RU2088024C1 - Rod of stator winding for high-voltage electric machine - Google Patents

Rod of stator winding for high-voltage electric machine Download PDF

Info

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
Application number
RU93035689/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93035689A (en
Inventor
В.О. Коган
Н.П. Алишева
В.В. Петров
И.А. Кади
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Электросила"
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 Акционерное общество открытого типа "Электросила" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Электросила"
Priority to RU93035689/07A priority Critical patent/RU2088024C1/en
Publication of RU93035689A publication Critical patent/RU93035689A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2088024C1 publication Critical patent/RU2088024C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electric engineering, in particular, generators which output 24 kW and more. SUBSTANCE: rod has slot and front parts and contains copper conductors which are located in temperature-hardening insulation, low-resistance semiconductor cover which is deposited over insulation in slot part of rod, pieces of layer of front corona-quenching cover. Said pieces contact low- resistance cover and partly overlap it. In addition device has protection insulation layer which is applied over pieces of layer of front corona-quenching cover. Said insulation layer contacts low- resistance slot cover using additional low-resistance jacket which is made from cups of glass fiber fabric which is preliminary treated with low-resistance temperature-hardening binder. Said cups in region of entrance of copper conductors to insulation are fixed in regions of mutual overlap of slot and front covers which are located in first of covers. Said cups in region of slot part are turned over layer of additional protection insulation so that cup edge is shifted towards rod ends with respect to region of mutual overlap in first layer. EFFECT: increased reliability of cover and insulation due increased temperature and mechanical stability, decreased wearing of most loaded part of cover. 2 dwg

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.
Copper conductors 1 are enclosed in the main insulation 2. On top of the insulation 2 in the groove part of the rod is applied a low-impedance semi-conductive coating 3 made of varnish containing graphite or soot. The surface resistivity of this varnish is
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 E 1 kV / cm.

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 arrow 10 onto it and baked together with it so that its right edge (Fig. 1) extends beyond the left by the value L (length of the shield electrode) ) The value of L depends on the ratio of the thicknesses of the insulating layers (d 1 , d 2 of their dielectric permittivities (ε 1 , ε 2 ) and a number of other factors. The value of L is experimentally optimized to reduce the heating of the coating. For the most typical variant of the ratio, these are: U n 27 kV; d 1 6.5 mm; d 2 1.3 mm; ε r1 = 5; ε r2 = 5.5; L 20.25 mm.

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)

Стержень обмотки статора высоковольтной электрической машины, имеющий пазовую и лобовые части, содержащий медные проводники, заключенные в термореактивную изоляцию, низкоомное полупроводящее покрытие, нанесенное поверх указанной изоляции в пазовой части стержня, находящийся в электрическом контакте с этим покрытием и частично перекрывающий его первый слой лобового короногасящего покрытия, дополнительную защитную изоляцию, нанесенную поверх лобового короногасящего покрытия, и расположенный поверх дополнительной защитной изоляции второй слой лобового короногасящего покрытия, находящийся в электрическом контакте с низкоомным полупроводящим покрытием с помощью дополнительного низкоомного покровного слоя, отличающийся тем, что указанный низкоомный покровный слой выполнен в виде манжет из стеклополотна, пропитанного низкоомным термореактивным связующим, указанные манжеты со стороны выхода из изоляции медных проводников зафиксированы на зонах взаимного перекрытия пазового низкоомного полупроводящего покрытия и первого слоя лобового короногасящего покрытия, а со стороны пазовой части вывернуты на дополнительную защитную изоляцию таким образом, чтобы край манжеты был сдвинут в сторону концов стержня относительно зоны взаимного перекрытия. The stator winding rod of a high-voltage electric machine, having a groove and frontal parts, containing copper conductors enclosed in thermosetting insulation, a low-resistance semi-conductive coating deposited on top of the specified insulation in the groove of the rod, in electrical contact with this coating and partially overlapping the first layer of the frontal extinguishing coverings, additional protective insulation applied on top of the frontal extinguishing coating, and located on top of additional protective insulation the second layer of the frontal extinguishing coating, in electrical contact with the low-resistance semiconductor coating using an additional low-resistance coating layer, characterized in that said low-resistance coating layer is made in the form of cuffs made of fiberglass impregnated with a low-resistance thermosetting binder, these cuffs on the output side of the insulation of copper conductors fixed on the zones of mutual overlap of the groove low resistance semi-conductive coating and the first layer of the frontal quenching blanket, and from the groove part, they are turned to additional protective insulation so that the edge of the cuff is shifted towards the ends of the rod relative to the zone of mutual overlap.
RU93035689/07A 1993-07-07 1993-07-07 Rod of stator winding for high-voltage electric machine RU2088024C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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