RU2700682C1 - Подтверждение электрического перенапряжения - Google Patents

Подтверждение электрического перенапряжения Download PDF

Info

Publication number
RU2700682C1
RU2700682C1 RU2018146796A RU2018146796A RU2700682C1 RU 2700682 C1 RU2700682 C1 RU 2700682C1 RU 2018146796 A RU2018146796 A RU 2018146796A RU 2018146796 A RU2018146796 A RU 2018146796A RU 2700682 C1 RU2700682 C1 RU 2700682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrical
conductive
conductive strip
electric
conductive strips
Prior art date
Application number
RU2018146796A
Other languages
English (en)
Inventor
Янис ХЕЛЛЕР
Тобиас КАТЦЕНБЕРГЕР
Бастиан ПЛОХМАНН
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Application granted granted Critical
Publication of RU2700682C1 publication Critical patent/RU2700682C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346—Testing of armature or field windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • H02H3/22—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage of short duration, e.g. lightning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами. Подтверждающее устройство (1) включает в себя изготовленную из электрически изолирующего материала основы основу (5) для проводящих полосок, по меньшей мере две нанесенные на расстоянии друг от друга на основу (5) для проводящих полосок проводящие полоски (7-11) и измерительное устройство (13) для регистрации электрического сопротивления первой проводящей полоски (7). Каждый электрический провод (3, 4) электрически соединен с по меньшей мере одной из проводящих полосок (7-11). Проводящие полоски (7-11) выполнены и расположены таким образом, что заданное перенапряжение между электрическими проводами (3, 4) вызывает изменяющий электрическое сопротивление первой проводящей полоски (7) частичный разряд (15) между первой проводящей полоской (7) и проводящей полоской (8-11), которая электрически соединена с одним из двух электрических проводов (3, 4). 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение касается подтверждающего устройства и способа подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами.
Перенапряжения между изолированными электрическими проводами могут, в частности, ухудшать изоляцию проводов. Изоляция имеет обычно технологически обусловленным образом дефекты в виде пор и зазоров, имеющих протяженности в микрометровом-миллиметровом диапазоне. Перенапряжения могут обусловливать в изоляции частичные разряды, которые вследствие чаще всего более низкой диэлектрической проницаемости, прежде всего, в таких дефектах, по закону Пашена воспламеняются, начиная с некоторой силы электрического поля вследствие лавинообразного эффекта носителей заряда. Вследствие таких частичных разрядов изоляция, прежде всего в области дефектов, постепенно ухудшается, пока не произойдет выход изоляции из строя.
Например, такие повреждения изоляций электрических проводов возникают во вращающихся электрических машинах, которые эксплуатируются с преобразователями или в условиях питания посредством преобразователей. Преобразователь создает, как правило, прямоугольное или ступенчатое напряжение преобразователя. Вследствие крутых переходов такого напряжения преобразователя спектр Фурье напряжения преобразователя имеет спектральные составляющие, которые вызывают напряжения на обмотке возбуждения питаемой преобразователем электрической машины, на которые изоляция обмотки возбуждения не рассчитана, и которые могут вышеописанным образом повреждать изоляцию.
Качество и состояние изоляции обмотки возбуждения вращающейся электрической машины, как правило, не могут констатироваться количественно, так что не может прогнозироваться полный выход из строя вследствие обусловленного повреждением изоляции электрического пробоя, например, между обмотками возбуждения двух разных фаз машины или между обмоткой возбуждения и заземленным проводом.
В основе изобретения лежит задача, указать подтверждающее устройство и способ подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами, которые, в частности, пригодны для подтверждения перенапряжений в электрических машинах.
Задача в соответствии с изобретением решается с помощью подтверждающего устройства с признаками п.1 формулы изобретения, электрической машины с признаками п.14 формулы изобретения и способа с признаками п.16 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Предлагаемое изобретением подтверждающее устройство для подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами включает в себя изготовленную из электрически изолирующего материала основы основу для проводящих полосок, по меньшей мере две нанесенные на расстоянии друг от друга на основу для проводящих полосок проводящие полоски и измерительное устройство для регистрации электрического сопротивления первой проводящей полоски. Каждый электрический провод электрически соединен с по меньшей мере одной из проводящих полосок, и ни одна проводящая полоска электрически не соединена с двумя электрическими проводами. Проводящие полоски выполнены и расположены таким образом, что заданное перенапряжение между электрическими проводами вызывает изменяющий электрическое сопротивление первой проводящей полоски частичный разряд между первой проводящей полоской и проводящей полоской, которая электрически соединена с одним из двух электрических проводов.
