RU2088024C1 - Rod of stator winding for high-voltage electric machine - Google Patents
Rod of stator winding for high-voltage electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2088024C1 RU2088024C1 RU93035689/07A RU93035689A RU2088024C1 RU 2088024 C1 RU2088024 C1 RU 2088024C1 RU 93035689/07 A RU93035689/07 A RU 93035689/07A RU 93035689 A RU93035689 A RU 93035689A RU 2088024 C1 RU2088024 C1 RU 2088024C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulation
- layer
- low
- resistance
- coating
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к турбогенераторам, преимущественно выполняемым на напряжение 24 кВ и выше. The present invention relates to turbine generators, mainly performed on a voltage of 24 kV and above.
Известна конструкция стержней высоковольтной обмотки, снабженных средствами защиты от скользящих разрядов. Так в патенте США N 3210461 описано наносимое на изоляцию стержня одноступенчатое эмалевое покрытие, электрические свойства которого задаются микропорошком карбида кремния (SiC) с добавкой сажи или графита. Такие покрытия надежно работают только при нормальном напряжении порядка 10 кВ. При более высоких напряжениях требуется большая длина покрытия, что увеличивает токовую нагрузку, и уже при напряжении больше 15 кВ заметно снижается термическая стабильность покрытия, на котором в ходе испытаний появляются прогары (науглероженные дорожки). A known design of the rods of the high voltage winding, equipped with protection against sliding discharges. So in US patent N 3210461 describes a single-stage enamel coating applied to the insulation of the rod, the electrical properties of which are set by micropowder of silicon carbide (SiC) with the addition of carbon black or graphite. Such coatings reliably work only at a normal voltage of about 10 kV. At higher voltages, a longer coating length is required, which increases the current load, and already at voltages of more than 15 kV the thermal stability of the coating, on which burnouts (carbonized tracks) appear during the tests, is noticeably reduced.
Известна более сложная конструкция наносимого на стержень двухступенчатого покрытия (патент США N 4207482), причем первая ступень длиной 50-100 мм выполнена из слоя с меньшим электрическим сопротивлением, чем у второй ступени. При этом для повышения термостабильности при высоких рабочих и испытательных напряжениях первая ступень усилена наложением слоя асбестовой ленты или асболавсановой ленты, пропускающей без повреждений больший ток. A more complex construction of a two-stage coating applied to the rod is known (US Pat. No. 4,207,482), the first stage being 50-100 mm long, made of a layer with lower electrical resistance than the second stage. At the same time, to increase thermal stability at high operating and test voltages, the first stage is reinforced by applying a layer of asbestos tape or asbolavsan tape, which transmits a greater current without damage.
Такое покрытие оказывается вполне работоспособным до напряжения меньше 24 кВ, но применение асбестовых материалов в настоящее время практически повсеместно запрещено по экологическим соображениям и, кроме того, эти материалы имеют повышенную гигроскопичность, что может приводить к потере регулирующих свойств покрытия, т.е. снижению его стабильности. Such a coating turns out to be fully functional up to a voltage of less than 24 kV, but the use of asbestos materials is currently almost universally prohibited for environmental reasons and, in addition, these materials have increased hygroscopicity, which can lead to a loss of the regulatory properties of the coating, i.e. reduce its stability.
Наиболее близкой к заявляемой и выбранной за прототип, является конструкция двухслойного покрытия, описанная в патенте США N 3975653 (опубликован 17.08.1976, том 949, N 3). Это покрытие предназначено для использования в машинах U ≥ 24 кВ, где испытательные напряжения изоляции стержней могут достигать величины 80 кВ и более. Closest to the claimed and selected for the prototype, is the design of the two-layer coating described in US patent N 3975653 (published 08/17/1976, volume 949, N 3). This coating is intended for use in machines U ≥ 24 kV, where the test insulation voltage of the rods can reach 80 kV or more.
