Лента защиты от коронного разряда и электрическая машина

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении стойкости изоляции. Лента защиты от коронного разряда является, в частности, лентой защиты от коронного разряда для электрической машины. Лента защиты от коронного разряда содержит наполнитель в полимерной матрице, при этом наполнитель имеет частицы, которые образованы со слюдой и которые окружают слюду и имеют образованный по меньшей мере с одним керамическим оксидом металла слой. 2 н. и 13 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к системе защиты от коронного разряда, в частности для электрической машины, предпочтительно машины высокого напряжения, такой как генератор для создания электрической энергии, электрический двигатель или другое электрическое рабочее средство высокого напряжения, в частности трансформатор или проходной изолятор или кабель.

Разрабатываются все более мощные машины, такие как, например, генераторы, поскольку прогресс техники требует все большие плотности мощности. Мощный генератор, такой как, например, турбогенератор, имеет, в частности статор с листовым пакетом статора и множество пазов генератора, в которых находится обмотка генератора.

Основная изоляция этой обмотки генератора относительно листового пакета является высоко нагружаемой электрически системой. Во время работы возникают высокие напряжения, которые должны уменьшаться в изоляционном объеме между находящимся под высоким напряжением стержнем обмотки и лежащим на потенциале земли листовым пакетом. При этом на кромках листов в листовом пакете возникают увеличения поля, которые в свою очередь вызывают частичные разряды. При этом эти частичные разряды приводят к возникновению в системе изоляции локальных очень сильных нагреваний. При этом органические материалы изолирующей системы, включая ее наружную защиту от тлеющего разряда, постепенно разлагаются на низкомолекулярные, летучие продукты, например, углекислый газ.

Важной составляющей частью изоляционной системы является так называемая наружная защита от коронного разряда (AGS). Она наносится в больших генераторах и электродвигателях непосредственно на поверхность изоляции обмотки генератора. Наружная защита от коронного разряда состоит в настоящее время часто из содержащих сажу и графит лент или лаков. За счет этого в такой изоляционной системе нельзя изготавливать, прежде всего, пограничные поверхности между наружной защитой от коронного разряда и основной изоляцией, полностью без пор. Поэтому при достаточно больших силах электрического поля происходит большое количество электрических коронных разрядов, которые со временем полностью сжигают наружную защиту от коронного разряда во время работы. Таким образом, это приводит к преждевременному старению изоляции и в худшем случае к замыканию на землю электрической машины. Это обычно означает не ремонтируемый полный выход из строя машины.

Наружная защита от коронного разряда должна иметь определенное удельное сопротивление, которое лежит в определенном диапазоне. В идеальном случае желательна возможность установки сопротивления наружной защиты от коронного разряда, с целью обеспечения анизотропии, которая имеет повышенную проводимость в радиальном направлении, т.е. от токопроводящего проводника к листовому пакету, и повышенное сопротивление, т.е. уменьшенную проводимость, в направлении стержня.

Часто в системах защиты от коронного разряда используется слюда в качестве стойкого к тлеющим разрядам материала. Обычно слюда в изолирующих системах используется в виде изолирующей ленты на основе слюдинитной бумаги с несущими материалами, такими как, в частности пленки, ткани, нетканые материалы, а также необходимых смол для склеивания бумаги с несущими материалами, а также для механической стабилизации слюдяной бумаги (запирающая смола).

Критичным для срока службы изолирующих систем и тем самым электрической машины является стойкость изоляционной системы относительно расслаивания. При расслаивании возникают дефектные места, которые приводят к увеличению числа тлеющих разрядов и к выходу из строя изоляционной системы и тем самым электрической машины.

Поэтому задачей изобретения является устранение недостатков уровня техники и создание стойкой системы защиты от коронного разряда. Кроме того, задачей изобретения является создание улучшенной электрической машины, в частности машины высокого напряжения, которая имеет, в частности длительный срок службы.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью системы защиты от коронного разряда с указанными в пункте 1 формулы изобретения признаками, а также с помощью электрической машины с указанными в пункте 7 формулы изобретения признаками. Предпочтительные модификации изобретения следуют из соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения, а также из последующего описания.

Система защиты от коронного разряда, согласно изобретению, является системой защиты от коронного разряда, в частности для электрической машины, предпочтительно машины высокого напряжения, в частности генератора для создания электрической энергии, электродвигателя или другого электрического рабочего средства, целесообразно трансформатора или проходного изолятора или кабеля. Система защиты от коронного разряда, согласно изобретению, содержит наполнитель в полимерной матрице, при этом наполнитель имеет частицы, которые образованы слюдой и которые имеют окружающий слюду слой, образованный по меньшей мере одним керамическим оксидом металла.

Как раз частицы слюды образуют механическую слабую точку такой системы защиты от коронного разряда, поскольку частицы слюды имеют легкую расщепляемость. Таким образом, частицы слюды образуют обычно причину для расслоения систем защиты от коронного разряда, которая приводит к дефектным местам, которые приводят к повышенному количество частичных разрядов и к выходу из строя изоляции. Согласно изобретению, достигается повышенная стойкость системы защиты от коронного разряда тем, что значительно уменьшается расщепляемость частиц слюды и тем самым расслоение системы защиты от коронного разряда за счет образованного керамическим оксидом металла слоя. Покрытие обеспечивает стабильное механическое соединение отдельных слоев слюды в частице и тем самым эффективно предотвращает расщепление на их слоях слюды, обусловленных кристаллическими плоскостями.

Целесообразно, частицы имеют размеры по меньшей мере в (в частности, арифметическом) среднем, максимально 1 мм и предпочтительно по меньшей мере в (в частности, арифметическом) среднем) максимально 100 мкм.

В одной предпочтительно модификации системы защиты от коронного разряда, согласно изобретению, слой окружает слюду частицы по всему объему, в частности со всех сторон. Эта модификация изобретения обеспечивает возможность особенно надежного предотвращения дефектных мест.

Целесообразно, в системе защиты от коронного разряда, согласно изобретению, слой образован с помощью оксида алюминия (Al₂O₃) и/или диоксида кремния (SiO₂) и/или диоксида титана (TiO₂). Указанные керамические оксиды металла не является электрически проводящими и обеспечивают возможность подходящей механической стабилизации.

В одной предпочтительной модификации система защиты от коронного разряда образует защищающую от коронного разряда бумагу. Изготовление слюдяной бумаги с частицами слюды само по себе известно и может применяться равным образом также с предусмотренными в соответствии с изобретением частицами слюды, которые имеют образованный по меньшей мере одним керамическим оксидом металла слой.

Целесообразно, система защиты от коронного разряда, согласно изобретению, имеет дополнительно несущий материал, с которым склеена слюдяная бумага. Предпочтительно, несущий материал содержит пленку и/или ткань и/или нетканый материал.

В одной предпочтительной модификации система защиты от коронного разряда образует по меньшей мере одну ленту защиты от коронного разряда. В частности, указанная выше слюдяная бумага с органическими волокнами пропитывается предпочтительно арамидом и/или РЕТ (полиэтилентерефталат) и предпочтительно упрочняется. Таким образом, слюдяная лента выполняется без носителя.

Целесообразно, система защиты от коронного разряда, согласно изобретению, образует по меньшей мере часть наружной защиты от коронного разряда и/или по меньшей мере часть концевой защиты от коронного разряда.

Электрическая машина, согласно изобретению, является, в частности, машиной высокого напряжения, и имеет указанную выше систему защиты от коронного разряда. Предпочтительно, электрическая машина, согласно изобретению, является генератором для создания электрической энергии, электрическим двигателем или другим электрическим рабочим средством с повышенным напряжением, в частности, трансформатором или проходным изолятором или кабелем.

1. Лента защиты от коронного разряда, в частности для электрической машины, содержащая защищающую от коронного разряда бумагу, по меньшей мере с одним наполнителем в полимерной матрице, при этом наполнитель имеет частицы, которые образованы слюдой и которые имеют окружающий слюду слой, образованный по меньшей мере одним керамическим оксидом металла.

2. Лента защиты от коронного разряда по п. 1, в которой частицы слюды покрыты по всему объему слоем керамического оксида металла.

3. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1 или 2, в которой частицы слюды покрыты слоем оксида алюминия.

4. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-3, в которой частицы слюды покрыты слоем диоксида кремния.

5. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-4, в которой частицы слюды покрыты слоем диоксида титана.

6. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5, которая выполнена без носителя.

7. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5, которая содержит носитель.

8. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5 или 7, в которой носитель содержит по меньшей мере частично пленку.

9. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5, 7 или 8, в которой носитель содержит по меньшей мере частично ткань.

10. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5, 7-9, в которой носитель содержит по меньшей мере частично нетканый материал.

11. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5, 7-10, в которой носитель содержит по меньшей мере частично органические волокна.

12. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5, 7-11, в которой носитель содержит по меньшей мере частично арамидные волокна.

13. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-5, 7-12, в которой носитель содержит по меньшей мере частично РЕТ-волокна (полиэтилентерефталата).

14. Лента защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-13, которая образует или имеет по меньшей мере часть наружной защиты от коронного разряда и/или по меньшей мере часть концевой защиты от коронного разряда.

15. Электрическая машина, в частности машина высокого напряжения, которая имеет ленту защиты от коронного разряда по любому из пп. 1-14.