NO331409B1 - Fremgangsmåte for installasjon av en statorvikling - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til installasjon av en statorvikling i en statorkjeme (5), hvor statorviklingen dannes av minst en kabel (1) som er fleksibel og omfatter minst en elektrisk leder (50) med en mantel (51) som er i stand til å avgrense det elektriske felt som genereres rundt lederen. Når en vinding skal dannes trekkes et kabelpart! ut fra kabeltrommelen og settes i sin tverretning inn i to viklingsnøter For dannelsen av hver vinding (10) som er skjøtløst forbundet til en første vinding (10) som er skjøtløst forbundet til en første vinding (7) og har den samme viklingsretning som den første vinding, bringes det kabelpart! som danner denne vindingen til å inkludere en kabelseksjon (13) som korresponderer til en kabelvinding på kabeltrommelen som har blitt løftet av fra kabeltrommelen ved hjelp av en siderettet bevegelse over en (15a) av gavlene på kabeltrommelen For dannelsen av hver vinding som er skjøtløst forbundet til den første vinding (7) og har en annen viklingsretning som er motsatt viklingsretningen for den første vinding, bringes det kabelparti som danner denne vindingen til å inkludere et kabelparti som danner denne vindingen bringes til å inkludere en kabelseksjon som korresponderer til en kabelvinding på kabeltrommelen som har blitt løftet av fra kabeltrommelen ved hjelp av en siderettet bevegelse over den andre gavlen (15b) på kabeltrommelen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til installasjon av en statorvikhng i en statorkjerne som har viklingsnøter som er ment for mottak av statorviklingen, hvilke viklingsnøter strekker seg aksialt gjennom statorkjernen, hvor statorviklingen er dannet av minst én kabel, som er fleksibel og omfatter minst én elektrisk leder med én mantel som er i stand til å avgrense det elektriske felt som generes rundt lederen, hvilken kabel er anordnet viklet på en kabeltrommel

Roterende elektriske maskiner med en statorvikhng som er dannet av

en kabel av den ovennevnte type er f eks beskrevet i WO 97/45919 og WO 97/45921 Kabelen som danner statorviklingen er egnet som en høyspent kabelkjerne av hovedsakelig den samme type som den som brukes som en høy-spent kabelkjerne i en høyspentkabel for kraftdistribusjon, dvs en PEX-isolert kabel (PEX = fornettet polyetylen) I kontrast til en kraftdistnbusjonskabel er kabelen som danner statorviklingen imidlertid ikke forsynt med noen metallisk avskjerming Maskiner av den aktuelle type kan konstrueres for svært høye spenninger og ef-fekter og har blant annet den fordel at de kan forbindes direkte til et høyspentnett uten noen mellomliggende transformator

Når statorviklingen skal installeres i en stator av den type som her er tiltenkt, blir viklingskabelen vanligvis trukket aksialt gjennom viklingsnøter som strekker seg aksialt gjennom statorkjemen Kablene som er ment å danne statorviklingen er anordnet viklet på kabeltromler. For å danne, fra én og samme kabel, en lengre skjøtløs viklingsseksjon som strekker seg i flere vindinger gjennom statorkjemen, må et meget langt kabelparti trekkes ut fra kabeltrommelen og tres gjennom en viklingsnot, hvoretter hele den gjenværende del av kabelpartiet, med unntak av den del som danner en del av spolehodet i statorviklingen og går ut fra enden av statorkjemen i en bue, må tres gjennom den neste vikhngsnoten, osv. Med denne fremgangmåten til installasjon er det i praksis ikke mulig, med en rimelig arbeidsinnsats, å oppnå en fullstendig skjøtløs statorvikhng når en statorvikhng skal installeres i en større statorkjerne med en diameter i størrelsesorden én meter eller mer, som f eks er ment å inkluderes i en høyspentmotor eller en høyspent-generator, tvert imot er det nødvendig å oppdele statorviklingen i flere separate kabelseksjoner som er forbundet til hverandre ved hjelp av kabelskjøter Hver ka-belskjøt må utføres med en meget stor nøyaktighet, slik at den ikke har en skade-lig effekt på statorens funksjon og er tidkrevende å effektuere Hver kabelskjøt in nebærer også en økt fare for sammenbrudd under operasjonen av statoren Det er følgelig ønskelig å begrense antallet kabelskjøter så langt det er praktisk mulig Med denne fremgangsmåten til installasjon er det også en fare for at skader påfø-res på kabelen når den tres gjennom viklingsnøtene Det er meget viktig for statorens funksjon at de ytre lag av kabelen ikke skades under installasjonen av statorviklingen, siden dette ytre laget er essensielt for innesluttmgen av det elektriske felt inne i viklingens kabel Det er følgelig et behov for en mer effektiv og sikrere fremgangsmåte til installasjon av statorviklingen i den statortype det her gjelder

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte ifølge innledningen til krav 1, som gjør en inflasjon av en statorvikhng mulig med ingen eller kun få kabelskjøter, og som videre reduserer faren for at viklingens kabel utsettes for skader under mstailasjonsarbeidet

Ifølge oppfinnelsen oppnås denne hensikten ved hjelp av en fremgangsmåte som har de trekk som er angitt i den karakteriserende del av krav 1

Den oppfinnenske løsning innebærer at det med rimelig arbeidsinnsats vil være mulig, hvis det er ønskelig, å installere en fullstendig statorvikhng uten noen kabelskjøter, selv i svært store statorkjerner Siden vikhngskabelen med den oppfinnenske fremgangsmåte ikke behøver å tres, dvs trekkes eller skyves aksialt, gjennom viklingsnøtene, blir faren for kabelskader videre betydelig redusert sammenlignet med den tidligere brukte fremgangsmåte til installasjon Ved å løfte av én vinding av en kabel fra kabeltrommelen over den ene eller den andre av gavlene på kabeltrommelen, avhengig av vikhngsretningen for vindingen som er på tur til å installeres i de tiltenkte viklingsnøter, unngås vridning av kabelen som resulterer kink Denne måten til å løfte av en kabelvinding fra kabeltrommelen kan sam-menlignes med å "løfte over" en kabelvinding fra kabeltrommelen til statorkjemen Uten å gå frem på denne bestemte måte vil kabelen meget raskt vris så mye at den vil være uhåndterlig og umulig å vikle i det ønskede vikhngsmønster

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er hver viklingsfase dannet uten skjøt av en kabel som er anordnet viklet på en kabeltrommel, idet den første vikhngsfasen er dannet av en kabel som er anordnet viklet på en første kabeltrommel, den annen viklingsfase er dannet av en kabel som er anordnet viklet på en annen kabeltrommel og den tredje viklingsfase er dannet av en kabel som er anordnet viklet på en tredje kabeltrommel Ved å bytte mellom de forskjellige kabeltromler under installasjonen av statorviklingen kan det bygges opp en skjøtløs trefaseviklmg For eksempel kan man starte med først å installere alle vindingene i den første statorpol for den første viklingsfase med en kabel fra den første kabeltrommel, deretter installere alle vindingene i den første statorpol for den annen viklingsfase med en kabel fra den annen kabeltrommel, og deretter installere alle vindingene i den første statorpol for den tredje viklingsfase med en kabel fra den tredje kabeltrommel Ved overgangen til den neste statorpol og viklingen forden første fase, med motsatt strømretning og dermed motsatt viklingsretning, tas kabelen fra den første kabeltrommel, og så videre Viklingen påføres på denne måte med gjentatte bytter av kabeltromler inntil installasjonen av den fullstendige statorviklingen er fullført

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen dannes statorviklingen av kabler som har forskjellig tykkelse Behovet for kabelisolasjon er forskjellig i forskjellige vindinger, og ved å bruke kabler som har forskjellig tykkelse, med tykkere kabler anordnet i vindinger hvor behovet for kabelisolasjon er størst og tynnere kabler anordnet i kabelvindinger hvor behovet for kabelisolasjon er minst, kan én og samme vindingsnot bringes til å romme et større antall kabelseksjoner sammenlignet med det tilfelle når det brukes en kabel av én og samme tykkelse Ved bruk av en kabel av én og samme tykkelse vil alle kabelseksjoner i en viklingsnot nemlig dimensjoneres til å klare det høyeste kravet til kabelisolasjon Hver del av statorviklingen som tilhører én og samme viklingsfase og består av en kabel med én og samme tykkelse er fortrinnsvis dannet av vindinger som er skjøtløst forbundet til hverandre Dermed behøver kabelskjøter kun å anordnes ved overgangen mellom kabler av forskjellig tykkelse

I denne beskrivelsen og de etterfølgende krav refererer uttrykket kabelseksjon seg til en langsgående seksjon av viklingskabelen

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen installeres statorviklingen, sett i et tverrsnitt gjennom statorkjemen, i to eller flere radialt suksessive ringformede områder, hvor det respektive område har en radial utstrekning langs viklingsnøtene og dekker en fullstendig vinding rundt statorkjemen, idet de forskjellige områder suksessivt fylles med kabelseksjoner på en slik måte at en radialt ytre seksjon fylles hele vindingen rundt med alle de kabelseksjoner som er tiltenkt å inkluderes i dette området før et område som er lokalisert radialt på innsiden av det ytre område fylles med kabelseksjoner På denne måte vil det være lett å få en god struktur på oppbyggingen av statorviklingen Overgangen fra et område til det neste område vil f eks gi egnede og naturlige steder for eventuelt muligens påkrevde kabelskjøter, f eks. mellom kabler med forskjellig tykkelse

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen plasseres et båndformet element, fortrinnsvis av det samme materiale som det ytre lag av kabelen, mellom kabelen og veggene i den respektive vikhngsnot ved områdene for de aksiale ender av vikhngsnoten hvor kabelen forlater viklingsnoten Herved beskyttes det ytre lag av kabelen i det sensitive område hvor kabelen forlater viklingsnoten Uten et slikt beskyttende element er det fare for slitasje mellom kabelen og statorkjemen, hvilket kunne resultere i alvorlig skade på det ytre lag av kabelen Ved å la det beskyttende element bestå av det samme materiale som det ytre lag av kabelen sikres det videre at det beskyttende element ikke utsetter det sensitive ytre lag av kabelen for noen uønskede substanser, som f eks kunne påvirke de elektriske og magnetiske egenskaper av det ytre lag, ved en senere slitasje mellom det beskyttende element og det ytre lag

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen settes en kabelseksjon på plass i den tiltenkte vikhngsnot ved hjelp av et stavformet element som har hovedsakelig den samme utvendige diameter som den neste kabelseksjon som er tiltenkt deretter og plasseres umiddelbart på utsiden av kabelseksjonen, hvilket stavformede element plasseres mot kabelseksjonen langs kabelseksjonen etter at kabelseksjonen har blitt innsatt i viklingsnoten, hvoretter elementet påvirkes av støt slik at elementet bringes til å oppta den plass i viklingsnoten som er tiltenkt for den neste kabelseksjon, slik at elementet bringes til å presse kabelseksjonen ned på sin tiltenkte plass i viklingsnoten På denne måte vil det være mulig å tvinge en kabelseksjon til å oppta den tiltenkte posisjon i viklingsnoten uten å utsette den sensitive kabelen for noen direkte påvirkning av et slagverktøy På grunn av at det stavformede element hovedsakelig har den samme utvendige diameter som den neste kabelseksjon som det er meningen skal plasseres umiddelbart på utsiden av den aktuelle kabelseksjon, sørges det videre for at kabelseksjonen, når den installeres ved hjelp av elementet, vil oppta nøyaktig den korrekte posisjon, siden elementet fullstendig vil oppta den plass som er tiltenkt for den neste kabelseksjon.

Ytterligere foretrukne utførelser av den oppfinnenske fremgangsmåte vil fremgå av de avhengige krav og den etterfølgende besknvelse

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det følgende ved hjelp av utførel-seseksempler, med henvisning til den ledsagende tegning Det vises på

fig 1 et skjematisk tverrsnitt gjennom en statorkjerne som er forsynt med "dobbeltnot" viklingsnøter,

fig 2-5 skjematiske illustrasjoner av hvordan en kabelvinding "løftes over" fra en kabeltrommel til en statorkjerne ved installasjonen av statorviklingen i samsvar med den oppfinnenske fremgangsmåte,

fig 6 en meget skjematisk illustrasjon av installasjonen av en trefase statorvikhng med kabler som er anordnet på tre separate kabeltromler,

fig 7 en meget skjematisk illustrasjon av hvordan statorkjemen kan opp-deles i ringformede områder,

fig 8 et tverrsnitt gjennom en del av en statorkjerne, som viser en vikhngsnot med vikhngskabler som er plassert i to parallelle rekker,

fig 9,10 skjematiske illustrasjoner av hvordan en kabelseksjon kan plasseres i den korrekte posisjon i en vikhngsnot ved hjelp av et stavformet element,

fig 11 en skjematisk illustrasjon av et båndformet beskyttende element som er anordnet i en vikhngsnot, og

fig 12 et riss som illustrerer konstruksjonen av en kabel som er særlig egnet til å brukes i en statorvikhng som er installert i samsvar med oppfinnelsen

Kabelen 1 som er tiltenkt å danne den type statorvikhng som her er tiltenkt, er anordnet viklet på en kabeltrommel 2 Denne kabelen 1 er fleksibel og omfatter minst én elektrisk leder 50 med en mantel 51 (se fig 12) som er i stand til å avgrense det elektriske felt som genereres rundt lederen Når statorviklingen skal installeres, trekkes kabelen ut fra kabeltrommelen og innsettes i viklingsnøter 3, som er tiltenkt for mottak av statorviklingen og er dannet i en statorkjerne 5 Fig 1 viser i et skjematisk tverrsnitt en sektor av en statorkjerne som er anordnet med såkalte "doble nøter", dvs at hver vikhngsnot 3 er utformet til å motta en kabelvikhng som er anordnet i hovedsakelig parallelle rekker. Det er selvsagt også mulig å utforme viklingsnøtene til mottak av en kabelvikhng som er anordnet i én rekke eller i flere enn to parallelle rekker Disse viklingsnøtene 3 er avgrenset av såkalte statortenner 36 og strekker seg aksialt gjennom statorkjemen 5. Hver av vik-lingsnøtene 3 har en langsgående åpning 4 som åpner mot hulrommet 61senter av statorkjemen, hvilket hulrom er ment for mottak av en rotor Åpningen har en åpningsbredde som er større enn diameteren av kabelen for å gjøre det mulig å sette inn kabelen i sin tverretning i viklingsnøtene via hulrommet 6.

Det grunnleggende prinsipp ved den oppfinneriské fremgangsmåte til installasjon av statorviklingen er skjematisk vist på fig 2-5 Et kabelparti trekkes først ut fra kabeltrommelen 2 og bringes gjennom hulrommet 61senter av statorkjemen, slik at kabelen bringes til å strekke seg én gang frem og tilbake gjennom hulrommet 6, idet enden 12 av kabelen bnnges til å rage ut fra statorkjemen for å mulig-gjøre tilkopling av statorviklingen til en strømkilde Kabelen blir deretter i sin tverr-retning innsatt i to viklingsnøter 3a, 3b for dannelse av en første vinding 7 med en første viklingsretning, i det viste perspektiv i medurs retning, som vist med pilen 8 Den del av kabelen som går på utsiden av statorkjemen i en kurve mellom de to viklingsnøter danner en første del av én av de såkalte spolehoder av statorviklingen På fig 2 er det vist hvordan den første vinding 7 dannes på den ovenfor omtalte måte

For dannelsen av hver ytterligere vinding 10, som er forbundet til den første vinding 7 uten skjøt og har den samme viklingsretning som den første vinding, trekkes en ytterligere kabel ut fra kabeltrommelen og bringes gjennom hulrommet i senter av statorkjemen, slik at kabelen bringes til å strekke seg én gang frem og tilbake gjennom hulrommet For å unngå vridning av kabelen, hvilket resulterer i kink, bnnges dette kabelpartiet til å inkludere en kabelseksjon 13 som korresponderer til en kabelvinding på kabeltrommelen 2 som har blitt løftet av fra kabeltrommelen 2 ved hjelp av en siderettet bevegelse over én 15a av gavlene av kabeltrommelen, den venstre gavl på figuren, som vist på fig 3 Kabelseksjonen som har blitt løftet av vil plassere seg selv i en naturlig sløyfe 13 når den plasseres på underlaget mellom kabeltrommelen 2 og statorkjemen 5, som vist på fig 4 Denne sløyfen 13 blir deretter trukket ut til en slik lengde at den kan danne en vinding 10, og den bringes mn i hulrommet 6 Kabelen blir deretter innsatt i viklingsnøtene på den ovenfor omtalte måte. På fig. 3-5 er det vist hvordan en ytterligere vinding anbringes i de samme viklingsnøter 3a, 3b som den første vinding 7 Den beskrevne fremgangsmåte brukes imidlertid også når ytterligere vindinger, med den samme viklingsretning som den første, anbringes i andre viklingsnøter enn den første vinding

For dannelsen av hver ytterligere vinding som er forbundet til den første vinding 7 uten skjøt, og som har en annen viklingsretning som er motsatt viklings retningen for den første vinding, i det viste perspektiv i moturs retning, som vist

ved pilen 14, trekkes et ytterligere kabelparti igjen ut fra kabeltrommelen 2, og det bringes gjennom hulrommet 6 i senter av statorkjemen, slik at kabelen bnnges til å strekke seg én gang frem og tilbake gjennom hulrommet For å unngå vridning av kabelen, hvilket resulterer i kink, bnnges dette kabelpartiet til å inkludere en kabelseksjon som korresponderer til en kabelvinding på kabeltrommelen 2 som har blitt løftet av fra kabeltrommelen 2 ved hjelp av en siderettet bevegelse over den andre gavlen 15b av kabeltrommelen, i figuren den høyre gavl Dette skjer på en måte

som korresponderer til den måte som er vist på fig 3-5 Kabelen vil i dette tilfelle danne en sløyfe som vil plassere seg selv i motsatt retning sammenlignet med sløyfen 13 som er vist på fig. 4. Kabelen blir deretter innsatt i to viklingsnøter på den ovenfor omtalte måte.

På fig 2 og 5 er statorkjemen 5 vist i et delvis gjennomskåret perspektiv-nss

Den ovenfor beskrevne måte til, så og si, løfte over en kabelvinding fra kabeltrommelen til statorkjemen, brukes ved installasjonen av alle kabelvindingene som er forbundet til hverandre Det innses at den første vinding selvsagt kan gis en viklingsretning som er motsatt den som er vist på fig 2, i hvilket tilfelle en kabelseksjon løftes av fra kabeltrommelen fra gavlen 15b som utgjør den høyre gavl på figuren, for dannelse av hver ytterligere vinding som er forbundet til den første vinding uten skjøt og som har den samme viklingsretning som den første vinding For dannelsen av hver ytterligere vinding som er forbundet til den første vinding uten skjøt og har en viklingsretning som er motsatt viklingsretningen til den første vinding, løftes en kabelseksjon i et slikt tilfelle av fra kabeltrommelen fra gavlen 15a som utgjør den venstre gavl på figuren

Under installasjonsarbeidet er kabeltrommelen opphengt i et slags stativ, som i sin enkleste form omfatter en honsontalt anordnet, fortrinnsvis sirkulær sylin-drisk aksel 34, som i én av sine ender er festet til en fot 35 og som har sin andre ende 32 fri Kabeltrommelen er i dette tilfelle roterbart anordnet på denne akselen ved at akselen strekker seg gjennom navet 24 i kabeltrommelen. Det innses at kabeltrommelen er anordnet på dette stativet med den gavl som den neste kabelvinding er tiltenkt å bli løftet over vendt bort fra foten, dvs med denne gavlen anordnet nærmest den frie ende 32 av akselen Når viklingsretningen endres må kabeltrommelen 2 anordnes slik at den andre gavlen vil vende mot den frie ende 32 av akselen For å oppnå dette kan kabeltrommelen løftes over til et annet stativ av tilsvarende type, idet gavlen som tidligere vendte mot den frie ende 34 nå gjøres til å vende bort fra denne Det er selvsagt også mulig å bruke kun ett stativ 31 av den omtalte type, i hvilket tilfelle kabeltrommelen løftes bort fra stativet når viklingsretningen skal byttes, hvoretter stativet beveges rundt til den andre side av kabeltrommelen og akselen 34 settes inn fra den motsatte gavl på kabeltrommelen

Med den oppfmneriske fremgangsmåte er det mulig å installere en trefase-statorvikling fullstendig uten noen kabelskjøter, idet den respektive viklingsfase dannes av en separat kabel uten skjøter Dette utføres passende med vekslende vikling av tre forskjellige kabler, som hver er forsynt med sin egen kabeltrommel, som vist på fig 6, idet den første viklingsfase dannes av en første kabel 1a som er anordnet viklet på en første kabeltrommel 2a, den annen viklingsfase dannes av en annen kabel 1b som er anordnet viklet på en annen kabeltrommel 2b, og den tredje viklingsfase dannes av en tredje kabel 1c som er anordnet viklet å en tredje kabeltrommel 2c. Ved å bytte mellom de forskjellige kabeltromler under installasjonen av statorviklingen kan det bygges opp en trefasevikling uten skjøter Man kan f eks starte med først å installere alle vindingene i den første statorpol for den første viklingsfase med kabelen fra den første kabeltrommelen 2a, deretter installere alle vindingene i den første statorpolen for den annen viklingsfase med kabelen fra den annen kabeltrommel 2b, og deretter installere alle vindingene i den første statorpolen for den tredje viklingsfase med kabelen fra den tredje kabeltrommel 2c Ved overgangen til den annen statorpol og vikling av den første fase, med motsatt strømretning og dermed motsatt viklingsretning, tas kabel fra den første kabeltrommel 2a, hvoretter alle vindingene i den annen statorpol for den annen viklingsfase dannes med kabel fra den annen kabeltrommel 2b, osv Viklingen utføres på denne måte med gjentatte byttinger av kabeltromler inntil hele statorviklingen er installert Under hele mstallasjonsarbeidettas kabel fra den respektive kabeltrommel på den måte som er beskrevet ovenfor med henvisning til fig 2-5

For å gjøre arbeidet med installasjonen av statorviklingen i en statorkjerne som har en meget stor diameter lettere, kan statorkjemen 5 med fordel monteres på et stativ 23 som omfatter midler, ikke vist, for rotasjon av statorkjemen 5 rundt sin senterakse På denne måte kan statorkjemen 5 dreies slik at viklingsnøtene, som det for øyeblikket er meningen å sette kabelen inn i, er lokalisert med sine langsgående åpninger 4 rettet oppover, dvs lokalisert ved den del av statorkjernen som for øyeblikket utgjør dens nedre del Det vil dermed være mulig på en naturlig måte å hjelpes av gravitasjonskreftene på kabelen ved innsettingen av kabelen i de tiltenkte viklingsnøtene, samtidig som disse viklingsnøtene er lette å nå av det personell som utfører installasjonsarbeidet

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen installeres statorviklingen, som ses i et tverrsnitt gjennom statorkjemen 5, de to eller flere radialt etterfølgen-de ringformede områder 25-27, hvilke områder er vist med stiplet linje på fig 7, hvilken figur viser et tverrsnitt gjennom en del av statorkjemen 5 Det respektive område har en radial utstrekning langs viklingsnøtene 3 og dekker en fullstendig vinding rundt statorkjemen 5, idet de forskjellige områder suksessivt fylles med kabelseksjoner på en slik måte at en radialt ytre seksjon 25 fylles med alle de kabelseksjoner som er tiltenkt å inkluderes i seksjonen før et område 26 som er lokalisert radialt på innsiden av dette ytre område fylles med kabelseksjoner Hver viklingsfase i ett og samme område er passende dannet av vindinger som er forbundet til hverandre uten skjøter, dvs av en kontinuerlig kabel fra én og samme kabeltrommel

På denne måte, vil det være lett å få en god struktur på oppbyggingen av statorviklingen Overgangene fra ett område til det neste område vil f eks gi egnede og naturlige steder for eventuelt muligens påkrevde kabelskjøter, f eks mellom kabler med forskjellig tykkelse Ved installasjonen av en statorvikiing som bestar av kabler som har forskjellig tykkelse, se fig 7, kan områdene 25-27 f eks fylles med kabelseksjoner med forskjellig tykkelse på en slik måte at ett og samme område bringes til å omfatte kabelseksjoner med én og samme tykkelse

På fig 7 er det vist en oppdeling av viklingsnøtene i tre forskjellige områder Antallet områder og deres bredde vil selvsagt variere i avhengighet av den bestemte utforming av statorviklingen, hvilket i sin tur avhenger blant annet av typen og størrelsen av statoren For enkelthets skyld er kun én vikhngsnot fylt med kabel vist på fig 7

Behovet for kabelisolasjon er forskjellig i forskjellige vindinger, og ved å bruke kabler som har forskjellige tykkelser, med tykkere kabler anordnet i vindinger hvor behovet for kabelisolasjon er størst og tynnere kabler anordnet i vindinger hvor behovet for kabelisolasjon er minst, kan én og samme vikhngsnot bringes ttl å romme et større antall kabelseksjoner sammenlignet med det tilfelle hvor det bru kes kabel av én og samme tykkelse På fig 7 er det vist en statorvikling som omfatter kabler med tre forskjellige tykkelser Uttrykket tykkelse viser her til tykkelsen av kabelens isolerende mantel 51 Lederen 50 i kabelen kan ha en konstant tverr-snittsdimensjon i hele statorviklingen, men den kan også ha forskjellige tverrsnitts-dimensjoner i forskjellige vindinger I det eksempel som er vist på fig 7, plasseres den tykkeste kabelen 28 ved bunnen av viklingsnoten 31det radialt ytterste område 25 Den nest tykkeste kabelen 29 plasseres i det mellomliggende område 26 og den tynneste kabelen 30 plasseres i sin tur i det radialt innerste område 27 Kablene er her følgelig anordnet på en slik måte at tykkelsen av kabelseksjonene som plasseres i en viklingsnot reduseres gradvis fra enden av den respektive vikhngsnot som er lokalisert lengst bort fra senter i statorkjemen, dvs den radialt ytterste ende, og inn mot senter i statorkjemen Hvordan kabelseksjonene med forskjellig tykkelse anordnes i statorviklingen avhenger av det aktuelle vikhngsmøns-ter, og kabelseksjonene behøver selvsagt ikke å anordnes på den måte som er vist på fig 7

Hver del av statorviklingen som tilhører én og samme viklingsfase og består av kabel med én og samme tykkelse dannes fortrinnsvis av vindinger som er forbundet til hverandre uten skjøter, dvs av en kontinuerlig kabel fra én og samme kabeltrommel. Herved behøver kabelskjøter kun å anordnes ved overgangen mellom kabler med forskjellig tykkelse.

På fig 8 er det vist hvordan kabelen som er inkludert i statorviklingen kan anordnes i en vikhngsnot 3 I statorkjemen som er vist på fig 8, er viklingsnøtene 3 utformet som dobbeltnot Skuldre 37 er anordnet i de motsatte vegger av hver vikhngsnot 3, dvs i de to tilstøtende statortenner 36 som avgrenser den respektive vikhngsnot Ved hjelp av disse skuldre 37, som er avrundet med en krumnings-radius, som er noe mindre enn den korresponderende radius av kabelen, slik at den tilstøtende kabel er godt forbundet med skuldrenes krumning, vil det være mulig å klemme hver ny kabel som settes inn i viklingsnoten 3 mellom en skulder og den forrige kabel i viklingsnoten 3

Ved å anordne skuldrene 37 på en slik måte at en skulder i én av veggene i viklingsnoten er lokalisert motsatt dalen 41 som dannes mellom to skuldre i den motsatte vegg av viklingsnoten, som vist på fig. 8, gjøres installasjonen av kabel-vikhngen i viklingsnøtene lettere

For å presse kablene sikkert mot veggen i viklingsnoten, hvilket er nødven-dig for å oppnå en god kjøling og for å unngå mulige vibrasjoner, er et profil 42 av elastisk materiale, i den utførelse som er vist på fig 8, plassert i rommene mellom tilstøtende kabler Profilet 42 kan være utformet som en tykkvegget slange eller som en homogen strimmel av silikongummi eller elastisk cellegummi Profilet 42 er dimensjonert slik at det er i stand til å absorbere variasjoner i kabelens diameter,

f eks forårsaket av setning, termisk utvidelse eller dimensjonsavvik ved fremstil-lingen Istedenfor mstallasjonsprofiler, som vist på fig 4, kan en duk av elastisk

materiale, så som cellegummi, plasseres mellom de to kabelrekker i viklingsnoten 3 Tykkelsen av duken er i dette tilfelle tilpasset slik at duken, på den samme måte som profilene 42, på en sikker måte vil presse kablene mot veggen i viklingsnoten for å oppnå en effektiv kjøling og for å unngå vibrasjoner, hvilke kan bevirke slite-skader, og for å absorbere variasjoner i kabeldiameteren, som nevnt ovenfor

Ved å utforme viklingsnoten som en dobbelnot kan en større mengde av kabel rommes i en vikhngsnot med en viss dybde sammenlignet med en "enkelt-not" vikhngsnot Dette innebærer at viklingsnøtene kan gjøres mindre dype, hvilket resulterer i statortenner som er kortere og dermed er mindre tilbøyelige til å vibrere mellom viklingsnøtene Videre oppnås en reduksjon av den samlede vekt av statorkjemen. Videre innebærer utformingen med dobbeltnot at viklingsnøtene vil bh bredere, hvorved innsettingen av kabelen i viklingsnøtene via hulrommet 6 i senter av statorkjemen gjøres lettere

For installasjon av statorvikhnger i henhold til visse vikhngsmønstre kan det enkelte ganger være nødvendig først å plassere en kabelseksjon som er inkludert i en vinding i en vikhngsnot for senere å løfte denne kabelseksjonen ut av viklingsnoten for å gjøre det mulig at en annen kabelseksjon som er inkludert i en senere utlagt vinding settes inn i viklingsnoten, hvilken kabelseksjon er tiltenkt å plasseres dypere nede i viklingsnoten enn den kabelseksjon som er inkludert i den tidligere utlagte vinding For å gjøre installasjonsarbeidet lettere kan det i et slikt tilfelle, ved utleggingen av den tidligere vindingen, være formålstjenlig å plassere en kabel-attrapp på den plass i viklingsnoten som er tiltenkt senere å opptas av den kabelseksjon som er inkludert i den senere vindingen Denne attrappen blir deretter løf-tet bort når den første kabelseksjon skal løftes ut for å gi plass for innsetting av den senere kabelseksjon i viklingsnoten Attrappen har passende hovedsakelig den samme diameter som den kabelseksjon hvis plass det er meningen å oppta midlertidig For å gjøre det enkelt å løfte bort attrappen, bør den være lengre enn viklingsnøtene/statorkjemen, slik at den rager ut på utsidne av endene av statorkjemen når den er installert i en vikhngsnot

Når vindingsnøtene 3 er utformet med skuldre av den ovenfor omtalte type, kan det enkelte ganger være nødvendig å presse eller slå kabelen inn i sin tiltenkte posisjon i viklingsnoten På fig 9 og 10 er det vist hvordan en kabelseksjon 45 settes på plass i den tiltenkte viklingsnoten 3 ved hjelp av et stavformet element 46 Det ytre lag av kabelen er sensitivt overfor skader, og det er derfor ikke formålstjenlig å slå direkte på en kabelseksjon med et verktøy for det formål å tvinge kabelseksjonen 45 ned på sin tiltenkte plass i viklingsnoten 3 Et stavformet element 46 brukes derfor for å beskytte kabelen mot skader, hvilket element plasseres mot kabelseksjonen 45 langs kabelseksjonen etter at kabelseksjonen har blitt innsatt i viklingsnoten, hvoretter elementet aktiveres med støt ved hjelp av et passende slagverktøy På grunn av den kjensgjerning at det stavformede element 46 plasseres mellom kabelseksjonen 45 og slagverktøyet, vil støtene fra slagverktøy-et fordeles over en relativt lang avstand langs kabelseksjonen Det stavformede element 46 har passende, hovedsakelig samme utvendige diameter som den neste kabelseksjon som det senere er meningen å plassere umiddelbart på utsiden av kabelseksjonen 45 som installeres i viklingsnoten ved hjelp av elementet 46 Under installasjon av kabelseksjonen 45 bringes elementet 46 ved påvirkning av støt til å oppta plassen i viklingsnoten som er tiltenkt den neste kabelseksjon, hvorved elementet bringes til å presse kabelseksjonen 45 ned på sin tiltenkte plass i viklingsnoten i hele lengden av kabelseksjonen, se fig 10) Etter at kabelseksjonen 45 har blitt brakt til å oppta den tiltenkte posisjon i viklingsnoten, løftes elementet bort og ut av viklingsnoten for å tillate innsetting av den neste kabelseksjon Det stavformede element 46 er passende lengre enn viklingsnøtene/statorkjemen, slik at elementet ved installasjonen av en kabelseksjon kan anordnes i en vikhngsnot med sine ender ragende ut av viklingsnoten ved endene av statorkjemen Herved kan elementet 46 lett løftes ut av viklingsnoten etter installasjonen av en kabelseksjon For ikke å risikere noen skader på kabelen må det stavformede element 46 ha en jevn overflate Elementet 46 er formålstjenlig laget av plastmateriale

På fig 11 vises det hvordan et båndformet element 47 plasseres mellom kabelen 1 og veggene 48,491en vikhngsnot 3 ved de områder av de aksiale ender av viklingsnoten hvor kabelen forlater viklingsnoten, dvs de områder av ende ne av statorkjemen hvor kabelen forlater eller går inn i statorkjemen Dette bånd-formede element 47 forhindrer slitasjen mellom kabelen 1 og statorkjemen 5 i disse områder, og utgjør følgelig en beskyttelse for det ytre lag av kabelen. Elementet 47 består passende av det samme materiale som det ytre lag av kabelen, og har passende en bredde på noen centimeter og en tykkelse på ca 0,3 millimeter

Til slutt, oppbyggingen av en kabel av den type som er særlig godt egnet til å brukes ved dannelsen av en statorvikling i en roterende elektrisk maskin for høye spenninger er vist på fig 12 Denne kabelen har en indre elektrisk leder 50 med et stort antall delledere 52, som kan være elektrisk isolert fra hverandre av et tynt isolerende lag av f eks. en isolerende lakk eller et aluminiumoksid lag, hvis lederne er laget av aluminium De kan imidlertid også være uisolert i forhold til hverandre Kabelen har også en mantel 51, som innelukker den elektriske leder og er i stand til å avgrense det elektriske felt som genereres rundt lederen Denne kabelen har en indre fleksibel elektrisk leder 50 og en mantel 51, som danner et isolasjonssystem, som omfatter en isolasjon 53 som er dannet av et fast isolerende materiale, fortrinnsvis et materiale på polymerbasis, og et ytre lag 54 på utsiden av isolasjonen, hvilket ytre lag har en elektrisk konduktivitet som er høyere enn for isolasjonen, slik at det ytre lag ved forbindelse til jord eller et på annen måte forholdsvis lavt potensiale vil være i stand til på den ene side å foreta potensialutjev-ning og på den annen side hovedsakelig å avgrense det elektriske felt som dannes som en følge av den elektriske leder 50 inne i det ytre lag 54. Videre bør det ytre lag ha en resistivitet som er tilstrekkelig til å minimalisere de elektriske tap i de ytre lag Isolasjonssystemet omfatter videre et indre lag 55, som den minst ene elektriske leder 50 er anordnet inne i, og som har en elektrisk konduktivitet som er lavere enn for den elektriske leder, men tilstrekkelig til at det indre lag kan foreta en potensialutjevmng og dermed en utjevning som vedrører det elektriske felt på utsiden av det indre lag En slik kabel er følgelig av en type som tilsvarer kabler som har en fast, ekstrudert isolasjon, og som pr i dag brukes innenfor kraftdistn-busjon, f eks såkalte PEX-kabler eller kabler med EPR-isolasjon Det brukte uttrykket "fast isolerende materiale" betyr at viklingen mangler enhver flytende eller gassformet isolasjon, f eks i form av olje Isolasjonen er isteden tiltenkt å dannes av et polymermateriale Det indre og ytre lag er videre dannet av et polymermate-nale, selv om det er en halvleder Isolasjonen 53 kan bestå av et fast termoplastisk matenale, så som en polyetylen med lav tetthet (low-densrty polyethylene, LDPE), et polyetylen med høy tetthet (high-density polyethylene, HDPE), polypropylen (PP), polybutylen (PB), polymetylepenten (PMP), fornettet polyetylen (cross-lmked polyethylene (XLPE) eller gummi så som etylen-propylengummi (ethylene-propylene rubber, EPR) eller silikongummi Angående resistiviteten til det indre lag og det ytre lag, bør dette være innenfor området lO^Qcm - lOOkQcm, passende 10"<3->1000Qcm, fortrinnsvis 1-500Qcm For det indre og ytre lag er en resistans som pr meter av lengden av det ledende/isolerende system er innenfor området 50>Q-5Ma fordelaktig

Den elektriske belastning på isolasjonssystemet reduseres som en følge av den kjensgjerning at det indre og ytre lag i det halvledende materiale rundt isolasjonen vil ha en tilbøyelighet til å danne hovedsakelig ekvipotensialflater, og det elektriske felt i isolasjonen vil på denne måte fordeles forholdsvis jevnt over tykkelsen av isolasjonen

Vedheften mellom isolasjonsmaterialet og det indre og ytre halvledende lag må være jevn hovedsakelig over hele grenseflaten mellom disse, slik at det ikke

kan oppstå noen hule rom, porer eller lignende Dette er selvsagt særlig viktig ved høyspentanvendelser og en kabel av denne typen har fortrinnsvis et isolasjonssystem som er utformet for høy spenning, passende over 10 kV, særlig over 36 kV og fortrinnsvis over 72 kV Elektriske og termiske belastninger som opptrer ved slike høye spenninger innebærer meget høye krav til isolasjonsmaterialet Det er kjent at såkalte delvise utladninger, PD (partial discharges), generelt utgjør et alvorlig problem med isolasjonsmaterialet ved høyspente installasjoner Hvis hule rom, porer og lignende dannes i et isolasjonslag kan det opptre innvendige korona-utladninger ved høye elektriske spenninger, hvorved isolasjonsmaterialet gradvis brytes ned og resultatet kan bli elektrisk sammenbrudd gjennom isolasjonen Dette kan resultere i et alvorlig sammenbrudd i statoren

For å unngå forekomsten av slike hule rom eller porer, er det fordelaktig at det indre og ytre lag og den faste isolasjonen har hovedsakelig de samme termiske egenskaper, idet det er særlig viktig at de hovedsakelig har den samme termiske utvidelseskoeffisient, slik at det kan opprettholdes en perfekt ved heft mellom de forskjellige lag under temperaturendringer i disse, og slik at kabelen utvides og trekker seg jevnt sammen som et monolittisk legeme under temperaturendringer uten noen ødeleggelse eller nedbryting av grenseflatene For en PEX-kabel som et eksempel er det isolerende lag av en fornettet polyeten med lav tetthet, og de halvledende lag av polyeten tilsatt sot og metallpartikler. Volumendringer som en følge av temperaturendringer absorberes i sin helhet som endringer i kabelens radius, og på grunn av den forholdsvis lille forskjell i termiske utvidelseskoeffisien-ter for lagene med hensyn på elastisiteten av disse materialene, er den radiale utvidelse av kabelen i stand til å skje uten at lagene løsner fra hverandre

Kabelen må også ha en slik fleksibilitet at den er fleksibel ned til en krummngsradius som er under 25 ganger kabelens diameter, slik at det kan se bøying

samtidig som det sikres en god ved heft mellom de respektive lag og den faste isolasjonen Kabelen er passende fleksibel til en krummngsradius som er under 15 x kabelens diameter, og fortrinnsvis til en krummngsradius under 10 x kabelens diameter For ikke å forårsake unødige skjærspenninger i grenseflatene mellom de

forskjellige lag i isolasjonssystemet, bør elastisitetskoeffisienten for de forskjellige lag hovedsakelig være lik, slik at det kan skje en reduksjon av skjærspenningene, som kan frembringes mellom de forskjellige lag når kabelen utsettes for kraftig bøying som resulterer i strekkspenninger på utsiden av bøyen og trykkspenninger på innsiden av bøyen

En roterende elektrisk maskin som omfatter en stator med en statorvikling som er installert i samsvar med den oppfinnenske fremgangsmåte er egnet som en motor med en effektiv ytelse mellom 1 MW og 100 MW og en merkespenning mellom 10 og 150 kV Den er imidlertid også egnet som en generator En slik maskin er egnet til å tilkoples direkte, uten noen mellomliggende transformator, til et elektnsitetsnett som er designet for høy spenning, passende 10 kV og høyere og fortrinnsvis 36 kV og høyere

Oppfinnelsen er selvsagt ikke på noen måte begrenset til de ovenfor beskrevne foretrukne utførelser, men mange muligheter for modifikasjoner av denne bør tvert imot være opplagt for en fagperson innen området uten å avvike fra oppfinnelsens grunnleggende idé slik den er definert i de vedføyde krav

Claims (13)

1 Fremgangsmåte til installasjon av en statorvikhng i en statorkjerne (5) som har viklingsnøter (3), som strekker seg aksialt gjennom statorkjemen og som er tiltenkt å motta statorviklingen, hvor statorviklingen er dannet av minst én kabel (1) som er fleksibel og omfatter minst én elektrisk leder (50) med en mantel (51) som er i stand til å avgrense det elektriske felt som genereres rundt lederen, hvilken kabel er anordnet viklet på en kabeltrommel (2), ka raktensert ved - at et kabelparti trekkes ut fra kabeltrommelen og bringes gjennom hulrommet (6) i senter av statorkjemen, hvilket hulrom er tiltenkt mottak av en rotor, slik at kabelen bringes til å strekke seg én gang frem og tilbake gjennom hulrommet (6), hvoretter kabelen i sin tverretning settes inn i to viklingsnøter via en langsgående åpning (4) i den respektive vikhngsnot, hvilken åpning åpner mot hulrommet, for dannelse av en første vinding (7) med en første viklingsretning, - at, for dannelsen av hver ytterligere vinding (10) som forbindes til den førs-te vinding (7) uten skjøter og som har den samme viklingsretning (8) som den første vinding, trekkes et ytterligere kabelparti ut fra kabeltrommelen og bringes gjennom hulrommet (6) i senter av statorkjemen, slik at kabelen bringes til å strekke seg én gang frem og tilbake gjennom hulrommet (6), dette kabelpartiet bringes til å inkludere en kabelseksjon (13) som korresponderer til en kabelvinding på kabeltrommelen som har blitt løftet av fra kabeltrommelen ved hjelp av en siderettet bevegelse over én (15a) av gavlene av kabeltrommelen, hvoretter kabelen i sin tverretning settes inn i to viklingsnøter via en langsgående åpning (4) i den respektive vikhngsnot, hvilken åpning åpner mot hulrommet (6) og - at, for dannelsen av hver ytterligere vinding (12) som er forbundet til den første vinding (7) uten skjøter og har en annen viklingsretning (14) motsatt viklingsretningen for den første vinding, trekkes et ytterligere kabelparti ut fra kabeltrommelen og bringes gjennom hulrommet (6) i senter av statorkjemen, slik at kabelen bringes til å strekke seg én gang frem og tilbake gjennom hulrommet (6), dette kabelpartiet bnnges til å inkludere en kabelseksjon som korresponderer til en kabelvinding på kabeltrommelen som har blitt løftet av fra kabeltrommelen ved hjelp av en siderettet bevegelse over den andre gavlen (15b) på kabeltrommelen, hvoretter kabelen i sin tverretning settes inn i to viklingsnøter via en langsgående åpning (4) av den respektive vikhngsnot, hvilken åpning åpner mot hulrommet (6).

2 Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor statorviklingen omfatter tre vikhngsfaser,karakterisert vedat hver viklingsfase dannes skjøtløst av en kabel (1a, 1b, 1c) som er anordnet viklet på en kabeltrommel (2a, 2b, 2c)

3 Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat den første viklingsfase dannes av en kabel (1a) som er anordnet viklet på en første kabeltrommel (2a), at den annen viklingsfase dannes av en kabel (1b) som er anordnet viklet på en annen kabeltrommel (2b), og at den tredje viklingsfase dannes av en kabel (1c) som er anordnet viklet på en tredje kabeltrommel (2c)

4 Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat statorviklingen dannes av kabler som har forskjellig tykkelse

5 Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat hver del av statorviklingen som tilhører én og samme viklingsfase og utgjøres av kabel som har én og samme tykkelse dannes av vindinger som er skjøtløst forbundet til hverandre

6 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat flere kabelseksjoner anordnes i en rekke i den respektive vikhngsnot radialt utenfor hverandre.

7 Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert vedat kabelseksjoner anordnes i minst to hovedsakelig parallelle rekker i den respektive vikhngsnot

8 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat statorviklingen, som sett i et tverrsnitt gjennom statorkjemen, installeres i to eller flere radialt suksessive ringformede områder (25, 26,27), hvor det respektive område har en radial forlengelse langs viklingsnøtene og dekker en fullstendig vinding rundt statorkjemen, idet de forskjellige områder suksessivt fylles med kabelseksjoner på en slik måte at et radialt ytre område (25, 26) fylles med alle de kabelseksjoner som er tiltenkt og inkluderes i dette område før et område (26, 27) som er lokalisert radialt på innsiden av det ytre område fylles med kabelseksjoner

9 Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert vedat hver viklingsfase t ett og samme område (25, 26, 27) dannes av vindinger som er skjøtløst forbundet til hverandre

10 Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karaktensert ved at de forskjellige områder (25,26, 27) fylles med kabelseksjoner av forskjellig tykkelse på en slik måte at ett og samme område bringes til å inkludere kabelseksjoner som har én og samme tykkelse

11 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat et båndformet element (47), fortrinnsvis av det samme materiale som det ytre lag av kabelen, plasseres mellom kabelen og veggene (48,49) i den respektive vikhngsnot (3) ved områdene for de aksiale ender av viklingsnoten hvor kabelen forlater viklingsnoten, for å beskytte kabelen (1)

12. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat en kabelseksjon (45) settes på plass i den tiltenkte viklingsnoten (3) ved hjelp av et stavformet element (46) som har hovedsakelig den samme utvendige diameter som den neste kabelseksjon som er tiltenkt deretter og plasseres umiddelbart på utsiden av kabelseksjonen (45), hvilket stavformede element (46) plasseres mot kabelseksjonen (45) langs kabelseksjonen etter at kabelseksjonen har blitt innsatt i viklingsnoten, hvoretter elementet (46) påvirkes med støt slik at elementet bringes til å oppta den plass i viklingsnoten som er tiltenkt den neste kabelseksjon, hvoretter elementet (46) bringes til å presse kabelseksjonen (45) ned på sin tiltenkte plass i viklingsnoten

13 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat et langstrakt element (42) av elastisk materiale, f eks i form av en slange, plasseres i rommene i viklingsnøtene mellom tilstøtende kabelseksjoner