Повышение термостабильности в этой конструкции достигается путем нанесения на обе ступени первого слоя покрытия, расположенные на основной изоляции стержня, дополнительного (защитного ) слоя изоляции толщиной от 0,2 до 0,5 от толщины основной изоляции. Поверх этого защитного слоя нанесен второй слой двухступенчатого покрытия, практически идентичный первому, но смещенный от него в сторону концов стержня на длину экранирующей части заземленного электрода. Благодаря введению дополнительного слоя изоляции и второго слоя покрытия происходит перераспределение токов и тепловой нагрузки между этими двумя слоями, что определяет повышение термостабильности при высоких напряжениях. The increase in thermal stability in this design is achieved by applying to both steps of the first coating layer located on the core insulation of the rod, an additional (protective) insulation layer with a thickness of 0.2 to 0.5 of the thickness of the main insulation. On top of this protective layer, a second layer of a two-stage coating is applied, almost identical to the first, but offset from it towards the ends of the rod by the length of the shielding part of the grounded electrode. Due to the introduction of an additional insulation layer and a second coating layer, currents and heat load are redistributed between these two layers, which determines an increase in thermal stability at high voltages.
Недостатками этой конструкции являются:
электрический контакт между низкоомными ступенями, расположенными в разных слоях покрытия, осуществляется с помощью слоя эмали, токонесущая способность которого сравнительно невелика. При тепловом повреждении этого контактного слоя полностью нарушается распределение токов между слоями и теряются преимущества данной конструкции;
при неизбежных вибрациях стержней возможно достаточно быстрое истирание контактного эмалевого слоя или даже отслоение и откалывание его с поверхности дополнительной изоляции;
выпечка дополнительного слоя изоляции приводит к неизбежному попаданию части связующего на уже упомянутую контактную эмаль, в результате чего, как установлено экспериментально, ее сопротивление увеличивается, а термостабильность, соответственно, уменьшается.The disadvantages of this design are:
electrical contact between low-impedance steps located in different layers of the coating is carried out using an enamel layer, the current-carrying capacity of which is relatively small. With thermal damage to this contact layer, the distribution of currents between the layers is completely disrupted and the advantages of this design are lost;
with the inevitable vibrations of the rods, abrasion of the contact enamel layer rather quickly or even peeling and chipping it off the surface of additional insulation is possible;
baking an additional layer of insulation leads to the inevitable hit of a part of the binder on the already mentioned contact enamel, as a result of which, as established experimentally, its resistance increases, and thermal stability, respectively, decreases.
Важно отметить, что ухудшение термостабильности контакта может приводить к необнаруживаемым визуально дефектам, ведущим к последующему пробою изоляции. It is important to note that the deterioration of the thermal stability of the contact can lead to visually undetectable defects leading to a subsequent breakdown of the insulation.
Задачей предполагаемого изобретения является повышение надежности покрытия стержня в машинах с номинальным напряжением ≥ 24 кВ путем увеличения термической и механической стабильности, а также износоустойчивости наиболее нагруженного током участка покрытия. The objective of the proposed invention is to increase the reliability of the coating of the rod in machines with a rated voltage of ≥ 24 kV by increasing thermal and mechanical stability, as well as the durability of the most current-loaded coating area.
