Статор многофазной высоковольтной электрической машины

 

Использование, в электрических машинах высоковольтных энергетических установок Сущность изобретения: в каждом высокопотенциальном междуфазном промежутке статора установлен П-образный гибкий полупроводниковый экран, образуемый двумя пластинами, соединенными перемычкой , и подключен к схеме защиты. 4 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 К 3/40

ГОСУДАРСТВЕ НЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) @ ьбаЭ@

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925967/07 (22) 05.04.91 (46) 23.06.93. Бюл, М 23 (71) Ленинградское производственное электрîMàøèностроительное объединение

"Электросила" им. С.М.Кирова (72) Б.Д. Ваксер, В.О, Коган. В.В.Петров, Ю.Ф.Антонов, В.И,Иогансен и В.П.Чернявский (56) US М 3823334, Н 02 К 3/40, 1974.

SU М 1035730. Н 02 К 3/40. 1982.

Изобретение относится к крупным турбо- и гидрогенераторам, преимущественно имеющим водяное охлаждение, и в частности, к конструкции обмотанного статора.

Цель изобретения — повышение надежности электрической машины путем предотвращения междуфазных замыканий связанных с увлажнением в высокопотенциальном междуфазном промежутке, Радиальный размер перемычки П-образного полупроводящего экрана выполнен не менее радиальной протяженности изолированного элемента соединения стержня.

Для облегчения проведения высоковольтных испытаний обмотки путем уменьшения искажений электрического поля в междуфазных промежутках и создания разрыва цепи между экраном и ниэкопотенциальными элементами схемы защиты, П-образный гибкий полупроводящий экран соединен со схемой защиты гибкой сьемной. и 1823078 А1 (54) СГАТОР МНОГОФАЗНОЙ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (57) Использование: в электрических машинах высоковольтных энергетических установок. Сущность изобретения: в каждом высокопотенциальном междуфазном промежутке статора установлен П-образный гибкий полупроводниковый экран, образуемый двумя пластинами, соединенными перемычкой, и подключен к схеме защиты. 4 ил, вставкой, например, из полупроводящей резиностеклоткани.

Новизна заявляемой конструкции состоит в том, что введенный в каждый высокопотенциальный междуфазный промежуток

П-образный полупроводящий гибкий экран, а расположенный по поверхностям симмет- Q) рии указанного промежутка, позволяет вывести на измерительные устройства сигнал, возникающий при увлажнении междуфазных зон обмотки, который позволит отключить генератор как только часть (менее 50%) этого промежутка будет увлажнена по по- 00 верхиости из-за возникшей микротечи.

Наличие закрепленного Г1-образного гибкого полупроводящего экрана, расположенного по поверхностям симметрии каждого высокопотенциального междуфазного промежутка сообщает конструкции следующие новые свойства:

1823078 появляется возможность измерять постоянную составляющую сигнала (тока), возникающую на защищаемых междуфаз- ных промежутках пад действием переменнога напряжения при увлажнении последних; . схема защиты является помехоустойчивой и практически безынерционной, так как палупраоадящий экран не подвержен тепловым или электродинамическим воздействиям мощных электромагнитных полей, существующих в этой зоне и подключен непосредственно к элементу, чувствительному к увлажнению; полностью сохраняется возможность проведения профилактических GblcoKQBollb тных испытаний обмотки, так как полупроводящий экран, расположенный по поверхностям симглетрии промежутка (при отключении его от схемы защиты на оремя испытаний), практически не искажает электрическое поле, и кроме того, удален ат низкопатенциальных участков схемы на требуеглое расстояние; в заявленной конструкции микротечь в любой точке на поверхности изоляции одного из входящих о междуфазный промежуток соединений будет надежно выявляться задолго до образования короткого замыкания, чта резко уменьшает объем повреждений и простой генератора о ремонте.

Описанные свойстоа явились причиной возникновения сверхсуммарнаго положительного эффекта, заключающегося о повышении надежности электрической машины, путем предотвращения обмотки от междуфазных замыканий, связанных с постепенным развитием микротечи, и приводящих к большаглу абьему повреждений и длительному простою машины в ремонте.

На фиг,1 показан П-образный полуправодящий экран в исходном состоянии (а) и после придания ему формы, необходимой для установления в междуфазном промежутке (б): на фиг.2 — часть обмотки статара с защищаемым междуфазным промежутком и установленным а нем экранам; на фиг.3— более наглядно часть этой зоны в аксонометрии; на фиг.4 — оид о поперечном сечении фазных групп двухслойной обмотки, разделенных чередующимися низко- и высокопатенциальными междуфазными промежутками.

Пример выполнения. В статаре многофазной BbicoYoBoflbTíoé электрической маIll ll H bl в и а з ы сердечника уложена двухслойная обмотка, имеющая верхние 1 и нижние 2 стержни. Соединение указанных стержней глежду собой (или стержней с шинами) имеет изоляцию 3. которая на участ5

55 ках границ фазных зон (см, фиг.2), совместно с изоляционным промежутком. составляет изоляцию междуфаэной зоны. Между этими изолированными соединениями размещены тангенциальные распорные элементы 4, например, в виде клиньев из диэлектрика. Между эвольвенTíblми лобовыми частями стержней 1, 2, расположенных на границах фазных зон, установлены дополнительные короногасящие элементы

5 из отвержденной объемной композиции на основе карбида кремния. Распорки 4, расположенные в междуфаэных зонах, снабжены пазами 6, ширина которых выбрана в соответствии с толщиной 1,.гибкого Побразного полупроводящего экрана 7.

Экран 7 оставлен в паз 6 распорки 4 и закреплен в нем, например, с помощью клея.

Наилучшим образом требуемая гибкость— при достаточной прочности обеспечивается, если экран 7 имеет толщину с 0.4-0,7 мм.

Для исключения вредного воздействия электромагнитных полей экран 7 выполнен полупровадящим, т.е, иэ материала с удельным объемным сопротивлением порядка

10 -1О Ом см, например иэ полупровадяз щего стеклотекстолита СТЭФ-П, ТУ 16503. 168-78.

Надежное закрепление экрана 7 о пазу

6 достигается, если глубина паза будет порядка 3-5 мм. В паз 6 заведена перемычка 8 экрана 7 (фиг.1). имеющая длину 1, которая приблизительно равна или больше высоты h изолированного соединения 3 (фиг.3). Указанная перемычка 8 экрана 7 да точки начала разреза располагается приблизительно по плоскости симметрии 9 междуфазного промежутка. Протяженность S перемычки 8 экрана 7 выбрана такой; чтобы при начале атгиба на эвольвенту лобовой части стержней 1, 2 соответственно отгибались бы и пластины 10, 11 экрана 7, также располагаясь приблизительно по поверхностям симметрии 12, 13 соответствующих междустержневых проглежуткав. Именно такое расположение достаточно гибкого полуправадящего экрана сводит к минимуму искажений поля при высоковольтных испытаниях обмотки (когда экран отключен от нулевого потенциала схемы защиты 14— путем снятия гибких вставок 15, выполненных, например, из полупроводящей резиностеклоткани (фиг.4) и позволяет избежать пробоев па поверхности изоляции 3, Кроме того, обеспечивается заблаговременное отключение машины при увлажнении защищаемого оысокапотенциального промежутка 16 со стороны любой из соседних фазных групп (на фиг.2 — фаз А и B). Отгибаеглые пластины

10. 11 экрана 7 подходят к тар.глм дополни1823078 тельных короногасящих элементов 5 и закреплены в них на глубине 3-5 мм в процессе отверждения композиции на основе карбида кремния, иэ которой выполнены укаэанные элементы, Такое закрепление обеспечивает стабильное расположение в работе различных частей экрана 7 по соответствующим поверхностям симметрии и отсутствие смещений под действием циркулирующих в зоне лобовых частей газовых потоков, Ширина прорези экрана 7 (фиг.1 д) выбирается порядка 2-5 мм с таким расчетом. чтобы размеры L! и L2 пластин экрана были бы примерно равны половине высоты h изолированного соединения 3, т.е.

Li-Q=h/2

При таком выборе размеров практически исключается возможность нефиксируемого защитой увлажнения в междуфазном промежутке.

Работа стагора, выполненного таким образом, протекает следующим образом.

Пусть на том высокопотенциальном промежутке между фазами Л и С обмотки, где действует линейное напряжение машины (например, 24 кВ для генератора мощностью 800 МВт) — поз.16 на фиг.4, возникла микротечь, например, в фазе А). Напряжение, как следует из фиг,2, приложено к участку статора ог головки крайнего в группе стержня фазы А по поверхности короногасящего элемента 13 до отводящего электрода 7. Так как последний подключен к имеющей практически нулевой потенциал измерительной схеме 14 (фиг.4), контролируемый промежуток оказывается под фазным напряжением (например, 14 кВ), Как только поверхность элемента 13 начинает увлажняться из-за течи, например, в головке крайнего стержня 1 фазы А (фиг.2), возникает гГоляризация влаги и микрочастиц карбида кремния, что приводит к значительной постоянной составляющей в сигнале отводимом с помощью электрода 7, гибкой вставки 15 и кабеля 17 в измерительную схему 14, Этот сигнал надежно регистрируется и может быть использован в соответствующих устройствах защиты для отключения генератора до того момента, когда в нем возникла электрическая дуга.

При этом автоматически фиксируется та

5 из междуфазных зон, где возникло увлажнение, Так как междуфазная дуга при этом предотвращается, объем повреждений и простой в ремонте сокращаются, что и определяет экономическую эффективность заяв10 ляемого решения.

Формула изобретения

1, Статор многофазной высоковольтной электрической машины, содержащий дву15 слойную обмотку иэ стержней и шин с собсгвенной изоляцией. образующих фазные группы, разделенные чередующимися низко- высокопотенциальными маждуфазными промежутками, изолированные элементы

20 соединений шин L1 стержней, короногасящие элементы из Отвержденной объемной композиции на основе карбида кремния, установленные в эвольвентных зонах междуфазных промежутков обмотки, и

25 тангенциальные распорные элементы, напри:1ер, в виде клиньев из диэлектрика, размещенные между изолированными элементами соединений обмотки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

30 надежности электрической машины путем предотвращения междуфазных коротких замыканий, возникающих из-за увлажненvlë междуфазных промежутков, в каждом высокопо1енциальном междуфазном промежут35 ке установлен П-образный гибкий полупроводяший экран, образуемый двумя пласт 1нами, соединенными перемычкой, и служагций электродом для подключения к схеме защиты, пр 1чем перемычка и плас1и40 ны закреплены на обращенных одна к другой торцевых поверхностях тангенциальных распорных и короногасящих элементов так, что 3KpBII расположен по поверхносгямсимметрип указанного промежутка.

2. Статор машины по и. 1. о т л и ч à юшийся тем, что радиальный размер перемычки П-образного полупроводящего экрана не менее радиальной протяженно50 сти изолированного элемента соединения стержней.

1823078

1823078

З„аа Å ïà

Лф® руффд fP Q 3 юг.

Составитель В.Ваксер

Техред М.Моргентал Корректор Q. Кравцова

Редактор

Производственно-издагельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2183 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5