TW453010B - A turbo-generator plant - Google Patents

Description

A7 ______B7 五、發明說明（ 技術領域： 本發明主要是提出一種熱力電廠的設備，以供應高電 (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 壓配線或傳輸網路所需的有功與無效功率。更進一步說， 本發明就是一種可供應高電壓配線或傳輸網路電力的旋轉 式電機機械設備，而不需中繼的變壓器此設備中的發電 機有一磁力迴路，其通常含有一鐵心與一氣隙，一冷卻系 統以及至少一組，通常兩組分別位於靜子與轉子上的繞組 〇 背景技術 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 今日的熱力電廠是依據一些不同的原理來建構。所使 用的不同氣體有如天然氣，油，生化燃料，煤，或上述燃 料的混合物以及核子燃料等，使得不論在燃燒過程或核子 反應過程皆能使氣體達到極高溫度。此氣體可來自燃燒後 的廢氣或間接來自加熱的蒸氣。此加熱過程是在極爲狹小 的空間內完成，也就意味著將產生極高的壓力。然後此熱 氣可在較大的空間中輸送，所以熱能可轉換成動能。該快 速移動的氣體可以數階段方式影響輪機中的葉片，而使轉 速增加。至少有一組發電機與輪機同軸，或是經由一齒輪 將能量轉換成電力，該電力又可經由一升壓變壓器傳送至 分配線或傳輸網路，也稱之爲動力網路。 只含有一個依上述原理之單元的電廠在某些情形下可 自然成爲最佳的選擇。然而，一個電廠最好能由多組單元 所建構。如此可提供較大的彈性與堅固性以抵抗設備中的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 5 3_0Τϋ Α7 _____Β7 五、發明說明（2) 千擾。不同的單元也可設計成在許多不同燃料下操作’而 可使甩當時最便宜的燃料s也有其他形式可增加電廠的整 體效率，其中某一單元的殘留熱量可被其他單元所利用。 一般常見的有兩種輪機：燃氣輪機與蒸氣輪機。燃氣 輪機是直接由燃燒氣體所帶動（在氣體清靜之後）’而蒸 氣輪機則是由高壓的蒸氣所帶動8 燃氣輪機的主要零件含有一個以上的壓縮器階段’ 一 個燃燒室，一個以上的輪機階段與一個發電機等。在許多 實例中*實際的輪機階段最好是多重型式，以使熱能的運 用達最佳化效果。輪機內相關零件的尺寸依每一階段之不 同壓力而有所不同a通常使用的是一個高壓與低壓零件， 或是一個高壓，中間與低壓零件。而壓縮器也有多重階段 ，通常是兩個。壓縮器內的壓力可予以調整以達最佳之燃 燒效果。吸入燃燒室內的空氣需加以預熱。 蒸氣輪機內的主要零件含有—個燃燒或反應爐，蒸氣 發電機，蒸氣輪機與一個電機發電機。蒸氣發電機主要是 由鋼管所組成，而鋼管外圍則被水環繞，該鋼管位於爐中 以獲得最佳的熱傳效果。高溫與高壓的蒸氣將被輸往輪機 使用。蒸氣輪機最好也能如上所述依壓力之不同而劃分成 各種不同區域。 爲達最大的效率，上述兩種組合式的輪機最好能使用 兩階段的方式，也就是一種組合循環式的電廠》比如說， 燃氣輪機電廠可利用燃氣輪機生產大部分的電力，而附加 的蒸氣發電機則利用輪機最終階段之廢氣的殘餘熱量;來發 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱） -------------Κ--------訂·--------線 1 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局_工消費合作社印製 4 53ΤΓΓΡ A7 ____^7 五、發明說明（3) 電，因此可獲得額外的能量》P F B C (壓力流體化床燃 燒）型式的燃煤電廠可將燃煤做最有效與最環保的燃燒， 其可利用爐中的蒸氣發電機產生大部分的電力。蒸氣發電 •後的燃燒氣體經冷卻及除塵後可輸往燃氣輪機使用。 許多電廠也可用於分區供暖而且在許多情形下可達極 高度的全效率。 相關的電廠形式如下所述。這些電廠裡的燃氣輪機是 燃燒氣體（最好是天然氣），油或是氣油的混合物。 燃氣輪機電廠 該電廠含有一或多個單元，每一單元含有一燃氣輪機 與隨附的發電機。 組合循環式多軸燃氣輪機電廠 該電廠含有一或多個單冗，每一單元含有一燃氣輪機 與隨附的電機發電機，其中來自燃氣輪機的熱氣被輸往一 熱交換器以供蒸氣發電之用。此蒸氣可驅動蒸氣輪機與隨 附的電機發電機》 組合循環式單軸燃氣輪機電廠 該電廠含有一或多個單元，每一單元含有一燃氣輪機 與隨附的電機發電機，其中來自燃氣輪機的熱氣被輸往一 熱交換器以供蒸氣發電之用。該蒸氣可驅動與燃氣輪機之 一 ''自由端^相連的蒸氣輪機。 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） t ---1 — — — — — — — —---1 — I 訂—---------I. (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 - 453010 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^ 五、發明說明（4) 蒸氣電廠 該電廠爲一組合彭式C比如油’煤，PFBC，生化 .燃料等）並經由一蒸氣產生器（利用位於爐中之管線輸送 水）供應驅動蒸氣輪機與隨附之電機發電機所需的蒸氣壓 力。 核能電廠 該電廠與蒸氣電廠向相似’但蒸氣產生器是位於核子 反應爐內。 上述所有電廠的共同點在於其發電機通常利用一共同 軸，或齒輪而與輪機連接以產生電力。—發電機也可與兩 個輪機相連。此種轉換通常發生於一同步發電機中’該發 電機可產生無效功率也可轉換有功電力。輪機發電機中通 常使用兩極或四極形式的發電機’但也有其他極數與實施 例。今日發電機的典型電壓範圍是1 0 - 3 OkV之間。 通常需使用一中繼單元以使發電機能更可靠地與輸出 電力網路相連。如圖3清楚所示’絕緣的匯電條系統從發 電機1 0 0的輸出端接往含有隔離器1 0 7的發電機斷路 器中。該匯電條系統接著與輔助的動力變壓器1 0 9相連 ，也與一升壓變壓器相連。此兩個充滿油的變壓器通常置 於室外以避免爆炸。有些防爆牆也常用來保護電廠。經由 置於電廠外之開關設備內的斷路器與隔離器1 〇 8而可與 一输出網路110相連。該開關設備最好能與電廠內之許 本纸張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 -^--------訂 *-----1--線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 453010 A7 __________B7___ 五、發明說明（5) 多單元相同。 另一種使每一發電機1 〇 〇之升壓發電機1 0 6直接 與输出電力網路110連的方法是使用該升壓變壓器將發 電機的電壓轉換到一中間的電壓值，然後再將此中間電壓 經由一系統變壓器而與輸出電力網路11〇相連。在內有 許多單元的有限空間或電廠內，上述方法可提供一種較便 宜的全盤解決之法，特別是在每一單元的電力值比輸出電 力網路的電壓值更輕微的情形下。 上述解法的缺點和發電機所產生的低電壓值（1 〇-3 0 k V )有關。該匯電條系統需使用較大的銅斷面以降 低損失。發電機斷路器1 0 7常變得龐大與昂貴，以阻絕 因低電壓所導致的高電流。該升壓變壓器1 0 6很昂貴而 且也造成安全上的顧慮。也導致效率的惡化。 在個別發電機的磁力迴路中通常含有一疊片鐵心，比 如焊接的鋼片。爲使鐵心通風與冷卻，該鐵心通常被分爲 具有徑向和/或軸向通風導管的堆疊。就大機器而言，該 薄板被分成數個段落並貼附於機器的支架上，該疊片鐵心 是以壓力指與壓力環予以固定。磁力迴路的繞組通常置於 鐵心的溝槽內，該溝槽通常是矩形或梯形的斷面。 多相的發電機，其繞組通常爲單層或雙層。單層繞組 中每一溝槽只有一線圈邊，而雙層溝槽中每一溝槽則有兩 個線圈邊。所謂線圈邊意指將一或多組導體以垂直或水平 方式組合並外附有共同的線圈絕緣，也就該絕緣可抵抗發 電機至地表之額定電壓 本紙張尺度適用中國囿家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） 1----------- --------^ ---------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -8 - 4 5 3 0 11； A7 __B7__ 五、發明說明（6) 雙層繞組通常做成鑽石繞組，而本文的單層繞組則做 成鑽石或平繞組a鑽石繞組中只有一個（可能兩個）線圈 寬度，而平繞組則做成同心形狀•也就是具有可變的線圈 寬度。所謂線圈寬度是指兩線圏邊之間的弧形距離。 通常所有大型機器都是由雙層繞組與同大小的線圈所 組成》每一線圈之一側置於一層而另一側則置於另一層中 。此意味著所有線圈皆在線圈末端處互相交錯。如果大於 兩層的話 '此交錯處將使繞組工作變得非常複雜，而線圈 末端也變得不太理想。 一般認爲在1 0 — 2 0 kV的電壓範圍內，旋轉發電 機的線圏製造可獲得良好的效果。然而’想要發展更高電 壓的發電機則已嚐試許久。最明顯的例子就是1 9 3 2年 十月1 5日在"電子世界，第524-52 5頁所舉的例 子》Par son在1 9 2 9年設計一種供應3 3 kV電壓的發 電機。該文也描述了 一個在比利時Langerbrugge所製造的 3 6 k V的發電機》雖然該文也提到提昇電壓的可能性’ 但始終爲發電機的基礎原理所受限。這主要是因爲在絕緣 系統的每一分離層中皆內附有雲母油與紙的缺點所致。 如上所述的同步發電機便是要嚐試一種新方法’比如 J. Elektrdechnilia N 〇 . 1 1 9 7 0 的文件水與油 冷式之輪機發電機TVM-30〇" ’在美國專利 4，429 ，244之"發電機的靜子〃第6 — 8頁’以 及蘇聯的專利CCCP 955369等實例。 ).£1411'〇-1：6(：}11^1^中所提到的水與油冷式同步機 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------ 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

4530 1 C A7 _ B7 五、發明說明（7) 可將電壓達到2 0 k V左右。該文提到一種油/紙絕緣的 新絕緣系統1使靜子完全浸在油中。浊於是既可當作冷卻 劑也可作絕緣之用。心鐵內表面處有一介電的隔油環可使 靜子中的油不致洩漏於轉子中。該靜子繞組是由橢圓，中 空並附有油與紙絕綠的導體所製成。該線圈邊與其絕綠貝〖』 利用一些契子將其固定在矩形的溝槽內。而油可作爲中空 導體與靜子壁之開口兩者的冷卻劑。然而，此冷卻系統在 其線圈末端處需有大量油與電力的連接點。該厚絕緣也使 得導體的曲率半徑加大，如此也使得線圈突出處的尺寸增 大。 上述美國專利提到的同步機器的靜子部分包含有一個 供靜子繞組用的含梯形溝槽之多層板的磁心。該溝槽爲階 梯狀，因爲靜子繞組的絕緣需求是朝轉子方向逐漸減少， 而繞組中最靠近中性點的部分也位於轉子中。靜子部分也 包含一個最靠近心鐵之內表面的介電油-分離汽缸。此部 份比無此環的機器需要更多的激磁。靜子繞組的每一線圈 層是由相同直徑的油-飽和電纜所製成》層與層之間是用 溝槽中的隔板元件予以分離•並用契子將其固定。繞組的 特點在於含有兩個串聯的所謂半繞組。一支半繞組中心地 置於絕綠套管內。靜子繞組的導體是由環繞油所冷卻。系 統內油過多的缺點是有洩漏的危險以及發生問題後所需的 大量清理工作。位於溝槽外的絕緣護套含有一個圓柱部分 及一個錐形篩電極，其目的在於控制電纜離開層板之區域 的電場強度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- 訂---------線 -10 - ,453 0 Tx - ~ Α7 --------Β7_ 五、發明說明（8) cccp 955369提出另一種提高同步機器之 額定電壓的方法，其中該油冷式靜子繞組的每一層皆由相 同的高壓電纜所組成。該電纜置於靜子的溝槽內，該溝槽 .爲一圓形’軸向的開口並與電纜的斷面積相配，其間有供 整修與冷凝劑所需的空間。各軸向的繞組層是由一絕緣管 所包圍及固定。絕緣隔板件將管子固定於靜子溝槽中。同 樣地因爲油冷卻的關係*也需要一個內介電環加以密封以 防止油冷卻劑從內氣隙中流出。該結構的絕緣或靜子溝槽 部分並無任何階層形狀。該設計顯示，在各靜子溝槽間有 一個非常小的軸向腰部結構，其會引起大量的溝槽迷失通 量，而強烈地影響該機器的激磁需求。 在電子動力研究學院，EPRI ，1984年四月的 報告E L — 3 3 9 1中提到一種可達高電壓的發電機概念 ，其目的在於連接該發電機與動力網路而毋須經由中繼變 壓器。該報告所評估的結果有著良好的效率增益與可觀的 財務利益。在1 9 8 4年之所以認爲有可能發展發電機直 接與動力網路連接的理由在於當時已發展出一種前-導轉 子。前-導磁場所產生的可觀激磁能量使得使用足夠厚的 氣隙-繞組即可抵擋電子的應力。 藉由組合下列最先進的觀念，也就是設計一種稱之爲 "單石圓柱電樞〃的磁路繞組，將兩束導體包覆於三束絕 緣物的概念，以及將整個結構貼附於無齒狀的鐵心上等概 念，所評估後的結果是高電壓的旋轉電力機器得以直接與 動力網路相連。此結果使得主絕緣需作成足夠厚度以抵抗 -11 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公釐〉 4 5301 經濟邹智慧財產局員工消費合作'吐，印製 A7 B7 五、發明說明（9) 網路-對一網路以及網路-對-地的電位。此種方式的缺 點除了需要一個前-導轉子外，也需要極厚的絕緣，此將 增加機器的尺寸。該線圈末端需使用油或冷煤予以絕緣及 •冷卻以控制末端處產生的極大電場。該整台機器必須完全 地密封以防止液態的介電物質從大氣中吸收水分。 發明之描述 和前述發明背景不同的是，本發明含有一個以上的高 壓發電機，而使升壓變壓器變成多餘。也不再需要發電機 斷路器。功能上來說，該斷路器是由現有的高壓斷路器所 取代》而該匯電條系統是被篩狀的高壓電纜所取代。所以 本發明的目的之一便是要將電廠內的發電機直接與輸出電 力網路相連。 本發明的第一特點是從序言至申請專利範圍第1項中 所提到的電廠含有該申請專利範圍所描述的特徵，而本發 明的第二特點是從序言至申請專利範圍第2 9項中所提到 的發電機含有該申請專利範圍所描述的特點以及申請專利 範圍第3 1項所描述的程序等。 由於此種繚組的絕緣系統設計，得以避免一般常見於 傳統高壓發電機之厚絕緣層，比如雲母型式的浸染層，的 絕緣分解現象，該分解現象有些是部分放電，PD所致。 當絕緣處承受過度電場強度時，會在製造時所產生的洞穴 ，孔或類似處產生電暈放電的現象。此種電暈放電將逐漸 破壞材料，可能穿過絕緣而發生電子迅裂放電。而因爲每 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q X 297公爱) '' -12 - {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·--------線 4530 1 Ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 __Β7 五、發明說明（ld> 一層的溫度係數相同，而得以避免因繞組之熱變化所產生 的缺陷與破裂。因上述問題使得無法設計出電壓高於3 6 k V的發電機。 本發明的絕緣系統即可消除上述問題本發明所使用 的絕緣層可使洞穴或孔的發生率降至最低，比如P E X， 熱塑性體，含有交連熱塑性體，E P橡膠，或其他橡膠等 適當的永久絕緣材料的擠製層。只使用具有最少缺陷的絕 緣層並附有內層與外層的半導體部分，可使材料的熱及電 負載降低。若有溫度梯度出現時，附有半導體層的絕緣部 分將形成一單石部分，而不會發生因絕緣與環繞層之溫度 差所產生之不同膨脹的缺陷。材料之電負載得以降低的原 因在於環繞絕緣的半導體部分形成一等電位的平面，也因 爲絕綠部分的電場均勻分布於絕綠層上所致。外半導體層 可與地表電位連接。這意謂著1整支繞組的外護套都能維 持地表的電位。 本發明的電廠因爲在發電機靜子的繞組上具有特殊的 絕緣系統，而消除了電壓升高的阻礙，而且即使電壓大於 3 6 k V也毋須使用升壓變壓器。 首先，省去變壓器即可使重量，空間與成本大幅降低 0 通常當變壓器與輪機室之間有一定距離時，需使用匯 電條以連接發電機與變壓器。因此種需求不再，所以可省 卻其所需的成本與空間-因高電壓將產生相當的電力損失 ，而匯電條系統將發生2相與3相的相間失誤，因而斷路 本紙張尺度適用ΐ國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1----------I ^-----------------^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13 - 4530 1 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（ll) 器與隔離器便需要高層次的維護。本發明所造成此類失誤 的危險已大幅地降低= 因油-絕緣變壓器所易產生的火災機率也可降低，而 •有關防火的安全預防措施也可減少。 本發明的輪機發電機電廠，其優點是可以多組接點與 各不同電壓值相連。 總之，上述組成的優點在於可大幅提昇該電廠的經濟 效益。建廠的成本也可降低而因維修保固的需求減少也使 操作效益改善，其效率增加約〇.5—1.5%。 本發明可應用於有尖峰負載的輪機發電機中，需要的 話可作爲一同步的補償器，使得發電機與輪機分離。 本發明的目的也在於利用內嵌於靜子之輔助電力繞組 而由發電機產生輔助電力，其所產生的電力比發電機之主 繞組者還低。 爲此’輪機發電機電廠之發電機的磁力迴路是由螺紋 式永久絕緣電纜並內含接地所組成。 習知科技與本發明之實施例的主要與基本差異在於使 發電機的電磁迴路直接地經由可能的斷路器與隔離器而與 一 2 0 kV與8 0 0 kV之間，最好是高於3 g kV的高 供應電壓相連。該磁力線路含有—個以上繞組所組成的多 層心鐵，而繞組則由一或多支永久絕緣導體的螺紋式電纜 所組成’而在導體與絕緣層外各有一半導體層，外半導體 層則與地表電位相連。 本發明之電廠因擁有許多習知科技所沒有的特徵而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 κ 297 公釐） * I I I I I I I --II---I ^ -----J ----1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 3 0 1 ί； Α7 _____Β7_ 五、發明說明（θ 以解決將電力機器直接與各種高壓電力網路相連的問題》 其餘特徵與其他實施例則定義於隨附的申請專利範圍 中，並敘述如下。

上述提及的特徵與發電機的其他基本特性包含有下歹IJ •磁力迴路的繞組是從一或多個永久絕緣導體並在導 體與護套皆附有半導體層之電纜所組成。此典型的導體有 如Ρ Ε X電纜或附有Ε Ρ橡膠絕緣的電績，而此物質可再 應用於導體內的導線與外護套上=Ρ Ε Χ=交連聚乙烯（ XLPE) =ΕΡ =丙乙烯 •電纜以圓形斷面較佳，但其他可獲得較佳組裝密度 的斷面也同樣可採用" •就溝槽與齒而言，可以較新與最佳的方式依本發明 設計該多層的心鐵 *該繞組最好能有階梯式絕緣，以供多層心鐵使用。 •該繞組最好能製成一多層，同心的電纜繞組，而使 線圏一末端的交點數減少。 •該溝槽設計需配合繞組電纜的斷面，使得溝槽在軸 向與徑向上有一些圓柱形的開口，而每層的靜子繞組間則 有一開放式的腰部組織。 •該溝槽的設計可配合相關的電纜斷面以及繞組的階 梯狀絕緣層。該階梯狀的絕緣層使得不論徑向延伸爲何皆 使磁心有固定的齒寬。 •上述的進一步結果所談到的導線使得該繞組導體含 本紙張尺度適用♦國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線 -15 - 經濟部智慧財產局員工消費合作.社印1 5 3 0 1 f A7 ____B7__ 五、發明說明（13) 有一些壓緊層，也就是從電子機器的觀點來說’絕緣的導 線並不需正確地予以轉置，無絕緣和/或互相絕緣° •上述的進一步結果所談到的外護套使得在沿導體的 適當位置上需將外護套切除|而每一切斷的部分長度皆直 接與地表電位相連。 使用上述形式的電纜可使得繞組之外護套的全長以及 該電廠的其他部分都能維持在地表電位。其重要的優點是 位於線圏-末端區域內，外半導體層之間的電場強度趨近 於零。因外護套爲地表電位1所以電場不需加以控制。此 意請著，不論在心鐵|線圈末端區或是兩者之間的過渡區 等皆不會有磁場集中的情形發生。 將絕緣和/或無絕緣的壓縮導線，或轉置的導線混合 的結果是產生非常低的迷失損失。 磁路繞組所使用的高壓電纜是由含有許多導線的內心 鐵/導體，以及至少兩個半導體層所組成，而其最內層則 被一絕緣層所包圍，接著是被一外徑爲2 0 — 2 0 0mm 之外半導體層以及導體面積爲5 0 — 3 0 0 〇mm2所包 圍。 因爲本發明之電廠的發電機含有特殊的系統，使得靜 子無須在工廠內完成，而是可將其軸向分割後再予以運送 並在現場組裝繞組°從運输觀點來看，此舉很明顯地有財 務上的效益。 本發明也提出一種完成此設備的程序。 從本發明的另一角度看’上述所列之目的是藉由從序 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----I--I I I I -III— — — — i I I---I I r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 3 0 1 l A7 _________B7 五、發明說明（j 言至申請專利範圍第2 9項所提到的電廠所完成，而該電 廠的特徵則是定義於該申請專利範圍的其中部分。 因該絕緣系統，以永久式;爲佳，是依熱力與電力觀點 將其設計成供3 6 k V之電壓使用，所以該電廠可直接與 高電壓電力網路相連而毋須中繼的變壓器，其優點甚明。 該電廠最好能依據申請專利範圍第1至2 8項的特點來建 構，但並不一定需要。 上述與其他的優良實施例將定義於隨附的申請專利範 圍中。 較佳實施例之描述 如圖1所示爲輪機發電機電廠中的一組或多組發電機 之扇形靜子1的軸向示意圖，圖中亦有發電機的轉子2。 轉子1通常是傳統疊片鐵心的形式。圖1所示之扇形相當 於發電機之一極距。從位於心線軸向最遠處的軛鐵部分3 開始有一些齒狀物在轉子2的軸向上延伸，該齒狀物以溝 槽5分隔，而其中配置有靜子繞組。此靜子繞組是由高電 壓的電纜所構成，這些電纜與一般如P E X等動力配線的 電纜幾乎完全相同。而不同之處在於動力電纜通常環繞有 機械式的保護套與金屬篩網，所以本發明的電纜通常只含 有導體以及在其絕緣層的每一側有一個以上的半導體層。 因此，對金屬損壞很敏感的半導體層是裸露於電纜的表層 〇 如圖1所示的電纜只有繪出每一電纜的中心傳導部分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4530 1 l A7 ------- B7_____ 五、發明說明（0 或線圏側邊。如圖所示的變斷面溝槽5皆有交互出現的寬 部分7與窄部分8。寬部分7近乎爲圓形並圍繞該纜線， 而寬部分間的腰部則爲窄部分8。腰部分可用來固定每一 .糠線。溝槽5的斷面沿圓心方向逐漸縮小。這是因爲越靠 近靜子軸向內部的電纜有著較低的電壓所致β所以此處可 用較纖細的纜線’而外圍則使用較粗的纜線。如所示之例 有三種不同的電纜尺寸，其分別爲圖中的5 1 ’ 52 ’ 5 3。 圖2所示爲使用於電機機械中之高壓電纜的逐層剝離 視圖。該高壓電纜6含有一或多支的導體3 1 ，而導體則 是由數條導線3 6組成並形成一如銅（C u )的圓形斷面 。該導體3 1位於高壓電纜6的軸心部分，並被一絕緣零 件3 5所包覆。然而，其中一支導線3 1捨去絕緣零件 3 5也是可行的a在本發明的實施例中，數支導體3 1是 一起被第一半導體層3 2所包覆。第一半導體層3 2外則 環繞有如P EX等絕緣層3 3。因此，本發明所謂的，高 電壓電纜〃並未含有一般動力配線所包覆的金屬護篩或是 外護套。 圖3所示爲依本發明所建構的輪機發電機電廠，其中 的發電機1 0 0是經由共用軸1 〇 1而由燃氣輪機1 ◦ 2 所帶動。驅動燃氣輪機的氣體是來自由控制裝置1 0 4所 控制的燃燒室1 0 3並由壓縮機1 0 5所供應。該壓縮機 105與發電機100及燃氣輪機102同軸lOi。 習知的輪機發電機電廠之發電機1 0 0所發出的最高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂.---------線 - 18 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 453010 Δ7 B7 五、發明說明（16) 電壓約爲2 5 - 3 0 KV左右。爲供應高壓配線或傳輸網 路1 1 0所需，從發電機輸出的電壓需經由升壓變壓器 1 〇 6升壓至800KV才行•在發電機1 〇〇與升壓變 .壓器1 0 6之間需配置一發電機斷路器1 0 7，該發電機 斷路器含有一組以上的隔離器’動力斷路器與接地裝置等 連接分配線或傳輸網路110尙需經過額外的隔離器 ，斷路器與閃燃保護裝置等，都以1 〇 8表示之。 2 5 — 3 0 KV的發電機輸出電壓通常有一分支接往 一降壓變壓器1 0 9 ·該降壓變壓器1 0 9可經由一整流 器迴路1 1 1供應發電機1 0 0激發的電壓，也同樣可產 生低電壓以供它需。 圖4所示如圖3相同的電廠，但使用本發明之輪機發 電機組合。依本發明，該發電機可發出分配線或傳輸網路 1 1 0所需的相同電壓（約爲8 0 0KV左右），並直接 經由導管2 0 1而與該分配線或傳輸網路1 1 〇連接。所 以這裡不需任何的升壓變壓器或是發電機斷路器（如圖3 中的 1 0 6 ，1 0 7 )。 如圖4所示之降壓變壓器1 0 9 ，是從發電機2 0 0 之靜子繞組的不同輸出處經由導管2 0 2 ，整流迴路 1 1 1 ，而其他要件則經由導管1 1 2予以供應激發電壓 〇 如圖5所示，若發電機2 0 0依本發明建構的話則該 降壓變壓器1 0 9也可以省略。該發電機2 0 0之靜子繞 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 X 297公爱） ------------- --------訂---------線 I (請先閲讀背面之达意事項再填寫本頁> -19 — 4 5301 l — A7 ______B7__ 五、發明說明（1分 線（和圖1相比）有不同輸出可經由導管2 0 2與整流迴 路111 ’而其他要件則經由導管203予以供應激發電 壓。 ' 因此，本發明的輪機發電機組合可省略許多先前所需 的變壓器與斷路器單元，而擁有如成本，操作可靠性與其 他明顯的優點。 圖示之簡述 本發明將以下列輪機發電機電廠之發電機磁路的較佳 實施例來做更詳細的說明，所列圖示爲 圖1是本發明之輪機發電機電廠中發電機之一扇行靜 子的軸向末端示意圖> 圖2是圖1之靜子的繞組所使用之電纜的層狀剝離視 圖， 圖3是習知科技之輪機發電機的配置示意圖， 圖4是本發明之輪機發電機的配置示意圖，以及 圖5是本發明之輪機發電機的修正實施例的示意圖， 圖6所示之發電機具有產生輔助電力的內建繞組，以 及起始於單一軸發電機的頻率轉換器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衷--------訂---------線 經濟部智.«財產局員工消費合作社印製 -20 -

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4i3ciU Ί υ ^ fr , ·ρ 月日、u、' 附件一： 第86107963號專利申請案 _補充1中文申請專利範圍修正本民國90年5月呈 六、申請專利範圍 1 . 一種電廠，可供應高電壓配線或傳輸網路（ 1 1 0 )所需的有功與無效功率*其至少含有一個發電機 (2 00)並經由一軸裝置（1 0 1 )而與一個以上的燃 氣和/或蒸氣輪機（1 〇 2 )連接並至少包含一組繞組· 其中該發電機的繞組含有至少兩半導體層的固體絕緣系統 ，每一層皆構成一等位能平面‘也含有中間的固體絕緣系 統•其中至少一層與固體絕緣系統有相同的熱膨脹係數。 2 .如申請專利範圍第1項之電廠，其中該發電機含 有一個附心鐵的磁力迴路。 3 .如申請專利範圍第2項之電廠，其中該磁力迴路 之心鐵的通量路徑含有多層板和/或鑄鐵和/或粉狀鐵和 /或鍛造鐵》 4 .如申請專利範圍第1項之電廠，其中該固體絕緣 系統是由含有一或多個帶電導體（3 1 )的高壓電纜（6 )所構成1而導線外則被至少兩個半導體層（3 2 > 3 4 )以及固體絕緣的中間絕緣層（3 3 )所包圍。 5 ·如申請專利範圍第4項之電廠*其中該最內的半 導體層（32)幾乎與導體（3 1 )同電位。 6 ·如申請專利範圍第4或第5項之電廠，其中一個 外半導體層（3 4)可形成一環繞導體（3 1 )的等位能 平面。 7如申請專利範圍第6項之電廠’其中該外半導體 層（34)接往一特定的電位。 8.如申請專利範圍第7項之電廠|其中該特定電位 本紙張尺度適用中酉國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1 ----— —— — I! --------^ « — — It I I I * ^ ί諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 453010 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 是地表電位。 9 .如申請專利範圍第4項之電廠，其中至少該兩層 具有完全同的熱膨脹係數。 1 〇 .如申請專利範圍第4項之電廠，其中該帶電導 體含有一些導線，而只有一些導線不互相絕緣。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之電廠，其中由電纜組 成的繞組含有一或多個帶電導體（2)，每一導體含有一 些導線，一個內半導體層（3 )可用來環繞每一導體，固 體絕緣的絕緣層（4)可包圍每一內半導體層（3)，而 一外導體層（5 )可包圍每一絕緣層4。 1 2 如申請專利範圍第1 1項之電廠，其中該電纜 也含有一金屬篩與一護套。 13 .如前述申請專利範圍第1項之電廠，其中至少 有一組發電機（2 0 0 )可直接地供應輸出的電力網路（ 1 1 0 )而毋須連接任何中繼的升壓變壓器（單位變壓器 )° 1 4 ·如申請專利範圍第1項之電廠，其中至少一個 供應給輸出網路的發電機（2 0 0 )含有兩個以上的部分 —網路，至少有一個部分-網路是經由中繼系統變壓器供 應電壓。 1 5 .如申請專利範圍第1項之電廠，其中包含有數 個發電機，每一發電機皆缺乏一個別的升壓變壓器但經由 一共用的系統變壓器可使其與傳輸或配線網路（11〇) 相連。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n n n n I ^ » n I n I __l-aJ· n i It It ir n .1 I I (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁)