SE521013C2 - Rotary electric machine with winding made of high voltage cable - Google Patents

Rotary electric machine with winding made of high voltage cable

Info

Publication number
SE521013C2
SE521013C2 SE9703554A SE9703554A SE521013C2 SE 521013 C2 SE521013 C2 SE 521013C2 SE 9703554 A SE9703554 A SE 9703554A SE 9703554 A SE9703554 A SE 9703554A SE 521013 C2 SE521013 C2 SE 521013C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
circuit
machine according
layer
machine
injection
Prior art date
Application number
SE9703554A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9703554D0 (en
SE9703554L (en
Inventor
Erland Soerensen
Mats Leijon
Bertil Berggren
Jan-Anders Nygren
Original Assignee
Abb Ab
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 Abb Ab filed Critical Abb Ab
Priority to SE9703554A priority Critical patent/SE521013C2/en
Publication of SE9703554D0 publication Critical patent/SE9703554D0/en
Priority to TR2000/00797T priority patent/TR200000797T2/en
Priority to DE19882710T priority patent/DE19882710T1/en
Priority to AU92920/98A priority patent/AU9292098A/en
Priority to CN98809666A priority patent/CN1272241A/en
Priority to JP2000516417A priority patent/JP2001520495A/en
Priority to PCT/SE1998/001740 priority patent/WO1999019963A1/en
Priority to APAP/P/2000/001764A priority patent/AP1058A/en
Publication of SE9703554L publication Critical patent/SE9703554L/en
Priority to OA1200000084A priority patent/OA11363A/en
Publication of SE521013C2 publication Critical patent/SE521013C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346Testing of armature or field windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/32Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/40Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for high voltage, e.g. affording protection against corona discharges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343Testing dynamo-electric machines in operation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/15Machines characterised by cable windings, e.g. high-voltage cables, ribbon cables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

A rotating electric machine of a type with rotating field circuit, intended for direct connection to a distribution or transmission network. At least one electric winding of the machine comprises at least one electric conductor, a first layer with semiconducting properties surrounding the conductor, a solid insulating layer surrounding the first layer, and a second layer with semiconducting properties surrounding the insulating layer. A detecting circuit (16) is also arranged to detect earth faults in the rotating field circuit. Methods of monitoring the resistance of the field winding to earth and of determining the rotor temperature in such a machine is also described.

Description

lO 521 013 97/00875. Ytterligare beskrivning av den isolerade ledaren eller kabeln finns i PCT-ansökningarna SE 97/00901, SE 97/00902 och SE 97/00903. lO 521 013 97/00875. Further description of the insulated conductor or cable can be found in PCT applications SE 97/00901, SE 97/00902 and SE 97/00903.

Vidare, vid exempelvis systemlösningar baserade på borstlösa matare för magnetisering av en synkronmaskin är synkronmaskinens rotorlindning normalt icke övervakad med avseende på jordfel.Furthermore, in the case of system solutions based on brushless feeders for magnetizing a synchronous machine, the rotor winding of the synchronous machine is normally not monitored for earth faults.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en sådan, för di- rektanslutning till Kraftnät avsedd roterande elektrisk maskin med möjlighet till de- tektering av jordfel i den roterande fältkretsen.The object of the present invention is to provide such a rotating electrical machine intended for direct connection to Kraftnät with the possibility of detecting earth faults in the rotating field circuit.

Sammanfattning av uppfinningen Detta syfte uppnås med en roterande elektrisk maskin av inledningsvis angivet slag med i patentkravet 1 angivna kännetecken.SUMMARY OF THE INVENTION This object is achieved with a rotating electric machine of the kind initially stated with the features stated in claim 1.

Enligt en föredragen utföringsform av maskinen enligt uppfinningen är skikten anordnade att vidhäfta varandra även då den isolerade ledaren eller ka- beln böjs.According to a preferred embodiment of the machine according to the invention, the layers are arranged to adhere to each other even when the insulated conductor or cable is bent.

Enligt andra fördelaktiga utföringsformer av maskinen enligt uppfinningen innefattar ett för matning av fältkretsen avsett magnetiseringssystem en med fältkretsen roterande del och delar av detekteringskretsen förjordfel är anordnad i nämnda roterande del. Detekteringskretsen innefattar en roterande injiceringskrets för att pålägga en mätkrets, som är sluten genom impedansen mellan fältlindning och jord, en injiceringsspänning och en mätenhet för att mäta av injiceringsspänningen resulterande felström i nämnda mätkrets, varvid likriktarenheter är anordnade att bilda likriktade absolutvärden av injiceringsspänningen och felströmmen, varjämte en trådlös kommunikationsenhet är inrättad att överföra nämnda absolutvärden till en stillastående beräkningsenhet för övervakning av fältlindningens resistans till jord. På detta sätt behöver endast två processsignaler, nämligen injiceringsspänningens och felströmmens likriktade absolutvärden, överföras till den stillastående delen för bestämning av resistansvärdet till jord. Detta innebär ett begränsat signalsnitt mellan den stationära och den roterande delen med mindre krav på den släpringsfria överföringen. Vidare begränsas antalet roterande enheter för injicering och lO 521 013 mätning. Beräkningsenheten innefattar lämpligen en datorutrustning för implementering av erforderliga beräkningsalgoritmer.According to other advantageous embodiments of the machine according to the invention, a magnetization system intended for feeding the field circuit comprises a part rotating with the field circuit and parts of the pre-ground fault detection circuit are arranged in said rotating part. The detection circuit comprises a rotary injection circuit for applying a measuring circuit closed by the impedance between field winding and ground, an injection voltage and a measuring unit for measuring the fault current resulting in the injection voltage in said measuring circuit, wherein rectifier units are arranged to form the rectification values. and a wireless communication unit is arranged to transmit said absolute values to a stationary calculation unit for monitoring the resistance of the field winding to ground. In this way, only two process signals, namely the rectified absolute values of the injection voltage and the fault current, need be transmitted to the stationary part for determining the resistance value to ground. This means a limited signal section between the stationary and the rotating part with less requirements for the slip ring-free transmission. Furthermore, the number of rotating units for injection and 10 521 013 measurement is limited. The calculation unit suitably comprises a computer equipment for implementing the required calculation algorithms.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform av maskinen enligt uppfinningen, varvid magnetiseringssystemet är matat från en matare med roterande statorsida, är injiceringskretsen matad från matarens roterande statorsida. Härvid kan spän- ningsvariationer kompenseras med hjälp av mjukvarufunktioner i datorutrustning- en. Dessa funktioner är baserade på kända förhållanden beträffande RC-kretsars fasvridning samt beräkning av såväl reella som imaginära strömkomponenter och absolutvärden för gränsvärdesbestämning.According to another advantageous embodiment of the machine according to the invention, wherein the excitation system is fed from a feeder with a rotating stator side, the injection circuit is fed from the rotating stator side of the feeder. In this case, voltage variations can be compensated with the help of software functions in the computer equipment. These functions are based on known conditions regarding the phase shift of RC circuits as well as the calculation of both real and imaginary current components and absolute values for determination of limit values.