Предлагаемое изобретением подтверждающее устройство позволяет подтверждать перенапряжение, при этом вследствие перенапряжения изменяется электрическое сопротивление проводящей полоски, так что перенапряжение может подтверждаться путем измерения этого электрического сопротивления. При этом изобретение использует то, что электрическое сопротивление выполненной надлежащим образом проводящей полоски может изменяться вследствие частичного разряда. Соответственно этому в соответствии с изобретением для подтверждения перенапряжения при перенапряжении инициируется частичный разряд, который изменяет электрическое сопротивление проводящей полоски подтверждающего устройства. В частности, изобретение позволяет обнаруживать перенапряжения на обмотках катушек электрической машины без необходимости отключать или открывать машину. Благодаря этому при текущей эксплуатации машины могут своевременно распознаваться перенапряжения, которые могут приводить к повреждениям изоляций обмоток катушек и в итоге к полному выходу из строя машины.
Один из вариантов осуществления изобретения предусматривает, что первая проводящая полоска расположена между двумя проводящими полосками, которые электрически соединены каждая с одним из двух электрических проводов, и на расстоянии от этих проводящих полосок, и электрически не соединена с одним из двух электрических проводов. При этом варианте осуществления изобретения та проводящая полоска, электрическое сопротивление которой измеряется и используется для подтверждения перенапряжения, не соединена ни с одним из электрических проводов, между которыми должно обнаруживаться перенапряжение. Это предпочтительно, в частности, когда между электрическими проводами подается высокое напряжение, так как измерительное устройство при этом варианте осуществления электрически не соединено ни с одним из электрических проводов, и поэтому не приходит в контакт с высоким напряжением.
Один из альтернативных вышеназванным вариантам осуществления вариантов осуществления изобретения предусматривает, что первая проводящая полоска электрически соединена с одним из двух электрических проводов. При этом варианте осуществления та проводящая полоска, электрическое сопротивление которой измеряется и используется для подтверждения перенапряжения, соединена с одним из электрических проводов, между которыми должно обнаруживаться перенапряжение. В отличие от вышеназванных вариантов осуществления изобретения, при этом может уменьшаться количество проводящих полосок подтверждающего устройства, и подтверждающее устройство может выполняться более компактным и менее дорогим.
Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что проводящие полоски изготовлены из композитного материала, который включает в себя электрически непроводящую полимерную матрицу и заделанный в нее наполнитель, благодаря которому композитный материал обладает электрической проводимостью. Наполнитель имеет, например, обладающие электрической проводимостью частицы наполнителя, которые занимают места в решетке решетки, образованной полимерной матрицей, с вероятностью, которая больше порога перколяции, выше которого композитный материал обладает электрической проводимостью, при этом электрическая проводимость частиц наполнителя уменьшается вследствие воздействующего на частицы наполнителя частичного разряда. Наполнитель содержит, например, обладающий электронной проводимостью оксид металла, слюду с покрытием или без покрытия, кварцевую муку, сажу, графит и/или металл. В частности, наполнитель может содержать диоксид олова с примесью антимония и/или оксид олова с примесью фтора или индия. Полимерная матрица изготовлена, например, из химически сшитого дюропласта или из термопласта. Эти варианты осуществления изобретения позволяют реализовать проводящие полоски, электрическое сопротивление которых повышается вследствие частичных разрядов, при этом проводящие полоски изготавливаются из надлежащего заделанного в полимерную матрицу наполнителя. Например, частицы наполнителя из диоксида олова с примесью антимония при их изготовлении самопроизвольно образуют кислородные дефекты, которые действуют как доноры носителей заряда и способствуют хорошей электрической проводимости наполнителя. Обусловленный перенапряжением частичный разряд локально нагревает наполнитель и вызывает локальное образование озона. Вследствие подъема температуры и возникающего озона поверхностные краевые слои частиц наполнителя окисляются кислородными дефектами. При этом количество кислородных дефектов в наполнителе уменьшается, и электрическая проводимость композитного материала уменьшается или, соответственно, электрическое сопротивление композитного материала повышается. Соответствующее относится к другим наполнителям из обладающего электронной проводимостью оксида металла, который имеет надлежащие примеси для улучшения его электрической проводимости, например, химического элемента, порядковый номер которого в периодической системе элементов на одну единицу выше, чем порядковый номер металла этого оксида металла. Частицы наполнителя из сажи, графита или металла не образуют при частичных разрядах поверхностных краевых слоев вышеописанного вида, а окисляются при частичных разрядах и при этом теряют свою электрическую проводимость, так что электрическое сопротивление композитного материала повышается и в этом случае.
Один из альтернативных вышеназванным вариантам осуществления вариантов осуществления изобретения предусматривает, что проводящие полоски изготовлены из обладающего электрической проводимостью полимерного материала, например, из полианилина (PANI) или из поли(3,4-этилендиокситиофен)-полистиролсульфоната (PEDOT:PSS). Такие полимерные материалы также пригодны в качестве материалов для изготовления проводящих полосок, так как их электрическая проводимость уменьшается или разрушается частичными разрядами.
Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что проводящие полоски имеют каждая толщину примерно 100 мкм и электрическое поверхностное сопротивление, которое составляет перед частичным разрядом по большей мере 100 кОм. Этот вариант осуществления учитывает, что при изготовлении проводящих полосок, например, путем нанесения печати на основу для проводящих полосок, требуется растворитель, который после нанесения проводящей полоски испаряется. При слишком большой толщине проводящих полосок испарение растворителя приводит к трещинам или порам в проводящих полосках, которые ухудшают из качество. Толщина примерно 100 мкм является характерным значением, при котором проводящие полоски обладают достаточной электрической проводимостью и не ухудшаются при испарении растворителя. Под называемым также квадратным сопротивлением электрическим поверхностным сопротивлением обладающего электрической проводимостью слоя понимается его удельное сопротивление для определенной толщины слоя. Электрическое поверхностное сопротивление по большей мере 100 кОм при толщине проводящей полоски примерно 100 мкм предпочтительно, так как в ином случае существенная часть перенапряжения уже снимается в проводящих полосках.
Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что основа для проводящих полосок выполнена в виде пластинки или в виде пленки. Этот вариант осуществления изобретения позволяет просто и гибко применять и монтировать подтверждающее устройство.
Другой вариант осуществления изобретения предусматривает, что по меньшей мере один из двух электрических проводов электрически соединен с несколькими проводящими полосками, причем эти проводящие полоски выполнены и расположены таким образом, что разные заданные перенапряжения между электрическими проводами вызывают частичные разряды между первой проводящей полоской и разным количеством проводящих полосок, которые электрически соединены каждая с одним из двух электрических проводов. Этот вариант осуществления изобретения позволяет применять одно и то же подтверждающее устройство для подтверждения разных перенапряжений.
Предлагаемая изобретением электрическая машина имеет предлагаемое изобретением подтверждающее устройство для подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами, при этом один из электрических проводов представляет собой одну обмотку катушки электрической машины, а другой электрический провод представляет собой другую обмотку катушки электрической машины или заземленный провод. Электрическая машина представляет собой, например, вращающуюся электрическую машину или трансформатор. Преимущества такой электрической машины вытекаю из вышеназванных преимуществ предлагаемого изобретением подтверждающего устройства.
При предлагаемом изобретением способе подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами с помощью предлагаемого изобретением подтверждающего устройства каждый электрический провод электрически соединяется с по меньшей мере одной проводящей полоской подтверждающего устройства. Далее, измеряется электрическое сопротивление первой проводящей полоски подтверждающего устройства, и делается заключение об электрическом перенапряжении между электрическими проводами, когда электрическое сопротивление первой проводящей полоски принимает соответствующее перенапряжению значение сопротивления. Предлагаемый изобретением способ позволяет подтверждать электрическое перенапряжение между двумя электрическими проводами посредством предлагаемого изобретением подтверждающего устройства путем регистрации электрического сопротивления одной проводящей полоски подтверждающего устройства.
В частности, этот способ может предпочтительно применяться для подтверждения электрического перенапряжения на обмотке катушки электрической машины, в частности вращающейся электрической машины или трансформатора. При этом один из электрических проводов представляет собой одну обмотку катушки электрической машины, а другой электрический провод представляет собой другую обмотку катушки электрической машины или заземленный провод.
Вышеописанные свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также каким образом они достигаются, становятся яснее и отчетливее понятны в связи со следующим описанием примеров осуществления, которые поясняются подробнее со ссылкой на чертежи. При этом показано:
фиг.1: первый пример осуществления подтверждающего устройства для подтверждения электрического перенапряжения;
фиг.2: схематично две частицы заделанного в полимерную матрицу наполнителя и энергетические зоны наполнителя;
фиг.3: второй пример осуществления подтверждающего устройства для подтверждения электрического перенапряжения;
фиг.4: третий пример осуществления подтверждающего устройства для подтверждения электрического перенапряжения.
Соответствующие друг другу части снабжены на фигурах одними и теми же ссылочными обозначениями.
На фиг.1 показан первый пример осуществления подтверждающего устройства 1 для подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами 3, 4. Подтверждающее устройство 1 включает в себя основу 5 для проводящих полосок, три нанесенные на основу 5 для проводящих полосок проводящие полоски 7, 8, 9 и измерительное устройство 13 для регистрации электрического сопротивления первой проводящей полоски 7.
Основа 5 для проводящих полосок изготовлена из электрически изолирующего материала основы, который служит подложкой для проводящих полосок 7, 8, 9 и выполнена в виде пластинки или в виде пленки.
Первая проводящая полоска 7 расположена между второй проводящей полоской 8 и третьей проводящей полоской 9 и на расстоянии от второй проводящей полоски 8 и третьей проводящей полоски 9. Оба конца первой проводящей полоски 7 соединены с измерительным устройством 13.
Вторая проводящая полоска 8 и третья проводящая полоска 9 проходят каждая перпендикулярно первой проводящей полоске 7. Обращенный к первой проводящей полоске 7 конец второй проводящей полоски 8 и обращенный к первой проводящей полоске 7 конец третьей проводящей полоски 9 выполнены каждый круглыми.
Вторая проводящая полоска 8 электрически соединена с первым электрическим проводом 3 и поэтому лежит на том же самом электрическом потенциале, что и первый электрический провод 3.
Третья проводящая полоска 9 электрически соединена со вторым электрическим проводом 4 и поэтому лежит на том же самом электрическом потенциале, что и второй электрический провод 4.
Проводящие полоски 7, 8, 9 выполнены и расположены таким образом, что заданное перенапряжение между электрическими проводами 3, 4 вызывает между первой проводящей полоской 7 и второй проводящей полоской 8 и/или между первой проводящей полоской 7 и третьей проводящей полоской 9 частичный разряд 15, который изменяет электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 на соответствующее перенапряжению значение сопротивления. Для подтверждения перенапряжения измеряется электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 и делается заключение об электрическом перенапряжении, когда электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 принимает это значение сопротивления.
Например, проводящие полоски 7, 8, 9 изготовлены из композитного материала 17, который включает в себя электрически непроводящую полимерную матрицу 19 и заделанный в нее наполнитель 21, благодаря которому композитный материал 17 обладает электрической проводимостью.
На фиг.2 схематично показано схематично показана структура одного из примеров осуществления выполненного таким образом композитного материала 17. Полимерная матрица 19 изготовлена из химически сшитого дюропласта или из термопласта. Например, полимерная матрица 19 выполнена из эпоксида, силикона, полиуретана или полиэфиримида.
Наполнитель 21 имеет обладающие электрической проводимостью частицы 23 наполнителя, которые занимают места в решетке решетки, образованной полимерной матрицей 19, с вероятностью, которая больше порога перколяции, выше которого композитный материал 17 обладает электрической проводимостью. То есть частицы 23 наполнителя образуют в полимерной матрице 19 взаимосвязанную сеть частиц, благодаря которой композитный материал 17 обладает электрической проводимостью.
Наполнитель 21 представляет собой, например, обладающий электронной проводимостью оксид металла, имеющий примеси химического элемента, порядковый номер которого в периодической системе элементов на единицу выше, чем порядковый номер металла этого оксида металла. Например, наполнитель 21 представляет собой диоксид олова с примесью антимония, оксид хрома с примесью марганца, оксид железа с примесью кобальта или оксид кобальта с примесью никеля. Такие наполнители 21 при их изготовлении самопроизвольно образуют кислородные дефекты, которые действуют как доноры носителей заряда и способствуют хорошей электрической проводимости наполнителя 21. Обусловленный перенапряжением частичный разряд локально нагревает наполнитель 21 и вызывает локальное образование озона. Вследствие подъема температуры и возникшего озона окисляются поверхностные краевые слои 25 частиц 23 наполнителя, которые имеют кислородные дефекты. Благодаря этому количество кислородных дефектов в наполнителе 21 уменьшается, и электрическая проводимость композитного материала 17 уменьшается или, соответственно, электрическое сопротивление композитного материала17 повышается.
На фиг.2 наглядно и схематично показано изображение сечения двух соприкасающихся частиц 23 наполнителя, которые состоят из имеющего примеси антимония диоксида цинка в качестве наполнителя 21 и имеют окисленные вследствие частичного разряда поверхностные краевые слои 25. Далее, на фиг.2 показаны кривые верхнего предела EV валентной зоны, нижнего предела EL зоны проводимости и энергии EF Ферми наполнителя 21 вдоль частиц 23 наполнителя. Вследствие окисления частиц 23 наполнителя верхний предел EV валентной зоны и нижний предел EL зоны проводимости повышаются в контактной области 27, в которой поверхностные краевые слои 25 частиц 23 наполнителя примыкают друг к другу. Поэтому в контактной области 27 образуется потенциальный барьер для электронов 29 в зоне проводимости, который повышает электрическое сопротивление композитного материала 17.
Но вместо одного из вышеназванных материалов наполнитель 21 может также представлять собой другой материал, например, обладающий электронной проводимостью оксид металла без примеси, обладающий электронной проводимостью оксид металла с примесью фтора, слюду с покрытием или без покрытия, кварцевую муку, сажу, графит и/или металл, например, медь. В случае, когда наполнитель 21 представляет собой медь, частицы 23 наполнителя представляют собой, например, медные хлопья. Частицы 23 наполнителя из сажи, графита и/или металла не образуют при частичных разрядах поверхностных краевых слоев 25 вышеописанного вида, а окисляются при частичных разрядах и при этом теряют свою электрическую проводимость, так что электрическое сопротивление композитного материала 17 повышается.
Альтернативно или дополнительно проводящие полоски 7, 8, 9 вместо одного из вышеназванных композитных материалов 17 могут быть изготовлены из обладающего электрической проводимостью полимерного материала, например, из полианилина (ПАНИ) или из поли(3,4-этилендиокситиофен)-полистиролсульфоната (PEDOT:PSS), электрическая проводимость которого уменьшается или разрушается частичными разрядами.
На фиг.3 показан второй пример осуществления подтверждающего устройства 1 для подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами 3, 4. Этот пример осуществления отличается от показанного на фиг.1 примера осуществления тем, что на основу 5 для проводящих полосок нанесены только две проводящие полоски 7, 8. При этом первая проводящая полоска 7 электрически соединена с первым электрическим проводом 3, а вторая проводящая полоска 8 электрически соединена со вторым электрическим проводом 4. Первая проводящая полоска 7 электрически соединена, кроме того, с измерительным устройством 13 для регистрации электрического сопротивления первой проводящей полоски 7.
Проводящие полоски 7, 8 выполнены и расположены таким образом, что заданное перенапряжение между двумя электрическими проводами 3, 4 вызывает частичный разряд 15 между первой проводящей полоской 7 и второй проводящей полоской 8, который изменяет электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 на соответствующее перенапряжению значение сопротивления.
Для подтверждения перенапряжения измеряется электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 и делается заключение о перенапряжении, когда электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 принимает это значение сопротивления.
На фиг.4 показан третий пример осуществления подтверждающего устройства 1 для подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами 3, 4. Этот пример осуществления отличается от показанного на фиг.1 примера осуществления тем, что на основу 5 для проводящих полосок на расстоянии друг от друга нанесены пять проводящих полосок 7-11.
Первая проводящая полоска 7 проходит примерно в середине основы 5 для проводящих полосок между двумя противоположными краями основы 5 для проводящих полосок. Оба конца первой проводящей полоски 7 соединены с измерительным устройством 13 для регистрации электрического сопротивления первой проводящей полоски 7.
Вторая проводящая полоска 8 и четвертая проводящая полоска 10 электрически соединены с первым электрическим проводом 3 и проходят перпендикулярно первой проводящей полоске 7 на первой стороне первой проводящей полоски 7. Обращенные к первой проводящей полоске 7 концы второй проводящей полоски 8 и четвертой проводящей полоски 10 выполнены каждый круглыми и находятся на отличающихся друг от друга расстояниях от первой проводящей полоски 7.
Третья проводящая полоска 9 и пятая проводящая полоска 11 электрически соединены со вторым электрическим проводом 4 и проходят перпендикулярно первой проводящей полоске 7 на противоположной первой стороне второй стороне первой проводящей полоски 7. Обращенные к первой проводящей полоске 7 концы третьей проводящей полоски 9 и пятой проводящей полоски 11 выполнены каждый круглыми и находятся на отличающихся друг от друга расстояниях от первой проводящей полоски 7.
В показанном на фиг.4 примере осуществления расстояния до обращенных к первой проводящей полоске 7 концов второй проводящей полоски 8 и третьей проводящей полоски 9 равны, и расстояния до обращенных к первой проводящей полоске 7 концов четвертой проводящей полоски 10 и пятой проводящей полоски 11 тоже равны.
Проводящие полоски 7-11 выполнены и расположены таким образом, что заданное первое перенапряжение между электрическими проводами 3, 4, как показано на фиг.4, вызывает частичные разряды 15 между первой проводящей полоской 7 и второй проводящей полоской 8 и/или между первой проводящей полоской 7 и третьей проводящей полоской 9, и что заданное второе перенапряжение между электрическими проводами 3, 4, которое больше, чем первое перенапряжение, дополнительно вызывает частичные разряды 15 между первой проводящей полоской 7 и четвертой проводящей полоской 10 и/или между первой проводящей полоской 7 и пятой проводящей полоской 11, причем вызываемые первым перенапряжением частичные разряды изменяют электрическое сопротивление первой проводящей полоски 17 на соответствующее первому перенапряжению первое значение сопротивления, а вызываемые вторым перенапряжением частичные разряды изменяют электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 на соответствующее второму перенапряжению второе значение сопротивления, которое больше первого значения сопротивления. Для подтверждения перенапряжений измеряется электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7. Заключение о первом перенапряжении делается, когда электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 принимает первое значение сопротивления. Заключение о втором перенапряжении делается, когда электрическое сопротивление первой проводящей полоски 7 принимает второе значение сопротивления.
Поэтому с помощью показанного на фиг.4 подтверждающего устройства 1 могут подтверждаться два разных перенапряжения. Путем повышения количества проводящих полосок 8-11, находящихся на разных расстояниях от первой проводящей полоски 7, показанный на фиг.4 пример осуществления может модифицироваться в том отношении, что может подтверждаться еще большее количество разных перенапряжений.
Проводящие полоски 7-11 показанных на фиг.3 и 4 примеров осуществления изготовлены каждая из материалов, которые были названы в приведенном выше описании показанного на фиг.1 примера осуществления. Проводящие полоски 7-11 показанных на фиш.1, 3 и 4 примеров осуществления имеют, например, каждая толщину примерно 100 мкм и электрическое поверхностное сопротивление, которое составляет перед частичным разрядом по большей мере 100 кОм. Проводящие полоски 7-11 наносятся на основу 5 для проводящих полосок, например, путем шелкографии.
Описанные с помощью фигур подтверждающие устройства 1 пригодны, в частности, для подтверждения перенапряжений в электрической машине, в частности вращающейся электрической машине или трансформаторе. При этом по меньшей мере один из электрических проводов 3, 4 представляет собой обмотку катушки электрической машины. Например, оба электрических провода 3, 4 представляют собой обмотки возбуждения двух разных фаз многофазной вращающейся электрической машины, или один из двух электрических проводов 3, 4 представляет собой обмотку возбуждения вращающейся электрической машины, а другой электрический провод 3, 4 представляет собой заземленный провод, или один из двух электрических проводов 3, 4 представляет собой первичную обмотку или вторичную обмотку трансформатора, а другой электрический провод 3,4 представляет собой заземленный провод. При этом обмотка катушки электрической машины на конце обмотки или внутри обмотки катушки может быть электрически соединена с по меньшей мере одной проводящей полоской 7-11. Например, проводящая полоска 7-11 электрически соединяется с электрическим проводом 3, 4 через клемму клеммной коробки или распределительного шкафа. Подтверждающее устройство 1 показанного на фиг.4 вида может применяться для электрических машин отличающихся друг от друга классов мощности для подтверждения перенапряжений, которые соответствуют каждое одному классу мощности.
Хотя изобретение было более подробно проиллюстрировано и описано в деталях на предпочтительных примерах осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты без выхода из объема охраны изобретения.

Claims (25)

1. Подтверждающее устройство (1) для подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами (3, 4), подтверждающее устройство (1), включающее в себя
- изготовленную из электрически изолирующего материала основы основу (5) для проводящих полосок;
- по меньшей мере две нанесенные на расстоянии друг от друга на основу (5) для проводящих полосок проводящие полоски (7-11);
- и измерительное устройство (13) для регистрации электрического сопротивления первой проводящей полоски (7);
- при этом каждый электрический провод (3, 4) электрически соединен с по меньшей мере одной из проводящих полосок (7-11), ни одна проводящая полоска (7-11) электрически не соединена с двумя электрическими проводами (3, 4), и проводящие полоски (7-11) выполнены и расположены таким образом, что заданное перенапряжение между электрическими проводами (3, 4) вызывает изменяющий электрическое сопротивление первой проводящей полоски (7) частичный разряд (15) между первой проводящей полоской (7) и проводящей полоской (8-11), которая электрически соединена с одним из двух электрических проводов (3, 4).
2. Подтверждающее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что первая проводящая полоска (7) расположена между двумя проводящими полосками (8-11), которые электрически соединены каждая с одним из двух электрических проводов (3, 4), и расположена на расстоянии от этих проводящих полосок (8-11), и электрически не соединена с одним из двух электрических проводов (3, 4).
3. Подтверждающее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что первая проводящая полоска (7) электрически соединена с одним из двух электрических проводов (3, 4).
4. Подтверждающее устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что проводящие полоски (7-11) изготовлены из композитного материала (17), который включает в себя электрически непроводящую полимерную матрицу (19) и заделанный в нее наполнитель (21), благодаря которому композитный материал (17) обладает электрической проводимостью.
5. Подтверждающее устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что наполнитель (21) имеет обладающие электрической проводимостью частицы (23) наполнителя, которые занимают места в решетке решетки, образованной полимерной матрицей (19), с вероятностью, которая больше порога перколяции, выше которого композитный материал (17) обладает электрической проводимостью, при этом электрическая проводимость частиц (23) наполнителя уменьшается вследствие воздействующего на частицы (23) наполнителя частичного разряда (15).
6. Подтверждающее устройство (1) по п.4 или 5, отличающееся тем, что наполнитель (21) содержит, например, обладающий электронной проводимостью оксид металла, слюду с покрытием или без покрытия, кварцевую муку, сажу, графит и/или металл.
7. Подтверждающее устройство (1) по п.4 или 5, отличающееся тем, что наполнитель (23) содержит диоксид олова с примесью антимония и/или оксид олова с примесью фтора или индия.
8. Подтверждающее устройство (1) по одному из пп.4-7, отличающееся тем, что полимерная матрица (19) изготовлена из химически сшитого дюропласта или из термопласта.
9. Подтверждающее устройство (1) по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что проводящие полоски (7-11) изготовлены из обладающего электрической проводимостью полимерного материала.
10. Подтверждающее устройство (1) по п.9, отличающееся тем, что проводящие полоски (7-11) изготовлены из полианилина или из поли(3,4-этилендиокситиофен)-полистиролсульфоната.
11. Подтверждающее устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что проводящие полоски (7-11) имеют, каждая, толщину примерно 100 мкм и электрическое поверхностное сопротивление, которое составляет перед частичным разрядом (15) по большей мере 100 кОм.
12. Подтверждающее устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что основа (5) для проводящих полосок выполнена в виде пластинки или в виде пленки.
13. Подтверждающее устройство (1) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один из двух электрических проводов (3, 4) электрически соединен с несколькими проводящими полосками (7-11), причем эти проводящие полоски (7-11) выполнены и расположены таким образом, что разные заданные перенапряжения между электрическими проводами (3, 4) вызывают частичные разряды (15) между первой проводящей полоской (7) и разным количеством проводящих полосок (8-11), которые электрически соединены каждая с одним из двух электрических проводов (3, 4).
14. Электрическая машина, имеющая выполненное по одному из предыдущих пунктов подтверждающее устройство (1) для подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами (3, 4), при этом один из электрических проводов (3, 4) представляет собой одну обмотку катушки электрической машины, а другой электрический провод (3, 4) представляет собой другую обмотку катушки электрической машины или заземленный провод.
15. Электрическая машина по п.14, отличающаяся тем, что эта электрическая машина представляет собой вращающуюся электрическую машину или трансформатор.
16. Способ подтверждения электрического перенапряжения между двумя электрическими проводами (3, 4) с помощью выполненного по одному из пп.1-13 подтверждающего устройства (1), при этом
- каждый электрический провод (3, 4) электрически соединяется с по меньшей мере одной проводящей полоской (7-11) подтверждающего устройства (1);
- измеряется электрическое сопротивление первой проводящей полоски (7) подтверждающего устройства (1);
- и делается заключение об электрическом перенапряжении между электрическими проводами (3, 4), когда электрическое сопротивление первой проводящей полоски (7) принимает соответствующее перенапряжению значение сопротивления.
17. Способ по п.16, при этом один из электрических проводов (3, 4) представляет собой одну обмотку катушки электрической машины, а другой электрический провод (3, 4) представляет собой другую обмотку катушки электрической машины или заземленный провод.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что электрическая машина представляет собой вращающуюся электрическую машину или трансформатор.
RU2018146796A 2017-12-29 2018-12-27 Подтверждение электрического перенапряжения RU2700682C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17211117.1A EP3505943B1 (de) 2017-12-29 2017-12-29 Nachweisen einer elektrischen überspannung
EPEP17211117 2017-12-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700682C1 true RU2700682C1 (ru) 2019-09-19

Family

ID=60942875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018146796A RU2700682C1 (ru) 2017-12-29 2018-12-27 Подтверждение электрического перенапряжения

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10908217B2 (ru)
EP (1) EP3505943B1 (ru)
CN (1) CN109991467B (ru)
BR (1) BR102018077413A2 (ru)
RU (1) RU2700682C1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3462182A1 (de) * 2017-09-28 2019-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Passive komponente zum nachweis elektrischer überbeanspruchung in elektrisch rotierenden maschinen
EP4270024A1 (de) 2022-04-27 2023-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Sensorsystem für eine elektrische maschine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7990156B1 (en) * 2006-08-23 2011-08-02 Watkins Jr Kenneth S Method and apparatus for measuring degradation of insulation of electrical power system devices
RU137432U1 (ru) * 2013-09-20 2014-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" Устройство защиты, измерения, диагностики и управления линий передач
US20150066399A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 Nidec-Read Corporation Testing Apparatus

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4004445A1 (de) * 1990-02-14 1991-08-22 Schenck Ag Carl Ankerwiderstandsmessung an reihenschluss-gleichstrommaschinen
US6266219B1 (en) * 1998-06-02 2001-07-24 Pass & Seymour, Inc. Combination ground fault and arc fault circuit interrupter
DE10136617C1 (de) * 2001-07-17 2002-10-10 Siemens Ag Überspannungsableiter zum Einsatz in Energieübertragungsnetzen
JP4061965B2 (ja) * 2002-05-14 2008-03-19 ソニー株式会社 電池容量算出方法
DE102005009163B4 (de) * 2005-02-25 2013-08-14 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil mit einem Halbleiterchip, der Signalkontaktflächen und Versorgungskontaktflächen aufweist, sowie Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbauteils
EP2020009B1 (en) * 2006-04-24 2012-12-26 ABB Research Ltd Microvaristor-based overvoltage protection and method for the production
CN1908681B (zh) * 2006-08-15 2010-04-07 重庆大学 一种交流电力系统过电压监测传感器
CN101552302A (zh) * 2008-04-02 2009-10-07 东捷科技股份有限公司 一种具有超晶格p型半导体层的硅薄膜太阳能电池
JP5036892B2 (ja) * 2010-05-10 2012-09-26 株式会社神戸製鋼所 コンタクトプローブ
EP2466596B1 (de) * 2010-12-16 2013-08-28 ABB Research Ltd. Bauteil mit Überspannungsschutz und Verfahren zu dessen Prüfung
CN102637658A (zh) * 2011-02-15 2012-08-15 崔骥 含有内置型过电压保护复合材料薄膜的电子装置
TW201239995A (en) 2011-03-30 2012-10-01 Anpec Electronics Corp Production method of power transistor with super junction
CN202423296U (zh) * 2011-11-18 2012-09-05 无锡新洁能功率半导体有限公司 具有超结结构的半导体器件
US20140340045A1 (en) * 2012-01-26 2014-11-20 Calsonic Kansei Corporation Apparatus for battery state estimation
CN103490376B (zh) * 2012-06-13 2016-04-06 西门子公司 用于单相电源系统的过压欠压保护装置
JP5660105B2 (ja) * 2012-10-24 2015-01-28 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
CN103163433A (zh) * 2013-03-05 2013-06-19 贵阳新光电气有限公司 发电机定子、配电网绝缘在线监测及其接地选线方法
JP5681842B1 (ja) * 2013-07-02 2015-03-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 熱発電ユニットおよび熱発電ユニットの検査方法
WO2015093397A1 (ja) * 2013-12-19 2015-06-25 信越ポリマー株式会社 透明電極静電容量センサ及びその製造方法
CN103872299B (zh) * 2014-03-19 2017-01-04 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种锂硫电池正极用元素掺杂氧化物-硫复合材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7990156B1 (en) * 2006-08-23 2011-08-02 Watkins Jr Kenneth S Method and apparatus for measuring degradation of insulation of electrical power system devices
US20150066399A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 Nidec-Read Corporation Testing Apparatus
RU137432U1 (ru) * 2013-09-20 2014-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт имени В.И. Ленина" Устройство защиты, измерения, диагностики и управления линий передач

Also Published As

Publication number Publication date
BR102018077413A2 (pt) 2019-08-27
EP3505943B1 (de) 2020-05-20
US20190204389A1 (en) 2019-07-04
EP3505943A1 (de) 2019-07-03
CN109991467B (zh) 2021-10-01
US10908217B2 (en) 2021-02-02
CN109991467A (zh) 2019-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2700682C1 (ru) Подтверждение электрического перенапряжения
US8907223B2 (en) Bushings foil design
US7995327B2 (en) Film, a capacitor, a voltage transformer and a method of using a capacitor
RU2658323C2 (ru) Система защиты против тлеющего разряда, в частности внешняя система защиты против тлеющего разряда для электрической машины
EP1801824A1 (en) A film, an electrode configuration, a bushing and a method of using an electrode configuration or a bushing
US10090095B2 (en) Stationary induction electrical apparatus
US10333374B2 (en) Resistively graded insulation for stators
KR100241295B1 (ko) 고전압노이즈필터 및 그를 이용한 마그네트론장치
US10763005B2 (en) Insulation for conductors
EP3570303B1 (en) Partially-conducting transformer bobbin
JP2005080468A (ja) 回転電機の固定子コイル
CN114141500A (zh) 变压器装置
US20100079027A1 (en) Roebel bar for rotating electrical machines
JP2017016852A (ja) コンデンサブッシング及びその製造方法
WO2022259501A1 (ja) 回転電機及び回転電機の設計方法
KR20200057069A (ko) 절연 시스템, 절연 시스템을 생성하기 위한 절연체 및 절연 재료
US3307074A (en) Transformer structure with built-in overvoltage protection
JP2004201417A (ja) 回転電機の固定子コイル
Schoch et al. Assessment of applications of conducting polymers in power equipment
Celebrese et al. Insulation for conductors
CN114830269A (zh) 用于在电动机的矩形波电压的情况下进行电压均衡的装置
Sullivan et al. Resistively graded insulation for stators
WO2009068047A1 (en) Capacitive voltage transformer
JP2008035634A (ja) 固定子コイル及び回転電機
CN102239532A (zh) 具有更高雷电冲击耐受性的电机

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201228