低減構造（５）によってアース（８）またはネットワーク／機器より低電位のその他のユニットに分流される事を特徴とする請求項４４に記載の方法。４６．対象物（１）に向かう方向または対象物から離れる方向の過電流が過電流低減構造（５）によって低減された後に、開閉装置と対象物（１）との間にまた過電流低減構造（５）と対象物（１）との間に配置された第２ブレーカ（６）が遮断のために作動される事を特徴とする請求項４４または４５に記載の方法。４７．磁気回路を有する回転電機の形の対象物、特に発電機、モータまたは同期補償器の保護のために過電流低減構造が使用される事を特徴とする請求項４４乃至４６のいずれかに記載の方法。