Enligt ännu en fördelaktig utföringsform av maskinen enligt uppfinningen är filterkretsar anordnade i nämnda mätkrets för dels bortfiltrering av övertoner och dels likspänningsmässig blockering. Filtertidkonstanterna för filtrering av över- toner skall härvid motsvara injiceringsspänningens periodtid för att effektiv bortfil- trering av övertoner skall vara möjlig.According to another advantageous embodiment of the machine according to the invention, filter circuits are arranged in said measuring circuit for partly filtering out harmonics and partly direct voltage blocking. The filter time constants for filtering harmonics must in this case correspond to the period time of the injection voltage in order for efficient filtering out of harmonics to be possible.

Enligt ytterligare en fördelaktig utföringsform av maskinen enligt uppfin- ningen är skalningsenheter anordnade före en jämförare för jämförelse av nämn- da absolutvärden av felströmmen med förutbestämda gränsvärden, vilka skal- ningsenheter är anordnade att normera och kompensera den uppmätta felström- men för variationer i injiceringsspänningen innan felströmmen tillförs jämföraren.According to a further advantageous embodiment of the machine according to the invention, scaling units are arranged before a comparator for comparing said absolute values of the fault current with predetermined limit values, which scaling units are arranged to normalize and compensate the measured fault current for variations in the injection voltage before the fault current is supplied to the comparator.

Detta är av betydelse eftersom injiceringsspänningen ändras med magnetise- nngen.This is important because the injection voltage changes with the magnetization.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform av maskinen enligt uppfinningen löses ovan nämnda problem genom att injiceringskretsen är matad från en kon- stant spänningskälla.According to another advantageous embodiment of the machine according to the invention, the above-mentioned problem is solved by the injection circuit being supplied from a constant voltage source.

Enligt ännu en fördelaktig utföringsform av maskinen enligt uppfinningen är en stillastående spänningskälla anordnad att via en ringtransformator mata injiceringskretsen_ Härigenom kan jordfel även detekteras vid stillastående rotor.According to another advantageous embodiment of the machine according to the invention, a stationary voltage source is arranged to supply the injection circuit via a ring transformer. In this way, earth faults can also be detected at a stationary rotor.

Kort beskrivninq av ritninqarna För att förklara uppfinningen närmare kommer nu såsom exempel valda utföringsformer av maskinen enligt uppfinningen att beskrivas mera i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka 521 013 4 Figur 1 visar i tvärsnittsvy den isolerade ledare som används för Iindningar vid maskinen enligt uppfinningen, Figur 2 visar ett schema över magnetiseringssystemet med krets för detek- tering av jordfel i fältkretsen samt med anordningar för bestämning av rotortemperaturen vid ett utföringsexempel av den roterande elektriska maskinen enligt uppfinningen, Figurerna 3-6 visar ekvivalenta scheman för den i detekteringskretsen förjordfel ingående mätkretsen vid olika felfall, och Figur 7 visar ett utförande av en skalningsenhet för normering och kompen- sering av mätsignalen.Brief Description of the Drawings In order to explain the invention in more detail, selected embodiments of the machine according to the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows in cross-sectional view the insulated conductor used for windings of the machine according to Figure 2 shows a diagram of the excitation system with circuit for detecting earth faults in the field circuit and with devices for determining the rotor temperature in an exemplary embodiment of the rotary electric machine according to the invention. Figures 3-6 show equivalent diagrams for the pre-earth fault included in the detection circuit. the measuring circuit in the event of various faults, and Figure 7 shows an embodiment of a scaling unit for standardization and compensation of the measuring signal.

Beskrivning av föredragna utförinqsformer Figur 1 visar en tvärsnittsvy av en isolerad ledare 11, avsedd att användas i minst en av lindningarna i maskinen enligt uppfinningen för att möjliggöra direkt- anslutning av maskinen till kraftnät. Den isolerade ledaren 11 innefattar ett antal kardeler 35 med cirkulärt tvärsnitt av exempelvis koppar (Cu). Dessa kardeler 35 är anordnade i mitten av den isolerade ledaren 11. Runt kardelerna 35 är anord- nat ett första halvledande skikt 13. Runt det första halvledande skiktet 13 finns an- ordnat ett isolationsskikt 37, tex. PEX-isolation. Runt isolationsskiktet 37 finns an- ordnat ett andra halvledande skikt 15. Den isolerade ledaren har en diameteri intervallet 20-250 mm och en ledningsarea i intervallet 80-3000 mmz.Description of preferred embodiments Figure 1 shows a cross-sectional view of an insulated conductor 11, intended for use in at least one of the windings in the machine according to the invention in order to enable direct connection of the machine to the power grid. The insulated conductor 11 comprises a number of strands 35 with a circular cross section of, for example, copper (Cu). These strands 35 are arranged in the middle of the insulated conductor 11. A first semiconducting layer 13 is arranged around the strands 35. An insulating layer 37 is arranged around the first semiconducting layer 13, e.g. PEX insulation. Arranged around the insulation layer 37 is a second semiconducting layer 15. The insulated conductor has a diameter in the range 20-250 mm and a conduit area in the range 80-3000 mm 2.

Vid den beskrivna isolerade ledaren 11 eller kabeln är de tre skikten 13, 37, 15 så utförda att de vidhäftar varandra även då den isolerade ledaren 11 eller kabeln böjs och denna böjligheten bibehåller den under sin livslängd. l figur 2 visas schemat över magnetiseringssystemet vid en roterande elektrisk maskin med en eller flera Iindningar av den i figur 1 visade isolerade le- daren för att möjliggöra direkt anslutning till kraftnät. Magnetiseringssystemet in- nefattar såväl en roterande injicerings- och mätkrets 16 som en stationär enhet 20 för dels detektering av jordfel och dels för beräkning av rotortemperaturen.In the case of the described insulated conductor 11 or cable, the three layers 13, 37, 15 are designed so that they adhere to each other even when the insulated conductor 11 or cable is bent and this flexibility maintains it during its service life. Figure 2 shows the diagram of the excitation system of a rotating electrical machine with one or more windings of the insulated conductor shown in Figure 1 to enable direct connection to the power grid. The excitation system includes both a rotating injection and measuring circuit 16 and a stationary unit 20 for detecting earth faults and for calculating the rotor temperature.

Magnetiseringssystemet innefattar sålunda en roterande del 1 bestyckad med en roterande mätare G3 som från den roterande statorsidan matar en diod- eller tyristorbrygga 12, vilken är ansluten med sin likströmssida till den elektriska 521 013 maskinens fältlindning 14. Vidare finns en injicerings- och mätkrets 16 att använ- das vid detektering av jordfel i fältkretsen samt mätorgan 18 för bestämning av fältspänningen för temperaturberäkningar. Den roterande delen 1 innehåller vidare matdon 5 för matning av den roterande delens elektroniska utrustning samt en kommunikationsenhet 3. Vidare finns mätdon 25 för mätning av fältströmmen IF.The magnetization system thus comprises a rotating part 1 equipped with a rotating meter G3 which feeds from the rotating stator side a diode or thyristor bridge 12, which is connected with its direct current side to the field winding 14 of the electric machine. Furthermore, an injection and measuring circuit 16 is provided. is used in the detection of earth faults in the field circuit and measuring means 18 for determining the field voltage for temperature calculations. The rotating part 1 further contains measuring devices 5 for feeding the electronic equipment of the rotating part and a communication unit 3. Furthermore, measuring devices 25 are provided for measuring the field current IF.

Trådlös kommunikation mellan den roterande delen 1 och stationär utrustning 20 sker med hjälp av kommunikationsenheten 3 och en stationär kommunikations- enhet 4.Wireless communication between the rotating part 1 and stationary equipment 20 takes place by means of the communication unit 3 and a stationary communication unit 4.

Med hjälp av en injiceringskrets, innefattande en transformator 8 för spän- ningsanpassning och galvanisk separation påläggs mätkretsen en lämplig spän- ning U via en injiceringstransformator 9, vilken spänning sålunda är uttagen från matarens G3 växelströmssida. Mätkretsen innehåller två parallella RC-grenar och sluts genom fältlindningens 14 impedans till jord. RC-grenarna tjänar som ström- begränsning och likströmsisolering.By means of an injection circuit, comprising a transformer 8 for voltage adjustment and galvanic separation, a suitable voltage U is applied to the measuring circuit via an injection transformer 9, which voltage is thus taken from the supply side of the supply G3. The measuring circuit contains two parallel RC branches and is closed by the impedance of the field winding 14 to earth. The RC branches serve as current limitation and DC isolation.

Den av injiceringsspänningen U alstrade strömmen I i mätkretsen avkänns med en avkänningskrets 22 via en mättransformator 11 och omvandlas i en mot- svarande spänningssignal, som filtreras i filterkretsen 24 och likriktas i Iikriktaren 26. Den på Iikriktarens 26 utgång erhållna spänningssignalen U, representerar på detta sätt amplitudvärdet för grundtonen av strömmen l i mätkretsen. Även injiceringsspänningen U filtreras och likriktas på liknande sätt i filter- kretsen 28 och Iikriktaren 30, på vars utgång en spänningssignal UU erhålls, vilken representerar amplitudvärdet för injiceringsspänningens U grundton.The current I generated by the injection voltage U in the measuring circuit is sensed by a sensing circuit 22 via a measuring transformer 11 and converted into a corresponding voltage signal, which is filtered in the filter circuit 24 and rectified in the rectifier 26. The output of the rectifier 26 obtained on the rectifier 26 set the amplitude value for the fundamental tone of the current in the measuring circuit. The injection voltage U is also filtered and rectified in a similar manner in the filter circuit 28 and the rectifier 30, at the output of which a voltage signal UU is obtained, which represents the amplitude value of the fundamental tone of the injection voltage U.

Filtertidkonstanterna T för filtren 24, 28 skall motsvara injiceringsspänning- ens U och mätströmmens l periodtid för att effektivt kunna bortfiltrera alla över- toner.The filter time constants T for filters 24, 28 must correspond to the period time of the injection voltage U and the measuring current l in order to be able to effectively filter out all harmonics.

Med hjälp av kommunikationsenheterna 3, 4 överförs spänningssignaler- na UU, U, till den stationära delen 20 för beräkning av fältlindningens 14 resistans till jord ur dessa signaler i beräkningsenheten 17.By means of the communication units 3, 4, the voltage signals UU, U, are transmitted to the stationary part 20 for calculating the resistance of the field winding 14 to ground from these signals in the calculation unit 17.

Med beräkningsenheten 17 är det på detta sätt möjligt att övervaka jordfel hos fältlindningen 14 och när fältlindningens 14 resistans till jord sjunker under för- utbestämd nivå utlösa ett larm. 521 013 6 R, betecknar fältlindningens 14 resistans till jord, det vill säga i praktiken resistansen till den roterande delens järnmassa, och C, Iindningens 14 kapacitans till jord. Resistansens R, kan i princip variera från oändligt stort värde till noll. l figur 3 visas ett ekvivalent schema för mätkretsen i det fall att R,-=O, det vill säga det "värsta" fallet med fältlindningen 14 kortsluten till jord. Med kända vär- den på resistansen R, kapacitansen C och injiceringsspänningen U kan den resul- terande strömmen I1 i kretsen beräknas, och lämplig normeringskonstant kan be- stämmas enligt principer som beskrivs i anslutning till figur 7 nedan. Absolutvärdet av strömmen l1 motsvarar värdet på mätsignalen U1 som överförs till beräknings- enheten 17, såsom beskrivits ovan i anslutning till figur 2.With the calculation unit 17 it is in this way possible to monitor earth faults of the field winding 14 and when the resistance of the field winding 14 to earth drops below a predetermined level trigger an alarm. 521 013 6 R, denotes the resistance of the field winding 14 to earth, i.e. in practice the resistance to the iron mass of the rotating part, and C, the capacitance of the winding 14 to earth. The resistance R, can in principle vary from infinitely large value to zero. Figure 3 shows an equivalent diagram for the measuring circuit in the case that R 1 - = 0, i.e. the "worst" case with the field winding 14 short-circuited to earth. With known values of the resistance R, the capacitance C and the injection voltage U, the resulting current I1 in the circuit can be calculated, and the appropriate normalization constant can be determined according to the principles described in connection with fi gur 7 below. The absolute value of the current l1 corresponds to the value of the measuring signal U1 which is transmitted to the calculation unit 17, as described above in connection with fi gur 2.

Till höger om det ekvivalenta schemat i figur 3 illustreras storlekar och fas- lägen på injiceringsspänningen U, sammansatt av en resistiv komposant U, och en kapacitiv komposant UC, samt strömmen I1. r Figur 4 visar motsvarande ekvivalenta schema i ett felfritt tillstånd, det vill säga Iindningens övergångsresistans till jord är R,-= w. Med kända värden på injice- ringsspänningen U, resistansen R och kapacitansen C samt uppmätning av ström- men l2 kan Iindningens 14 kapacitans Cjtill jord bestämmas.To the right of the equivalent scheme in Figure 3, the sizes and phase positions of the injection voltage U, composed of a resistive component U, and a capacitive component UC, and the current I1 are illustrated. Figure 4 shows the corresponding equivalent diagram in an error-free state, i.e. the transition resistance of the induction to earth is R, - = w. With known values of the injection voltage U, the resistance R and the capacitance C and the measurement of the current l2, the induction 14 capacitance Cjtill ground is determined.

På samma sätt som i figur 3 visas till höger om schemat storlekar och faslägen på injiceringsspänningen U, vilken är sammansatt av en resistiv kompo- sant U, i fas med strömmen l2, och en kapacitiv komposant, bestående av spän- ningsfallet UC över kondensatorerna C och spänningsfallet U,- över kapacitansen Cj, samt strömmen l2.In the same way as in Figure 3, to the right of the diagram are shown the sizes and phase positions of the injection voltage U, which is composed of a resistive component U, in phase with the current l2, and a capacitive component, consisting of the voltage drop UC across the capacitors C and the voltage drop U, - across the capacitance Cj, and the current l2.

Figur 5 visar ett motsvarande ekvivalent schema vid en övergångsresis- tans mellan lindning 14 och jord Rj, där O mellan de i figurerna 3 och 4 illustrerade. Med kända värden på resistanserna R, kapacitanserna C, jordningskapacitansen CJ., injiceringsspänningen U samt ström- marna l1 och l2 från de i figurerna 3 och 4 visade fallen, samt förutbestämda gränsvärden på övergångsresistansen till jord R,- möjliggörs beräkning av olika gränsvärden på strömmen l3 för larm och utlösning, såsom nämndes i anslutning till figur 2.Figure 5 shows a corresponding equivalent diagram at a transition resistance between winding 14 and ground Rj, where 0 between those illustrated in Figures 3 and 4. With known values of the resistances R, the capacitances C, the earthing capacitance CJ., The injection voltage U and the currents l1 and l2 from the cases shown in fi gures 3 and 4, as well as predetermined limit values of the transition resistance to earth R, l3 for alarm and trip, as mentioned in connection with figure 2.

Sålunda är impedansen Z1 över de två parallella grenarna, vardera inne- hållande 2R i serie med 2C, lO 521 013 1 z1=R-J- -- tnC övergångsimpedansen mellan lindning 14 och jord Z2 Rl z2= 1+Jwmcj varvid strömmen l3 ges av |3 = U/(Z1 + Z2) Till höger om schemat i figur 5 visas storlekar och faslägen på spänningar och strömmar på motsvarande sätt som i figurerna 3 och 4. Av detta diagram framgår att strömmen l3 är i fas med strömmen l2 i figur 4 en strömkompsant ICJ genom övergångskapacitansen Cj och en strömkomposant ln- genom övergångs- resistansen Rj, varvid de två sistnämnda strömkomposanterna ligger vinkelrätt mot varandra i diagrammet, det vill säga fasförskjutna 90°.Thus, the impedance Z1 is across the two parallel branches, each containing 2R in series with 2C, 10 521 013 1 z1 = R 3 = U / (Z1 + Z2) To the right of the diagram in Figure 5, sizes and phase positions of voltages and currents are shown in the same way as in Figures 3 and 4. This diagram shows that current l3 is in phase with current l2 in Figure 4. a current component ICJ through the transition capacitance Cj and a current component ln- through the transition resistance Rj, the latter two current components being perpendicular to each other in the diagram, i.e. phase-shifted 90 °.

Figurerna 3 och 5 visar fall med fel på likströmssidan av matningen av fält- lindningen från mataren G3, jfr figur 2. Figur 6 illustrerar en situation med fel på likriktarbryggans 12 växelströmssida. Fel på växelströmssidan kännetecknas av att en extra matningskälla Uac tillkommer och att strömmens absolutvärde är sam- mansatt av två komponenter. En som drivs av den vanliga injiceringsspänningen U och en som drivs av felställets potentialnivå mot jord, representerat av spän- ningen Uac. Vid fel på växelströmssidan kommer därför felströmmens totala abso- lutvärde att överskrida de vid fallet i figur 5 beräknade gränsvärdena, ofta med god marginal, med utlösning av larm som följd.Figures 3 and 5 show cases with faults on the DC side of the supply of the field winding from the feeder G3, cf. Figure 2. Figure 6 illustrates a situation with faults on the AC side of the rectifier bridge 12. Faults on the alternating current side are characterized by the addition of an additional supply source Uac and the absolute value of the current is composed of two components. One which is driven by the usual injection voltage U and one which is driven by the potential level of the fault point towards ground, represented by the voltage Uac. In the event of a fault on the AC side, the total absolute value of the fault current will therefore exceed the limit values calculated in the case in Figure 5, often by a good margin, with the triggering of an alarm as a result.

Motsvarande fasdiagram till höger i figur 6 överensstämmer med det i figur 5.The corresponding phase diagram on the right in Figure 6 corresponds to that in Figure 5.

Vid variationeri injiceringsspänningen U måste mätsignalerna kompense- ras för dessa variationer genom skalning. Alternativt måste förutbestämda gräns- 521 013 8 värden i en jämförare för utlösning av larm etc. ändras, vilket är betydligt mera omständligt.In the case of variations, the injection voltage U must be compensated for these variations by scaling. Alternatively, predetermined limits in a comparator for triggering alarms, etc. must be changed, which is much more cumbersome.

I figur 7 visas en skalningsenhet 32, 34 som ingår i beräkningsenheten 17 ifigur 2. I denna skalningsenhet 32, 34 normeras mätvärdet U, representerande absolutvärdet av strömmen I genom multiplicering med en normeringskonstant K1. Lämplig storlek på normeringskonstanten K1 kan bestämmas genom ett mät- förfarande enligt figur 3. På samma sätt kompenseras mätsignalen U." för varia- tioner i injiceringsspänningen U genom skalning med en kompenseringskonstant K2, varvid K2=UU vid tidpunkten för normering av mätsignalen U.. Den normerade och för variationer i injiceringsspänningen U kompenserade strömmen ln tillförs en jämförare 38, i vilken denna ström l,, jämförs med olika förbestämda gränsvärden Lim 1, Lim 2, Lim 3 för utlösning av larm, avgivning av utlösningssignal etc.Figure 7 shows a scaling unit 32, 34 which is included in the calculation unit 17 in Figure 2. In this scaling unit 32, 34, the measured value U is represented, representing the absolute value of the current I by multiplying by a normalizing constant K1. The appropriate size of the normalization constant K1 can be determined by a measuring method according to fi Figure 3. In the same way, the measuring signal U. "is compensated for variations in the injection voltage U by scaling with a compensating constant K2, where K2 = UU at the time of normalizing the measuring signal U. The normalized current compensated for variations in the injection voltage U is applied to a comparator 38, in which this current is compared with various predetermined limit values Lim 1, Lim 2, Lim 3 for triggering alarms, emitting a trigger signal, etc.

Med mätanordningen 18 uppmäts fältspänningen och med mätdonet 25 fältströmmen och motsvarande mätsignaler UF och IF överförs via de trådlösa kom- munikationsenheterna 3,4 till en enhet 40 i den stationära utrustningen 20 för beräkning av rotortemperaturen ur dessa mätsignaler, se figur 2. l filtret 42 i mät- anordningen 18 flltreras fältspänningssignalen med en tidskonstant T1, som skall motsvara 0,3 gånger fältlindningens 14 tomgångstidskonstant. När den elektriska maskinen icke är infasad på nätet har den nämligen en tidskonstant motsvarande tomgångstidskonstanten och om man kopplar in maskinen på nätet ändras denna tidskonstant beroende på nätets induktans med en faktor av approximativt 0,3.With the measuring device 18 the field voltage is measured and with the measuring device 25 the field current and corresponding measuring signals UF and IF are transmitted via the wireless communication units 3,4 to a unit 40 in the stationary equipment 20 for calculating the rotor temperature from these measuring signals, see Figure 2. in the measuring device 18, the field voltage signal is filtered with a time constant T1, which must correspond to 0.3 times the idle time constant of the field winding 14. Namely, when the electrical machine is not phased in on the mains, it has a time constant corresponding to the idle time constant and if the machine is connected to the mains, this time constant changes depending on the inductance of the mains by a factor of approximately 0.3.

Enheten 40 kan i sin tur vara ansluten till t.ex. indikeringsorgan för rotor- temperaturen, larm eller utlösningsorgan för aktivering av dessa i beroende av det bestämda värdet på rotortemperaturen.The unit 40 can in turn be connected to e.g. rotor temperature indicating means, alarms or trip means for activating these depending on the determined value of the rotor temperature.

Talrika modifikationer av den ovan beskrivna utföringsformen av uppfin- ningen är självfallet möjliga inom uppfinningens ram. Sålunda kan uppfinningen även tillämpas på stationära lösningar, såsom statiska matare, och matningsspän- ningen till injiceringsenheten kan transformeras till den roterande delen med hjälp av ringtransformator, vilket innebär att jordfel även' kan detekteras vid stillastående maskin.Numerous modifications of the above-described embodiment of the invention are of course possible within the scope of the invention. Thus, the invention can also be applied to stationary solutions, such as static feeders, and the supply voltage to the injection unit can be transformed into the rotating part by means of a ring transformer, which means that earth faults can also be detected at a stationary machine.

Claims (25)

10 15 20 25 30 521 013 PATENTKRAV10 15 20 25 30 521 013 PATENT CLAIMS 1. Roterande elektrisk maskin av en typ med roterande fältkrets, vilken maskin är avsedd att direkt anslutas till ett distributions- eller transmissionsnät, kännetecknad av att minst en elektrisk lindning hos maskinen innefattar minst en elektrisk ledare, ett ledaren omslutande första skikt med halvledande egenskaper, ett det första skiktet omslutande fast isolerande skikt och ett det isolerande skiktet omslutande andra skikt med halvledande egenskaper samt att en detekterings- krets är anordnad att detektera jordfel i den roterande fältkretsen.A rotating electric machine of a rotating field circuit type, which machine is intended to be directly connected to a distribution or transmission network, characterized in that at least one electrical winding of the machine comprises at least one electrical conductor, a conductor enclosing the first layer with semiconducting properties, a solid insulating layer enclosing the first layer and a second layer enclosing the insulating layer with semiconducting properties and that a detection circuit is arranged to detect earth faults in the rotating field circuit. 2. Maskin enligt krav 1, kännetecknad av att potentialen på det första skiktet är väsentligen lika med potentialen på ledaren.Machine according to claim 1, characterized in that the potential of the first layer is substantially equal to the potential of the conductor. 3. Maskin enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att det andra skiktet är an- ordnat att bilda väsentligen en ekvipotentialyta, omgivande ledaren.Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the second layer is arranged to form substantially an equipotential surface, surrounding the conductor. 4. Maskin enligt krav 3, kännetecknad av att det andra skiktet är anslutet till en förutbestämd potential.Machine according to claim 3, characterized in that the second layer is connected to a predetermined potential. 5. Maskin enligt krav 4, kännetecknad av att nämnda förutbestämda poten- tial är jordpotential.Machine according to claim 4, characterized in that said predetermined potential is ground potential. 6. Maskin enligt något av föregående krav, kännetecknad av att åtminstone två närbelägna skikt hos maskinens lindning har väsentligen lika stora värmeut- vidgningskoefficienter.Machine according to one of the preceding claims, characterized in that at least two adjacent layers of the machine's winding have substantially equal coefficients of thermal expansion. 7. , Maskin enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ledaren innefattar ett antal kardeler, av vilka åtminstone några är i elektrisk kontakt med varandra. 15 20 30 521 015 10Machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor comprises a number of strands, at least some of which are in electrical contact with one another. 15 20 30 521 015 10 8. Maskin enligt något av föregående krav, kännetecknad av att vart och ett av nämnda tre skikt är fast förbundet med närbelägna skikt väsentligen hela anliggningsytan.Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that each of said three layers is fixedly connected to adjacent layers substantially the entire abutment surface. 9. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att skikten är anordnade att vidhäfta varandra även då den isolerade ledaren eller kabeln böjs.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the layers are arranged to adhere to one another even when the insulated conductor or cable is bent. 10. kin är avsedd att direkt anslutas till ett distributions- eller transmissionsnät, känne- Roterande elektrisk maskin av en typ med roterande fältkrets, vilken mas- tecknad av att minst en lindning hos maskinen är bildad av en kabel innefattande en eller flera strömförande ledare, varvid varje ledare uppvisar ett antal kardeler, ett inre halvledande skikt anordnat runt varje ledare, ett isolerande skikt av fast isolationsmaterial anordnat runt det nämnda inre halvledande skiktet, samt att en detekteringskrets är anordnad att detekterad jordfel i den roterande fältkretsen.10. the chin is intended to be connected directly to a distribution or transmission network, characterized by a rotating electric machine of a type with a rotating field circuit, which is characterized in that at least one winding of the machine is formed by a cable comprising one or more live conductors, each conductor having a plurality of strands, an inner semiconductor layer arranged around each conductor, an insulating layer of solid insulating material arranged around said inner semiconductor layer, and a detection circuit being arranged to detect earth faults in the rotating field circuit. 11. Maskin enligt något av föregående krav, kännetecknad av ett för, matning av fältkretsen avsett magnetiseringssystem innefattar en med fältkretsen roteran- de del samt att en injicerings- och mätenhet för nämnda detekteringskrets är anordnad i nämnda roterande del.A machine according to any one of the preceding claims, characterized by a magnetization system intended for feeding the field circuit comprises a part rotating with the field circuit and that an injection and measuring unit for said detection circuit is arranged in said rotating part. 12. ringskretsen innefattar en injiceringskrets för att pålägga en mätkrets, som är Maskin enligt något av föregående krav, kännetecknad av att detekte- sluten genom impedansen mellan fältlindning och jord, en injiceringsspänning, och en mätenhet för att mäta av injiceringsspänningen resulterande felström i nämnda mätkrets, samt att likriktarenheter är anordnade att bilda likriktade absolutvärden av injiceringsspänningen och felströmmen, varjämte en trådlös kommunikations- enhet inrättad att överföra nämnda absolutvärden till en stillastående beräknings- enhet för övervakning av fältlindningens resistans till jord.The ring circuit comprises an injection circuit for applying a measuring circuit, which is a machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the detection circuit is closed by the impedance between field winding and ground, an injection voltage, and a measuring unit for measuring the injection voltage. , and that rectifier units are arranged to form rectified absolute values of the injection voltage and the fault current, and a wireless communication unit arranged to transmit said absolute values to a stationary calculation unit for monitoring the resistance of the field winding to ground. 13. matare med roterande statorsida, kännetecknad av att injiceringskretsen är Maskin enligt krav 12, varvid magnetiseringssystemet är matat fràn en matad från matarens roterande statorsida. 15 20 30 521 013 11Rotary stator side feeder, characterized in that the injection circuit is a machine according to claim 12, wherein the excitation system is fed from one fed from the rotating stator side of the feeder. 15 20 30 521 013 11 14. Maskin enligt krav 12 eller 13, kännetecknad av att filterkretsar är anord- nade i nämnda mätkrets för bortfiltrering av övertoner och likspänningsmässig blockering.Machine according to claim 12 or 13, characterized in that filter circuits are arranged in said measuring circuit for filtering out harmonics and direct voltage blocking. 15. att jämföra nämnda absolutvärde av felströmmen med förutbestämda gränsvärden Maskin enligt krav 12-14, kännetecknad av att en jämförare är anordnad och i beroende av resultatet av jämförelsen utlösa larm.Comparing said absolute value of the fault current with predetermined limit values Machine according to claims 12-14, characterized in that a comparator is arranged and, depending on the result of the comparison, triggers alarms. 16. de före jämföraren för att normera och kompensera den uppmätta felströmmen för Maskin enligt krav 15, kännetecknad av att skalningsenheter är anordna- variationer i injiceringsspänningen innan felströmmen tillförs jämföraren.The pre-comparator to normalize and compensate the measured fault current for Machine according to claim 15, characterized in that scaling units are arranged variations in the injection voltage before the fault current is supplied to the comparator. 17. är inrättade att uppmäta fältlindningens spänning och ström och överföra dessa Maskin enligt något av föregående krav, kännetecknad av att mätorgan värden till en enhet för beräkning av rotortemperaturen.17. are arranged to measure the voltage and current of the field winding and transmit these machines according to any one of the preceding claims, characterized in that measuring means values to a unit for calculating the rotor temperature. 18. rotortemperaturen är stillastående samt att nämnda spännings- och strömvärden Maskin enligt krav 17, kännetecknad av att enheten för beräkning av för fältlindningen är överförbara via den trådlösa kommunikationsenheten till nämnda beräkningsenhet.The rotor temperature is stagnant and that said voltage and current values Machine according to claim 17, characterized in that the field winding calculation unit is transferable via the wireless communication unit to said calculation unit. 19. beräkningsenheten för att utlösas när temperaturen överstiger ett förutbestämt Maskin enligt krav 17 eller 18, kännetecknad av att larm är anslutna till gränsvärde.The calculation unit for triggering when the temperature exceeds a predetermined Machine according to claim 17 or 18, characterized in that alarms are connected to the limit value. 20. Maskin enligt krav 12, kännetecknad av att en stillastående spännings- källa är anordnad att via en ringtransformator mata injicerlngskretsen.Machine according to claim 12, characterized in that a stationary voltage source is arranged to supply the injection circuit via a ring transformer. 21. Maskin enligt krav 12, kännetecknad av att injicerlngskretsen är matad från en konstant spänningskälla.Machine according to claim 12, characterized in that the injection circuit is supplied from a constant voltage source. 22. Förfarande vid en roterande elektrisk maskin, av en typ med roterande fältkrets, vilken maskin är avsedd att direkt anslutas till att distributions- eller trans- missionsnät, varvid minst en elektrisk lindning hos maskinen innefattar minst en 15 20 521 013 12 elektrisk ledare, ett ledaren omslutande första skikt med halvledande egenskaper, ett det första skiktet omslutande fast isolerande skikt och ett det isolerande skiktet omslutande andra skikt med halvledande egenskaper, kännetecknat av att en inji- ceringsspänning pàläggs en mätkrets, som är sluten genom impedansen mellan fältlindning och jord, och resulterande felström i mätkretsen mäts, varpå likriktade absolutvärden av injiceringsspänningen och felströmmen bildas och överförs till en beräkningsenhet för övervakning av fältlindningens resistans till jord.A method of a rotating electric machine, of a rotating field circuit type, the machine being intended to be directly connected to a distribution or transmission network, the at least one electrical winding of the machine comprising at least one electrical conductor, a conductor enclosing first layer with semiconducting properties, a solid insulating layer enclosing the first layer and a second layer having semiconducting properties enclosing the insulating layer, characterized in that an injection voltage is applied to a measuring circuit which is closed by the impedance between field winding and ground, and the resulting fault current in the measuring circuit is measured, whereupon rectified absolute values of the injection voltage and the fault current are formed and transmitted to a calculation unit for monitoring the resistance of the field winding to ground. 23. Förfarande enligt krav 22, kännetecknat av att övertoner i mätkretsen bortfiltreras.Method according to Claim 22, characterized in that harmonics in the measuring circuit are filtered out. 24. Förfarande enligt krav 22 eller 23, kännetecknat av att nämnda absolut- värde av felströmmen jämförs med förutbestämda gränsvärden och larm utlöses i beroende av resultatet av jämförelsen.Method according to claim 22 or 23, characterized in that said absolute value of the fault current is compared with predetermined limit values and alarms are triggered depending on the result of the comparison. 25. Förfarande enligt krav 24, kännetecknat av att före jämförelsen normeras och kompenseras den uppmätta felströmmen för variationer i injicerings- spänningen.Method according to claim 24, characterized in that before the comparison, the measured fault current is normalized and compensated for variations in the injection voltage.
SE9703554A 1997-09-30 1997-09-30 Rotary electric machine with winding made of high voltage cable SE521013C2 (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9703554A SE521013C2 (en) 1997-09-30 1997-09-30 Rotary electric machine with winding made of high voltage cable
APAP/P/2000/001764A AP1058A (en) 1997-09-30 1998-09-29 Rotating electric machine.
CN98809666A CN1272241A (en) 1997-09-30 1998-09-29 Rotating electric machine
DE19882710T DE19882710T1 (en) 1997-09-30 1998-09-29 Rotating electric machine
AU92920/98A AU9292098A (en) 1997-09-30 1998-09-29 Rotating electric machine
TR2000/00797T TR200000797T2 (en) 1997-09-30 1998-09-29 Cyclic electric machine.
JP2000516417A JP2001520495A (en) 1997-09-30 1998-09-29 Rotating electric machine
PCT/SE1998/001740 WO1999019963A1 (en) 1997-09-30 1998-09-29 Rotating electric machine
OA1200000084A OA11363A (en) 1997-09-30 2000-03-24 Rotating electric machine.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9703554A SE521013C2 (en) 1997-09-30 1997-09-30 Rotary electric machine with winding made of high voltage cable

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9703554D0 SE9703554D0 (en) 1997-09-30
SE9703554L SE9703554L (en) 1999-03-31
SE521013C2 true SE521013C2 (en) 2003-09-23

Family

ID=20408450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9703554A SE521013C2 (en) 1997-09-30 1997-09-30 Rotary electric machine with winding made of high voltage cable

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JP2001520495A (en)
CN (1) CN1272241A (en)
AP (1) AP1058A (en)
AU (1) AU9292098A (en)
DE (1) DE19882710T1 (en)
OA (1) OA11363A (en)
SE (1) SE521013C2 (en)
TR (1) TR200000797T2 (en)
WO (1) WO1999019963A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2480969T3 (en) 2011-03-03 2014-07-29 Abb Research Ltd. Method for adapting a grounding fault detection
EP2574947A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-03 ABB Technology AG A method of determining stationary signals for the diagnostics of an electromechanical system
FR2986618B1 (en) * 2012-02-08 2014-09-05 Renault Sa SECURE LOADING SYSTEM FOR CHARGING THE BATTERY OF A MOTOR VEHICLE FROM A POWER SUPPLY NETWORK

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1226451A (en) * 1968-03-15 1971-03-31
US3684821A (en) * 1971-03-30 1972-08-15 Sumitomo Electric Industries High voltage insulated electric cable having outer semiconductive layer
US4510077A (en) * 1983-11-03 1985-04-09 General Electric Company Semiconductive glass fibers and method
US5036165A (en) * 1984-08-23 1991-07-30 General Electric Co. Semi-conducting layer for insulated electrical conductors
DE3543106A1 (en) * 1985-12-06 1987-06-11 Kabelmetal Electro Gmbh ELECTRIC CABLE FOR USE AS WINDING STRING FOR LINEAR MOTORS
JPH0687642B2 (en) * 1986-12-15 1994-11-02 株式会社日立製作所 Rotor winding abnormality diagnosis device for rotating electric machine
US4914386A (en) * 1988-04-28 1990-04-03 Abb Power Distribution Inc. Method and apparatus for providing thermal protection for large motors based on accurate calculations of slip dependent rotor resistance
DE4329382A1 (en) * 1993-09-01 1995-03-02 Abb Management Ag Method and device for detecting earth faults on the conductors of an electrical machine
JP3468817B2 (en) * 1994-02-25 2003-11-17 株式会社東芝 Field ground fault detector

Also Published As

Publication number Publication date
TR200000797T2 (en) 2000-09-21
SE9703554D0 (en) 1997-09-30
OA11363A (en) 2003-12-17
AU9292098A (en) 1999-05-03
WO1999019963A1 (en) 1999-04-22
AP1058A (en) 2002-04-18
AP2000001764A0 (en) 2000-03-31
SE9703554L (en) 1999-03-31
CN1272241A (en) 2000-11-01
DE19882710T1 (en) 2000-08-24
JP2001520495A (en) 2001-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1078711C (en) Device for sensing of electric discharges in a test object
CN1139166C (en) Method and device for monitoring insulation and fault current in electric AC network
CN101682188B (en) Power station for power transmission to remotely located load
US4771355A (en) System and method for arc detection in dynamoelectric machines
US20180321286A1 (en) Combined DC Current, AC Current and Voltage Sensor for High Voltage Electric Power Lines
EP1306965B1 (en) Power supply unit
Stone et al. In-service evaluation of motor and generator stator windings using partial discharge tests
CN105914712A (en) Device and method for detecting residual curent
WO1980000050A1 (en) Method and apparatus for detecting faults in an electric power distribution system
KR100306084B1 (en) Separation of high frequency error signal from high frequency electromagnetic field in large electrical equipment
EP0633640A2 (en) An earth leakage unit
SE521013C2 (en) Rotary electric machine with winding made of high voltage cable
US6697239B2 (en) Ground fault circuit interrupter for coaxial drop cable and method of operation
SE510192C2 (en) Procedure and switching arrangements to reduce problems with three-tier currents that may occur in alternator and motor operation of AC machines connected to three-phase distribution or transmission networks
EP2328246B1 (en) Electricity distribution system and method for adapting a TT electricity distribution network
US3185894A (en) Means for indicating faults in the crucible of induction melting furnaces
CA2467106A1 (en) Method for dectection of a ground fault, which occurs in the vicinity of a neutral point in an electrical device, as well as an apparatus for carrying out the method
CN111337752A (en) Power cable ground insulation resistance online detection system and application thereof
JP2020180787A (en) Detection device and power supply
US4216514A (en) Protective device for brushless exciting device
CN100563074C (en) The electronic trip device that is used for low-voltage circuit breaker
US20090125255A1 (en) Methods and apparatus for measuring voltage and voltage phase angle on bpl line
JP2850463B2 (en) Power cable deterioration diagnosis method
JPS55164378A (en) Detecting unit for ground-fault trouble of brushless rotary generator
Sedding et al. On-line partial discharge detection in turbine generators

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed