KR100643499B1 - 고전압 고정자 코일의 뢰벨 충전재내에서의 부분 방전을감소시키는 방법 - Google Patents

고전압 고정자 코일의 뢰벨 충전재내에서의 부분 방전을감소시키는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100643499B1
KR100643499B1 KR1020017006610A KR20017006610A KR100643499B1 KR 100643499 B1 KR100643499 B1 KR 100643499B1 KR 1020017006610 A KR1020017006610 A KR 1020017006610A KR 20017006610 A KR20017006610 A KR 20017006610A KR 100643499 B1 KR100643499 B1 KR 100643499B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filler
felt
coil
conductive tape
high voltage
Prior art date
Application number
KR1020017006610A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010080595A (ko
Inventor
에머리프랭클린티모시
Original Assignee
지멘스 웨스팅하우스 파워 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 웨스팅하우스 파워 코포레이션 filed Critical 지멘스 웨스팅하우스 파워 코포레이션
Publication of KR20010080595A publication Critical patent/KR20010080595A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100643499B1 publication Critical patent/KR100643499B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/30—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for reducing conductor losses when carrying alternating current, e.g. due to skin effect
    • H01B7/306—Transposed conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H02K3/14—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots with transposed conductors, e.g. twisted conductors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2936—Wound or wrapped core or coating [i.e., spiral or helical]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/294—Coated or with bond, impregnation or core including metal or compound thereof [excluding glass, ceramic and asbestos]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/294—Coated or with bond, impregnation or core including metal or compound thereof [excluding glass, ceramic and asbestos]
    • Y10T428/2942—Plural coatings
    • Y10T428/2947—Synthetic resin or polymer in plural coatings, each of different type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

뢰벨드 연선을 갖는 고전압 코일의 외부 표면을 위한 충전재가 개시되었다. 충전재는 저 저항 도전성 테이프로 감긴 에폭시 수지가 함침된 펠트를 구비한다. 도전성 테이프는 충전재를 가로지르는 전위경도를 감소시켜서 충전재 보이드내에서의 원치 않는 전기 방전의 발생률을 감소시킨다.
Figure 112001012366610-pct00001
고전압 코일, 충전재, 도전성 테이프, 에폭시 수지, 펠트, 전위경도, 보이드