Указанный технический результат достигается тем, что в стержне обмотки статора высоковольтной электрической машины, имеющем пазовую и лобовую части и содержащем медные проводники, заключенные в термореактивную изоляцию, низкоомное полупроводящее покрытие, нанесенное поверх указанной изоляции в пазовой части стержня; находящиеся в электрическом контакте с этим покрытием и частично перекрывающие его участки лобового короногасящего покрытия, а также наложенные поверх первого слоя лобового покрытия участки дополнительной изоляции и расположенный поверх участков второй слой лобового короногасящего покрытия, введенный в электрический контакт с низкоомным пазовым покрытием с помощью дополнительного низкоомного покровного слоя, указанный низкоомный покровный слой выполнен в виде манжет из стеклополотна, предварительно пропитанных низкоомным термореактивным связующим, указанные манжеты зафиксированы одним концом на участках взаимного перекрытия пазового и лобового покрытий, а другим вывернуты на слой дополнительной защитной изоляции таким образом, чтобы зона контакта ступеней во втором слое покрытия была сдвинута относительно такой же зоны в первом слое в сторону выхода из изоляции медных проводников. The specified technical result is achieved by the fact that in the stator winding rod of a high-voltage electric machine having a groove and a frontal part and containing copper conductors enclosed in thermosetting insulation, a low-resistance semiconducting coating deposited on top of the specified insulation in the groove part of the rod; being in electrical contact with this coating and partially overlapping sections of the frontal extinguishing coating, as well as sections of additional insulation superimposed on top of the first layer of the frontal coating and a second layer of frontal coronary extinguishing coating located on top of the sections, introduced into electrical contact with the low-resistance groove coating using an additional low-resistance coating layer, the specified low-resistance coating layer is made in the form of cuffs made of fiberglass, previously impregnated with low-resistance thermor with an active binder, these cuffs are fixed at one end in the areas of mutual overlapping of the groove and the frontal coverings, and the other is turned onto a layer of additional protective insulation so that the contact zone of the steps in the second coating layer is shifted relative to the same zone in the first layer towards the exit from the insulation copper conductors.
Новизна заявляемой конструкции состоит в том, что стержень снабжен двумя дополнительными манжетами из стеклополотна, предварительно пропитанного низкоомным термореактивным связующим, причем каждая из этих манжет расположена одновременно в двух слоях короногасящего покрытия, образуя термостойкую и малоизнашиваемую зону контакта. The novelty of the claimed design lies in the fact that the rod is equipped with two additional cuffs made of fiberglass, previously impregnated with a low-resistance thermosetting binder, each of these cuffs being located simultaneously in two layers of the crown-absorbing coating, forming a heat-resistant and low-wear contact zone.
Заявляемая конструкция обладает существенными отличиями, так как взаимодействие новых признаков (наличие дополнительных манжет из стеклополотна с низким электрическим сопротивлением, расположенных одновременно в двух слоях покрытий и задающих требуемый сдвиг контактных зон) с известными сообщает ей следующие новые свойства:
увеличивается термостабильность и допустимая токовая нагрузка контактного слоя;
повышается износоустойчивость и механическая прочность указанного контактного слоя;
предотвращается ухудшение начальных свойств покрытия в процессе запечки дополнительной изоляции;
обеспечивается возможность применения испытательных напряжений порядка 80 кВ, что позволяет гарантировать более высокий уровень надежности работы всей обмотки при номинальных напряжениях ≥ 24 кВ.The claimed design has significant differences, since the interaction of new features (the presence of additional cuffs from a fiberglass with low electrical resistance, located simultaneously in two coating layers and setting the required shift of the contact zones) with the known tells it the following new properties:
the thermal stability and permissible current load of the contact layer are increased;
increases the wear resistance and mechanical strength of the specified contact layer;
deterioration of the initial properties of the coating during baking of additional insulation is prevented;
it is possible to use test voltages of the order of 80 kV, which ensures a higher level of reliability of the entire winding at rated voltages ≥ 24 kV.
На фиг. 1 показан продольный разрез участка стержня с покрытием заявляемой конструкции. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a portion of a rod coated with the claimed design.
На фиг. 2 показана установка и фиксация манжеты в первом и втором слоях покрытия. In FIG. 2 shows the installation and fixation of the cuff in the first and second coating layers.
Медные проводники 1 заключены в основную изоляцию 2. Поверх изоляции 2 в пазовой части стержня нанесено низкоомное полупроводящее покрытие 3, выполненное из лака, содержащего графит или сажу. Удельное поверхностное сопротивление этого лака составляет
ρs1= 103...104 Ом.
ρ s1 = 10 3 ... 10 4 Ohms.
Частично перекрывая этот лак (зона 4), наложено более высокоомное лобовое короногасящее покрытие 5 (в первом слое) и 6 во втором. Оно выполнено из эмали на основе микропорошка карбида кремния (SiC), имеет нелинейную вольтамперную характеристику с начальным значением ρs2= 109 Ом при E 1 кВ/см.Partially overlapping this varnish (zone 4), a more high-resistance frontal quenching extinguishing coating was applied 5 (in the first layer) and 6 in the second. It is made of enamel based on silicon carbide (SiC) micropowder, has a nonlinear current-voltage characteristic with an initial value of ρ s2 = 10 9 Ohms at
На участке 4 (зоне контакта) зафиксирована манжета 7 из стеклополотна, пропитанного предварительно низкоомным термореактивным связующим (форполимером марки ЭУД-288 с добавкой 3.5 мас.ч. графита). In section 4 (contact zone), a cuff 7 of a fiberglass impregnated with a previously low-resistance thermosetting binder (prepolymer of the EUD-288 brand with the addition of 3.5 parts by weight of graphite) was fixed.
После наложения защитной дополнительной изоляции 8 часть манжеты 7 (участки 9 на фиг. 2) вывернута по стрелке 10 на нее и запечена вместе с ней таким образом, что ее правый край (фиг. 1) заходит за левый на величину L (длина экранирующего электрода). Величина L зависит от соотношения толщин изоляционных слоев (d1, d2 их диэлектрических проницаемостей (ε1, ε2) и ряда других факторов. Величина L оптимизирована экспериментально по снижению нагрева покрытия. Для наиболее типичного варианта соотношения таковы: Uн 27 кВ; d1 6,5 мм; d2 1,3 мм; εr1=5; εr2=5,5; L 20.25 мм.After protective additional insulation 8 is applied, part of the cuff 7 (sections 9 in Fig. 2) is turned in the direction of
Как следует из фиг. 2, общая длина заранее вырезанной манжеты 7 определяется по формуле:
L 2 • Lk + d2 + L где:
lk протяженность зоны контакта 4 (обычно 10.15 мм).As follows from FIG. 2, the total length of the pre-cut cuff 7 is determined by the formula:
L 2 • L k + d 2 + L where:
l k the length of the contact zone 4 (usually 10.15 mm).
Как следует из фиг. 2, манжета 7 выполнена с некоторым нахлестом. Этим обеспечивается большая эффективность барьера, которым является манжета для выходящего при опрессовке из дополнительной изоляции избыточного связующего. Для обычно применяемых размеров достаточно нахлеста 15.20 мм. As follows from FIG. 2, the cuff 7 is made with some overlap. This ensures a high barrier efficiency, which is the cuff for the excess binder coming out during pressure testing from additional insulation. For commonly used sizes, an overlap of 15.20 mm is sufficient.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035689/07A RU2088024C1 (en) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | Rod of stator winding for high-voltage electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035689/07A RU2088024C1 (en) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | Rod of stator winding for high-voltage electric machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93035689A RU93035689A (en) | 1995-12-10 |
RU2088024C1 true RU2088024C1 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=20144842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93035689/07A RU2088024C1 (en) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | Rod of stator winding for high-voltage electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2088024C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004008608A1 (en) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Otkrytoe Aktsionernoe Obshchestvo 'power Machines-Ztl, Lmz, Electrosila, Energomachexport | Stator for a high-voltage electric machine |
RU2562231C1 (en) * | 2011-10-26 | 2015-09-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | External corona shield for electrical machine |
RU2570808C1 (en) * | 2013-07-03 | 2015-12-10 | АЛЬСТОМ Риньюэбл Текнолоджиз | Protection of end winding against corona discharge |
RU2686680C2 (en) * | 2014-09-25 | 2019-04-30 | Сименс Акциенгезелльшафт | Crown protection system for the electrical machine |
US10673294B2 (en) | 2014-09-25 | 2020-06-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Corona shielding system for an electrical machine |
US10862362B2 (en) | 2014-09-25 | 2020-12-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Corona shielding system and electrical machine |
-
1993
- 1993-07-07 RU RU93035689/07A patent/RU2088024C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 3210461, кл. H 01 B 3/40, 1969. Патент США N 420782, кл. H 01 B 3/40, 1980. * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004008608A1 (en) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Otkrytoe Aktsionernoe Obshchestvo 'power Machines-Ztl, Lmz, Electrosila, Energomachexport | Stator for a high-voltage electric machine |
RU2562231C1 (en) * | 2011-10-26 | 2015-09-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | External corona shield for electrical machine |
US9543800B2 (en) | 2011-10-26 | 2017-01-10 | Siemens Aktiengesellschaft | External corona shielding for an electrical machine |
RU2570808C1 (en) * | 2013-07-03 | 2015-12-10 | АЛЬСТОМ Риньюэбл Текнолоджиз | Protection of end winding against corona discharge |
US9331540B2 (en) | 2013-07-03 | 2016-05-03 | Alstom Renewable Technologies | End winding corona protection |
RU2686680C2 (en) * | 2014-09-25 | 2019-04-30 | Сименс Акциенгезелльшафт | Crown protection system for the electrical machine |
US10673294B2 (en) | 2014-09-25 | 2020-06-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Corona shielding system for an electrical machine |
US10862362B2 (en) | 2014-09-25 | 2020-12-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Corona shielding system and electrical machine |
US11081923B2 (en) | 2014-09-25 | 2021-08-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Corona shielding system for an electrical machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2099843C1 (en) | Glow-discharge protective device for electrical machine stator winding | |
CN101393780B (en) | Cable | |
US5206485A (en) | Low electromagnetic and electrostatic field radiating heater cable | |
CN100365738C (en) | Medium voltage winding cable for electric generator, motor and transformer | |
RU2088024C1 (en) | Rod of stator winding for high-voltage electric machine | |
EP1193830A2 (en) | High voltage stator coil having low loss insulator and electrode covering and method therefor | |
US11006484B2 (en) | Shielded fluoropolymer wire for high temperature skin effect trace heating | |
CA1201337A (en) | Solid insulator and electric equipment coil using the same | |
KR100309318B1 (en) | Electromagnetic Interference Heating Cable | |
US3794752A (en) | High voltage cable system free from metallic shielding | |
US3812284A (en) | Electrical insulator having additional protective insulating portion | |
US10535448B2 (en) | Stainless steel screen and non-insulating jacket arrangement for power cables | |
US3975653A (en) | Creeping discharge and partial discharge prevention means for a coil end of a rotary electric machine | |
WO2019162757A1 (en) | Shielded fluoropolymer wire for high temperature skin effect trace heating | |
US20070252576A1 (en) | Methods and apparatus for testing power generators | |
Van Nguyen et al. | AC breakdown channel of PPLP multi-layer insulation for HTS cable | |
RU195814U1 (en) | ELECTRIC POWER CABLE | |
CA1307837C (en) | Dual wall wire having polyester fluoropolymer insulation | |
JP3029203B2 (en) | Connections and ends of cross-linked polyethylene power cables | |
RU213720U1 (en) | Power cable with two layers of paper insulation | |
GB2029630A (en) | Improvements in or relating to a conductor for a power cable | |
SU1787316A3 (en) | Tube electric heater and method of its manufacture | |
Hill | Improvements in Insulation for High-Voltage AC. Generators | |
WO2016111204A1 (en) | Coil for rotary electric machine | |
US3899705A (en) | Shrink-ring commutator segment assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050708 |