Description

고전압 고정자 코일의 뢰벨 충전재내에서의 부분 방전을 감소시키는 방법{METHOD TO REDUCE PARTIAL DISCHARGE IN HIGH VOLTAGE STATOR COIL'S ROEBEL FILLER}
본 발명은 불규칙적인 표면을 갖는 고전압 구성요소를 덮는 절연재에 관한 것이며, 보다 상세하게는 뢰벨드(Roebeled) 연선(strands)을 덮고 절연하기 위해 사용되고 에폭시 수지가 함침된 펠트재가 충전재를 가로지르는 전위경도를 감소시키기 위해 저 저항 도전성 테이프로 감겨져서 충전재 보이드내에서의 부분 방전의 발생률을 감소시키는, 고전압 코일의 외부 표면 상에 뢰벨드 코일 연선(strands)을 갖는 고전압 코일용 개량된 충전재에 관한 것이다.
와전류의 결과로서 다중 연선 코일에 발생될 수 있는 손실을 최소화하기 위하여, 뢰벨드 연선으로 알려진 코일의 상하 연선은 꼬임 형태로 서로 얽힌다. 뢰벨드 연선은 비절연 코일의 상하부 상에 불규칙적인 표면을 형성한다.
뢰벨 충전재는 뢰벨드 연선에 의해 형성된 불규칙적인 표면을 채우고 고르게 하기 위해 사용된 절연재이다. 이제까지 알려진 뢰벨 충전재는 열경화성 수지가 액화되어 불규칙적인 코일 표면의 보이드를 채우고 그 다음에 경화되도록, 함침된 물질이 동시에 가열되고 압축되는 과정에 의해 고르지 못한 코일 표면에 본딩되는 수 지 함침된 펠트재 또는 운모 조각을 포함한다. 제조의 이러한 단계에서 형성되고 본딩된 코일은 "베이클라이징된(bakelized) 코일"로 부른다. 본딩 단계에 이어, 운모 테이프 접지벽이 굳어진 코일의 주변에 형성되고 에폭시 수지로 진공함침된다. 그다음, 코일은 가압되고 베이킹되어 절연 구조를 최종적으로 경화시킨다.
뢰벨 충전재가 주위 조건하에서 코일 표면에 처리되고 경화되기 때문에, 기포가 충전재내에 혼입될 수 있어서 경화된 에폭시내에 보이드를 형성한다. 고전압 고정자 코일의 절연 시스템내의 보이드는 전기 기계내의 코일의 전기 테스트 동안 또는 이 코일의 동작 동안 전기 방전의 원인이 될 수 있다. 코일의 절연 시스템내의 전기 방전 또는 코로나 작용이 완전 절연에 손상을 입힐 수 있어서 코일이 조기 파손되게 한다. 공냉식 코일에서, 고전압 코일내에서의 부분 방전은 완전한 고정자 권선이 조기에 파손되게 할 수 있다.
고전압 코일의 제조 후에, 각각의 코일은 일련의 전기 테스트를 받게 된다. 모든 코일이 통과해야 하는 테스트는 역률 팁-업(Tip-Up) 측정이다. 역률 팁-업 테스트 결과는 코일이 얼마나 잘 굳었는지와 코일의 상대적인 보이드 함유량을 나타낸다. 고전압을 테스트중인 코일에 인가하고 역률은 역률 브리지를 사용하여 측정한다. 코일내에서 발생하는 임의의 내부 방전은 코일의 역률 팁-업을 증가시킨다. 부분 방전의 가장 큰 원인은 뢰벨드 충전재와 관련된 에폭시 수지내에 전형적으로 갇혀진 기포인 함침할 수 없는 폐쇄된 보이드이다. 코일이 정상 주위 압력(1 atm)에서 베이클라이징되기 대문에, 경화된 에폭시 수지에는 약간의 공기가 갇힌다. 경화된 에폭시 수지내에 갇혀진 공기가 역률 테스트 전압 인가시 전계 경로에 있으 면, 부분 방전 작용이 일어날 수 있고 높은 역률 팁-업을 유발할 수 있다. 역률 팁-업의 크기는 인가된 전압의 레벨, 보이드의 크기 및 뢰벨 충전재내의 보이드의 위치의 함수이다.
고전압 고정자 코일의 절연 구조내에서 전기 방전을 제거하고 역률 팁-업을 감소시키는 가장 효율적인 방법은 보이드가 없는 절연 구조를 생성하는 것이다. 대부분의 보이드가 뢰벨 충전재내에 갇혀진 기포에 의해 형성되기 때문에, 한 해결 방법은 진공내에서 충전재 코일을 처리하는 것이다. 불행하게도, 이러한 접근은 진공/가열 함침과 관련된 비용으로 인하여 엄청나게 비싸다. 더 실제적인 접근은 전압 인가시 뢰벨 충전재내의 보이드의 방전을 방지하는 것이다.
미국 특허 제 5,175,396호에는 뢰벨 충전재 및 외부 접지벽층 사이에 반도전층을 도입하는 충전재 보이드내에서의 부분 방전을 감소시키는 방법이 개시되어 있다. 반도전층은 충전재 보이드내의 부분 방전의 발생을 감소시키기 위해 충전재에 걸친 전기적 스트레스를 감소시킨다.
미국 특허 제 5,574,325호에는 에폭시 수지와 같은 절연재의 함침된 층상에 반도체층을 사용하여 부분 방전을 감소시키는 또 다른 방법이 개시되어 있다.
상기 각각의 방법이 고전압 구성요소를 절연하기 위해 사용된 충전재의 보이드내에서의 전기 방전을 감소시키는 것으로 판명되었지만, 각각의 공정으로 인한 제조 시간 및 관련된 비용은 여전히 좋지 않았다. 필요한 것은 생산 비용이 싸고 고전압 인가시 충전재의 보이드내의 전기 방전의 수를 감소시키기에 효과적인, 불규칙적인 표면을 갖는 고전압 코일용 개량된 충전재이다.
이러한 목적 및 다른 목적이 본 발명에 따라 개량된 충전재에 의해 달성된다. 충전재는 충전재를 가로지른 전위경도가 감소되어 충전재의 보이드내에서의 부분 방전의 발생률을 감소시키도록 고전압 코일에 의해 발생된 전계로부터 에폭시가 함침된 펠트를 전기적으로 절연하게 구성되어 있다.
일 실시예에서, 충전재는 충전재가 고전압 구성요소의 외부 표면에 본딩가능하도록, 먼저 비도전성 에폭시 수지재로 함침된 후 저 저항 도전성 테이프로 감는 펠트를 포함한다. 도전성 테이프는 함침된 펠트의 단면을 둘러 싸서 함침된 펠트재를 가로지르는 전위경도를 줄여, 함침된 펠트의 보이드내에서의 부분 방전을 감소시킨다.
본 발명은 개량된 충전재를 사용하여 고전압 디바이스용 뢰벨드 연선을 갖는 고전압 코일과 같은 전기 구성요소의 둘레에 절연 구조를 형성하는 방법에 대해 더 고찰한다. 이러한 방법에서, 펠트재는 개량된 충전재를 형성하도록 먼저 에폭시 수지로 함침된 후에 펠트의 단면의 둘레를 도전 테이프로 감는다. 그다음, 충전재는 뢰벨드 연선에 의해 형성된 보이드를 채우기 위해 코일의 불규칙한 표면 상에 위치되고 경화된다. 그다음, 코일 및 충전재는 에폭시 수지로 진공가압함침된 접지벽 절연재로 둘러 싼다. 최종적으로, 코일 및 절연 구조는 절연 구조를 최종적으로 경화시키기 위해 가압되고 베이킹된다.
도 1은 제 1 종래 기술의 절연 구조에 의해 피복된 상단부 및 하단부 상에 뢰벨드 연선을 갖는 코일부의 사시도,
도 2는 제 2 종래 기술의 절연 구조에 의해 피복된 상단부 및 하단부 상에 뢰벨드 연선을 갖는 코일부의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 개량된 충전재를 합체한 절연 구조로 피복된 상단부 및 하단부 상에 뢰벨드 연선을 갖는 코일부의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 뢰벨드 코일 연선을 절연하기 위해 사용되는 개량된 충전재의 사시도; 및
도 5는 본 발명에 따른 개량된 충전재를 갖는 코일 및 본 발명에 따른 개량된 충전재를 갖지 않는 코일에 대한 역률 팁-업의 비교 차트.
본 발명은 동일한 부재 번호가 여러 도면에서 상응하는 요소를 가리키는 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다.
도 1은 두 개의 병렬배치된 열로 스태킹된 개별적인 코일 연선(14)의 어레이(12)를 구비하는 전형적인 전압 코일(10)을 도시한다. 연선 어레이(12)는 코일부가 동작하는 동안, 수소와 같은 열 방산(dissipating) 가스를 처리하는 하나 이상의 환기 통로를 구비한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 연선 어레이는 연선(14)의 두 스태킹된 열사이에 환기 통로(16)를 구비한다. 대안적인 실시예에서, 통로는 다수의 연선 자체내로 통합될 수 있다. 전형적으로, 코일 연선(14)의 어레이(12)는 절연 구조내에 피복되고, 그 절연 구조의 실시예가 도 1에 도시된 코일(10)의 사시 도의 후반부에 단면으로 도시되어 있다.
본 발명의 절연 벽 구조가 다수의 고전압 구성요소중 임의의 하나에 유익하게 사용될 수 있지만, 특히 전력 발전 교류 발전기내에 사용되는 유형의 고전압 코일부(10)에 사용하기 위해 적용된다. 동작중인 이러한 코일부가 이러한 교류 발전기의 고정자 조립체의 슬롯내에 설치된다. 이러한 전력 발전 교류 발전기의 효율을 최대화하기 위해, 코일부(10)의 각각을 형성하는 코일 연선(14)의 어레이(12)를 통해 흐르는 원치 않는 와전류를 제거하거나 적어도 와전류의 양을 줄이는 것이 중요하다. 따라서, 상하단부(20,22)상의 연선은 각각 뢰벨드 연선(24a,24b 및 26a,26b)을 형성하기 위해 "꼬여" 있다. 뢰벨드 연선은 연선 어레이(12)를 통해 자유롭게 흐르는, 에너지를 낭비하는 와전류를 제거하기 위해 효과적이다. 그러나, 뢰벨드 연선의 꼬이고 겹친 기하 구조는 결과적으로 다수의 불규칙한 영역(28a,28b,28c)이 연선 어레이(12)의 상하표면 상에 생기게 한다. 절연 구조(18)의 벌크를 형성하는 절연 에폭시재가, 절연재내에 빈 공간을 생성하는 기포를 포함하지 않고 상기 영역(28a,28b,28c)을 완전히 채우기는 어렵다. 그러한 빈 공간의 형성과 관련된 문제를 충분히 이해하기 위해, 어레이(12)의 코일 연선(14)사이 및 주변에 있는 모든 절연물질의 구조 및 어셈블리에 대한 구체적인 이해가 필요하다.
계속 도 1을 참조하면, 코일(10)의 개별적인 코일 연선(14)은 예를 들어 절연 에폭시 수지로 함침된 얇은 유리 클로스에 의해 형성될 수 있는 페이퍼-얇은 절연 시트에 의해 서로로부터 절연된다. 이러한 층(30)은 코일(10)을 통해 도전되는 전압이 24kv 만큼 높을지라도 개별적인 이웃하는 코일 연선(14)간의 전압이 전류가 코일(10)을 흐를 때 개별적인 코일 연선(14)의 임피던스만으로 인해 약 5볼트이기 때문에 얇을 수 있다. 대조적으로, 코일의 연선(14) 및 접지사이의 전위차는 약 20kv이다. 따라서, 앞서 언급된 절연 구조(18)의 형태로 된 훨씬 더 무거운 절연재가 전체 연선 어레이(12)를 둘러 싼다.
뢰벨드 연선을 갖는 고전압 코일 어레이와 관련하여 사용되기 위해 지금까지 설명된 절연 구조의 일예가 도 1에 도시되었다. 일반적으로 이러한 벽 구조(18)는 연선 어레이(12)의 상단부(20) 및 하단부(22) 상에 도포된 에폭시 함침 Dacron™ 또는 Nomex™ 펠트(이후로 "충전재"로 부른다)의 층으로부터 형성된 내부 충전재(32), 에폭시가 함침된 운모층으로부터 형성되고 도시된 바와 같이 충전재(32) 상에 배치되고 연선 어레이(12)를 완전히 싸는 접지벽(36) 및 도전 페인트 또는 니스로부터 형성되는 외부 도전층(34)을 구비한다.
절연 구조(18)의 예시된 실시예의 제조에 있어서, 운모의 테이프 형상 스트립은 에폭시 함침 Dacron 또는 Nomex 펠트의 층이 연선 어레이(12)의 상단부 및 하단부 상에 도포된 후에 연선 어레이(12)의 둘레를 감게된다. 그다음, 전체 코일은 양 층에 있는 에폭시재를 융합 온도 이상 및 결국 열경화온도에까지 이르게 하는 열가압 조립체(도시되지 않음)에 의해 가열되고 압축된다. 절연 구조를 완성하기 위해 도전 페인트 또는 니스의 도전층(34)은 경화 에폭시 및 운모층의 외부 표면 상에 도포되어 접지 벽(36)을 완성한다.
궁극적으로 충전재(32)의 내부 절연층을 형성하는 물질의 동시 액화 및 압축은 중첩된 뢰벨드 연선(24a,24b 및 26a,26b)에 의해 나타난 불규칙 영역(28a,28b,28c)내의 빈 공간의 발생률을 감소시키는 데 큰 역할을 하지만, 모든 빈 공간을 제거하지는 않는다. 따라서, 주의 깊게 제어된 제조 조건에서 조차, 액화되고 압축된 에폭시 수지가 코일 어레이의 상단면 및 하단면 상의 불규칙적인 모든 공간을 채우지 못 한다면 제조된 코일부의 불합격율이 상당히 높아질 수 있다.
도 2는 뢰벨드 연선을 갖는 고전압 코일과 관련하여 사용된 절연 구조의 다른 예를 도시한다. 앞에서 설명된 종래 기술과 같이, 이러한 절연 구조는 일반적으로 뢰벨드 연선(24a,24b 및 26a,26b)에 의해 형성된 불규칙한 공간(28a,28b,28c)을 채울 수 있는 비도전성의 열경화성 에폭시재로부터 형성된 내부 충전재(38)를 구비한다. 그러나, 도 1의 절연 구조와는 달리, 이러한 구조는 내부 충전재(38)와 접지벽(42)사이에 반도체층(40)을 구비한다. 반도체층(40)은 내부 충전재 및 접지벽을 형성하는 비도전성 에폭시재로 융합되는 탄소 충전된 에폭시재 페이스트로 형성된다. 반도체층은 충전재 보이드내에서 부분적으로 방전을 일으킬 수 있는 절연 구조를 통해 전기적 스트레스를 감소시킨다. 또한 반도체층은 내부 충전재층내에서 발생되는 전체 전위를 더 감소시키기 위해 코일 어레이에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 절연 구조를 도시한다. 이러한 구조는 비도전성의 열경화성 에폭시 함침 펠트재로 형성된 내부 충전재(44)를 더 구비한다. 그러나, 상기 절연 구조와는 달리, 충전재(44)는 저 저항 도전성 테이프(46)로 감싸진다. 절연 구조를 형성하기 위해, 충전재의 스트립(43)은 바람직하게는 Nomex 또는 Dacron을 포함하는 수지 함침 펠트 충전재(44)의 스트립을 저 저항 도전성 테이프(46)로커버링함으로써 준비된다. 도전성 테이프(46)는 도 4A에 도시된 바와 같이, 충전재(44)둘레에 감겨지고, 2 개의 개구끝이 함께 스티칭되어 길이방향의 심(48)을 형성한다. 충전재(44)를 싸는 대안적인 방법은 도 4B에 도시된 바와 같이 랩의 절반 또는 전체만큼 도전성 테이프를 중첩시키는 방법이다. 도전성 테이프가 스퀘어당 약 400옴의 저항을 갖는 탄소계 테이프이고, 심(48)이 Dacron 실을 사용하여 함께 스티칭되는 것은 바람직하다. 그다음, 충전재(44)는 임의의 발생된 보이드를 채우기 위해 뢰벨드 코일 연선 또는 다른 고전압 구성요소 상에 위치된다.
전형적인 코일 설계에 있어서, 상부 뢰벨드 충전재 및 하부 뢰벨드 충전재는 Nomex 또는 Dacron으로 만들어진 에폭시가 로딩된 펠트로 만들어진다. 그것은 압축되지 않았고 두께가 약 0.135인치(3.429㎜)이다. 펠트내의 수지의 양은 중요한 요인이다. 양호한 코일 형상 및 뢰벨 오프세트 보이드의 적당한 충전을 얻기 위해, 적어도 65%의 수지 로딩이 요구된다. 수지 로딩이 많을 때, 수지내에 갇혀진 기포의 레벨은 매우 높아서 도전성 랩(wrap) 없이 사용될 때 높은 값의 역률 팁-업을 유발하게 된다. 팁-업을 감소시키기 위해, 약 25%의 매우 낮은 수지 로딩이 도전성 랩 없이 사용될 때 코일부 형상을 희생하는 조건으로 사용될 수 있다.
도전성 뢰벨 충전재상의 전위가 코일 연선의 전위와 동일한 것을 보장하기 위하여 상부 연선상의 절연은 코일 상부 및 하부상의 코일 길이를 따라 3 곳의 위치에서 제거된다. 코일 상부 및 하부 상에 뢰벨 충전재를 배치한 후에, 그것은 약 3 피트마다 코일 길이를 따라 코일 주위에 접착 테이프의 랩을 사용함으로써 제 위치에서 유지된다. 그다음, 코일은 뢰벨 충전재를 굳히고 경화시키기 위해 베이클라 이징된다.
그다음, 접지벽 절연층(18)은 코일 및 충전재 상에 제공되고 절연 구조를 완성하기 위해 에폭시 수지를 진공함침한다. 그다음, 절연된 코일은 절연 구조의 가열 경화를 달성하기 위해 열가압 조립체내에 놓인다.
실험 테스트 결과:
각각 뢰벨드 연선을 갖는 두 개의 코일은 개량된 충전재를 사용하여 형성되었다. 두 개의 코일은 정상 제조 사이클에 따라 완전히 처리되었다. 코일은 6시간 동안 164℃의 온도에서 처리되었다. 경화 공정 동안 500 PSI(3.4475 MPa)의 압력이 적용되었다. 다음 테스트는 상응하는 결과를 갖는 두 실험 코일에 수행되었다.
1. 역률 팁-업: 양 코일은 역률 테스트되었고 역률 팁-업은 13.2 kVrms 및 3.3 kVrms사이에서 계산되었다. 양 코일은 0.51% 및 0.48%의 역률 팁-업을 가졌다. 도 5는 수지가 풍부한(resin rich; RR) Nomex 및 수지가 풍부한 Dacron 폴리에스테르 펠트가 없는 두 개의 종래 기술의 코일 설계에 대해 얻어진 역률 데이터에 비교되는, 개량된 충전재를 포함하는 두 개의 코일로부터 얻어지는 역률 데이터의 그래프이다. 이 그래프의 세로좌표(Y 축)는 절연 구조내의 원치 않는 전기 방전의 결과로서 코일부에서 일어나는 전류 손실의 양에 비례하는 "탄젠트 델터(Tan Delta)"로 알려진 값을 표시한다. 그래프의 가로좌표(X 축)는 전위를 킬로볼트로 표시한다.
도전성 테이프로 싼 수지가 풍부한 펠트를 사용하여 더 잘 경화되는 코일이 얻어졌다. 양호한 코일부의 형상은 낮은 값의 역률 팁-업으로 얻어졌다. 낮은 값의 역률 팁-업은 보이드가 존재할 지라도, 수지가 풍부한 Nomex 펠트 주위에 도전성 테이프 외부 커버를 사용함으로써, 전기적으로 차폐되는 것을 의미한다.
본 발명이 상기 변형 및 실예와 관련하여 개시되었지만, 추가적인 변형은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명은 구체적으로 언급된 변형에 제한되는 것으로 의도되지 않았고, 따라서, 독점적인 권리가 청구된 본 발명의 범위를 정하기 위해 바람직한 실시예의 앞서의 토론보다도 첨부된 청구항에 기준을 두어야 한다.

Claims (15)

  1. 불연속인 상하 표면(20,22)을 갖는 적어도 하나의 뢰벨드 연선(24a,24b,26a,26b);
    상기 뢰벨드 연선(24a,24b,26a,26b)의 상기 상하 표면(20,22)중 적어도 하나에 경화되어 본딩되고, 비도전성 에폭시 수지로 함침된 펠트를 포함하는 충전재(44); 및
    상기 뢰벨드 연선(24a,24b,26a,26b) 및 상기 충전재(44)를 둘러 싸고 내층 및 외층을 가지며, 상기 내층(36)이 비도전성이고 상기 외층(34)이 도전성인 접지벽(18)으로 구성되어 있는 고전압 디바이스용 절연 코일(10)에 있어서,
    상기 펠트는 상기 충전재(44)의 일 측과 상기 뢰벨드 연선의 상기 상하 표면(20,22)중 적어도 하나 사이에서 상기 뢰벨드 연선의 상기 상하 표면(20,22)중 적어도 하나에 접촉하여 위치된 저 저항 도전성 테이프(46)로 감겨지고, 상기 저 저항 도전성 테이프(46)는 상기 함침된 펠트의 둘레로 상기 펠트의 정 반대측으로 뻗어 상기 펠트의 단면을 가로지르는 전위가 최소화되는 것을 특징으로 하는 고전압 디바이스용 절연 코일.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 테이프(46)의 저항이 스퀘어당 약 400 옴인 것을 특징으로 하는 고전압 디바이스용 절연 코일.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 테이프(46)는 길이방향으로 스티칭된 심(48)을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 고전압 디바이스용 절연 코일.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 테이프(46)는 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 디바이스용 절연 코일.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 충전재(44)는 에폭시 수지가 적어도 65% 로딩된 것을 특징으로 하는 고전압 디바이스용 절연 코일.
  6. 뢰벨드 연선을 갖는 고전압 코일과 같은 전기 구성요소의 둘레에 절연 구조를 형성하는 방법에 있어서,
    충전재를 생성하기 위해 에폭시 수지가 함침된 펠트로부터 충전재(44)를 형성하는 단계;
    뢰벨드 연선에 의해 형성된 보이드를 채우기 위해 뢰벨드 연선(24a,24b,26a,26b) 상에 상기 충전재(44)를 위치시키는 단계;
    압력 및 열로 충전재(44)를 경화시키는 단계;
    접지벽 절연재(18)로 상기 뢰벨드 연선(24a,24b,26a,26b) 및 상기 충전재(44)를 둘러 싸는 단계;
    접지벽 절연재(18)를 진공가압함침하는 단계;
    최종 큐어를 얻기 위해 절연 구조를 가압하고 베이킹하는 단계; 및
    상기 위치시키는 단계 전에 충전재를 형성하기 위해 도전성 테이프(46)로 상기 충전재(44)를 감는 단계로 구성되어 있으며, 위치시키는 단계는 상기 충전재(44)의 일 측과 상기 뢰벨드 연선의 상하 표면(20,22)중 적어도 하나 사이에서 상기 뢰벨드 연선의 상기 상하 표면(20,22)중 적어도 하나와 접촉하는 상태로 도전성 테이프(46)를 위치시키고, 상기 저 저항 도전성 테이프(46)는 상기 함침된 펠트의 둘레로 상기 펠트의 정 반대측으로 뻗어 상기 펠트의 단면을 가로지르는 전위가 최소화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 충전재(44)의 둘레에 감겨진 상기 도전성 테이프(46)가 길이방향 심(48)을 형성하고 상기 방법은 실로 상기 길이방향 심을 스티칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020017006610A 1998-12-02 1999-11-30 고전압 고정자 코일의 뢰벨 충전재내에서의 부분 방전을감소시키는 방법 KR100643499B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/203,732 US6228494B1 (en) 1998-12-02 1998-12-02 Method to reduce partial discharge in high voltage stator coil's roebel filler
US09/203,732 1998-12-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010080595A KR20010080595A (ko) 2001-08-22
KR100643499B1 true KR100643499B1 (ko) 2006-11-10

Family

ID=22755103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017006610A KR100643499B1 (ko) 1998-12-02 1999-11-30 고전압 고정자 코일의 뢰벨 충전재내에서의 부분 방전을감소시키는 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6228494B1 (ko)
EP (1) EP1135843B1 (ko)
KR (1) KR100643499B1 (ko)
CA (1) CA2353584C (ko)
DE (1) DE69926787T2 (ko)
WO (1) WO2000033443A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101430567B1 (ko) * 2009-09-18 2014-08-18 지멘스 에너지, 인코포레이티드 전동 기계의 고전압 스테이터 코일에서의 전압 그레이딩 구조물

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6559384B1 (en) * 1998-12-18 2003-05-06 Electrolock, Inc. Conductive filler
IT249823Y1 (it) * 2000-10-06 2003-06-05 Mazzer Materie Plastiche Di Gi Guaina protettiva
US6724118B2 (en) * 2001-06-13 2004-04-20 Siemens Westinghouse Power Corporation Electrical isolation layer system strand assembly and method of forming for electrical generator
US6660940B1 (en) * 2002-07-01 2003-12-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Insulation insert for preventing strand-to-strand contact in high-voltage coils
CH698300B1 (de) * 2006-01-24 2009-07-15 Alstom Technology Ltd Statorwicklung einer rotierenden elektrischen Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Statorwicklung.
WO2009152858A1 (de) * 2008-06-19 2009-12-23 Siemens Transformers Austria Gmbh & Co Kg Drillleiter für eine wicklung einer elektrischen maschine
JP2011077010A (ja) * 2009-10-02 2011-04-14 Canon Inc 電子線励起型の画像表示装置及びそれを搭載した電子機器
PL2387047T3 (pl) * 2010-05-12 2012-12-31 Essex Europe Sposób wytwarzania uzwojenia elektrycznego i przewód elektryczny
US8872405B2 (en) 2012-02-01 2014-10-28 Siemens Energy, Inc. High voltage stator coil with reduced power tip-up
CN103296811B (zh) * 2013-05-29 2015-04-01 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 一种超薄型6kV级高压电机的匝间绝缘结构及其制造方法
EP3010124B1 (en) * 2014-10-15 2019-11-27 GE Renewable Technologies A method for fabrication of a conductor bar
AT521591B1 (de) * 2018-06-12 2020-10-15 Asta Elektrodraht Gmbh Mehrfachparallelleiter mit Distanzplättchen

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1784997A (en) 1928-07-02 1930-12-16 Westinghouse Electric & Mfg Co Corona elimination in dynamo-electric machines
US2705292A (en) 1953-05-07 1955-03-29 Siemens Ag Slot conductor for dynamoelectric machines
US2939976A (en) 1956-08-31 1960-06-07 Westinghouse Electric Corp Corona suppression in high voltage coils
FR2082145A5 (en) 1970-03-04 1971-12-10 Alsthom Composite coil insulation - with resinous insulation, porous sheath and synthetic surface conducting layer
US3679925A (en) 1971-02-02 1972-07-25 Westinghouse Electric Corp Electrical apparatus with corona suppression means
JPS4899647A (ko) * 1972-03-31 1973-12-17
DE2655609C2 (de) * 1976-12-06 1984-05-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Wicklung einer elektrischen Maschine
US5066881A (en) 1984-08-23 1991-11-19 General Electric Company Semi-conducting layer for insulated electrical conductors
US5067046A (en) 1984-08-23 1991-11-19 General Electric Company Electric charge bleed-off structure using pyrolyzed glass fiber
SE457030B (sv) * 1987-03-24 1988-11-21 Asea Ab Elektriskt isolermaterial omfattande ett isolerskikt av en organisk polymer samt anvaendning av isolermaterialet i en haerva.
SE457031B (sv) * 1987-03-24 1988-11-21 Asea Ab Elektrisk ledare foersedd med en omgivande isolering omfattande ett skikt av en organisk polymer samt anvaendning av ledaren i en haerva.
US5175396A (en) 1990-12-14 1992-12-29 Westinghouse Electric Corp. Low-electric stress insulating wall for high voltage coils having roebeled strands
WO1993006646A1 (de) * 1991-09-13 1993-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Imprägnierbare anordnung aus einem trägerkörper und wicklungselementen
US5633477A (en) 1994-05-16 1997-05-27 Westinghouse Electric Corporation Electrically conductive prepreg for suppressing corona discharge in high voltage devices
US5945764A (en) 1995-07-18 1999-08-31 Siemens Aktiengesellschaft Winding element for an electrical machine, assembly and set having a plurality of winding elements
JP3647467B2 (ja) * 1995-07-18 2005-05-11 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 電気機械の巻線要素

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101430567B1 (ko) * 2009-09-18 2014-08-18 지멘스 에너지, 인코포레이티드 전동 기계의 고전압 스테이터 코일에서의 전압 그레이딩 구조물

Also Published As

Publication number Publication date
CA2353584A1 (en) 2000-06-08
DE69926787T2 (de) 2006-03-09
DE69926787D1 (de) 2005-09-22
CA2353584C (en) 2007-09-25
EP1135843B1 (en) 2005-08-17
WO2000033443A1 (en) 2000-06-08
KR20010080595A (ko) 2001-08-22
EP1135843A1 (en) 2001-09-26
US6228494B1 (en) 2001-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5175396A (en) Low-electric stress insulating wall for high voltage coils having roebeled strands
JP3721359B2 (ja) 発電電動機械のための段状の電界の絶縁システム
KR100643499B1 (ko) 고전압 고정자 코일의 뢰벨 충전재내에서의 부분 방전을감소시키는 방법
US20240258862A1 (en) Electrical machine coil insulation system and method
US6420812B1 (en) High voltage generator stator coils and methods of forming same
JPH04502546A (ja) 大形回転電機のための導体巻線装置
KR101699683B1 (ko) 감소된 전력 팁-업을 갖는 고전압 고정자 코일
US6724118B2 (en) Electrical isolation layer system strand assembly and method of forming for electrical generator
US5925852A (en) Lead wire feed-through device
US4704787A (en) Process for production of the winding of an electrical machine
JP2006325357A (ja) 回転電機の固定子コイル及びその製造方法
JP3736821B2 (ja) 回転電機の絶縁線輪
US11605994B2 (en) Winding insulation system
JP7484621B2 (ja) 固定子の製造方法
JPH11346450A (ja) 高圧回転機の固定子コイル
JPH0471346A (ja) 高圧回転機コイル
JPH08182269A (ja) 高電圧回転機コイルの製造方法
Nurse Global vacuum and pressure impregnation of high voltage stator windings
CA2319281A1 (en) Graded electric field insulation system for dynamoelectric machine
JPH03128637A (ja) 高圧回転機コイル
JPS62110451A (ja) 回転電機のコイル

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121017

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131015

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141021

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151020

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161014

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee