專利名稱：電繞組支架與建立電暈放電防護的方法
技術領域：
本發明涉及一種電繞組支架以及一種為電繞組建立電暈放電防護的方法。
由EP 0 481 984B1，可得知一種用于大型電機、特別是用于渦輪發電機的導線繞組裝置。這種導線繞組裝置這樣構成，即，在支架內設有一些槽，導電線布置于其內。所有導電線都是絕緣的，并借助適當的手段固定在槽內。在全浸漬方法中，導線繞組裝置由一種可硬化的填料，例如合成樹脂包圍。起初呈液態的填料，在溫度約為100至200℃之間時硬化。在完全硬化之后，已結合成一緊密固體的導線繞組裝置冷卻至室溫。在此，會出現因熱(變化)引起的收縮。這在裝置內部會導致產生拉應力，因此會生成裂紋。在這類裂紋處會出現電暈放電，特別是隨著時間的推移，電暈放電還可能導致導線絕緣層的損壞。按照EP 0481 984B1，所生成的這類裂紋據說可控制地集中出現在一(特定)區域，在這一區域內，只存在無危害的弱電場。為此，在導電線的絕緣層上，纏繞一半導體帶，它構成第一半導體層。在該第一半導體層上再包裹上一層與第一半導體層電連接的第二半導體層。在兩半導體層之間設有一填料可通過的分隔層。該分隔層優選包含片狀云母帶，也是一預定斷裂處，從而因熱(變化)引起的應力基本上只導致在分隔層上生成裂紋。因此，受控制產生的裂紋主要集中出現在分隔層區域。分隔層位于弱電場或微小強度的電場區域內，因為它是設置在兩彼此電連接的半導體層之間。兩半導體層處于幾乎相同的電位上，由此，兩半導體層之間的區域幾乎沒有電位，進而幾乎沒有電場，從而集中在分隔層區域的裂紋不會導致具有危害性的電暈放電。
在DE 42 19 064A1中，記載了一種用于電機定子繞組的電暈放電保護裝置。在所示定子繞組中，由主絕緣層包裹的導電線布置在疊片鐵心的槽內。槽具有槽壁。主絕緣層用由半導體材料制成的第一電暈放電防護層包繞。在第一電暈放電防護層上，涂覆有第二電暈放電防護層。第二電暈放電防護層位于槽壁上，并經過處理后與完全浸漬定子繞組的浸漬樹脂相排斥。由此，第二電暈放電防護層既不會與第一電暈放電防護層粘合，也不會與槽壁粘合。因此，在導電線與疊片鐵心之間的熱膨脹在很大程度上不會產生機械應力。因而，在很大程度上防止了會導致電暈放電的裂紋的生成。
本發明的目的在于提供一種電繞組支架。其另一個目的在于提供一種為電繞組建立電暈放電防護的方法。
本發明有關支架方面的目的是通過這樣一種支架來實現的，該支架具有一個支撐面，在該支撐面上可附著一電繞組的一根導電線，該導電繞組可由一種浸漬材料包繞，其中所述支撐面上至少部分地涂有一電暈放電防護層。
這類支架允許以簡便方式來構造電繞組，并獲得有效的電暈放電保護。所述支架的支撐面上的涂層所具有的特別優點在于，將導電線附著或安裝在支架上的生產過程得以大大簡化。此時，通常僅還需要使電線絕緣，以及使絕緣層帶有一層電暈放電防護層，例如一半導體帶。避免生成裂紋或者為電線整理而控制裂紋生成的其它措施，都已成為多余。這意味著時間和成本的明顯節約。
涂層優選具有這樣的特性，即在所有情況下，涂層與浸漬材料只有極小的相互粘合性。由此，可以減少困機械應力生成裂紋。這類機械應力主要因導電線與支架不同的熱膨脹而引起。良好的電暈放電防護這樣來實現，即，在支架與導電線之間，當浸漬材料浸入時，利用涂層獲得極小的附著。因支架與電線之間牢固粘合并由于其不同的熱膨脹所引發的機械應力，也因此得以避免。由此，不再有或只有很少會導致電暈放電的裂紋生成。
涂層優選是弱導電的。由此來促進電暈放電防護，即，不出現局部電荷積聚，從而不出現局部強電場。很弱的導電能力可以確保不會感應出可稱之為比較高的電渦流。
涂層優選可彈性變形，從而使得在支承面和導電線之間主要因電線和支架不同的熱膨脹所形成的間隙，可利用涂層來充滿。通過彈性變形可以確保，在導電線和/或支架因熱(變化)而引發的收縮中，不形成會導致電暈放電的間隙。利用可彈性變形的涂層可這樣來補償收縮，即加大涂層厚度，從而不生成間隙。
涂層的成份優選為硅。涂層更優選為有機硅橡膠或有機硅漆，特別是在室溫下絡合的有機硅橡膠或有機硅漆。有機硅漆或有機硅橡膠是特別適宜的涂層材料。涂層也可采用其它材料，優選是包含一種具有半導電特性的添加物的材料。
涂層厚度優選在10μm至1mm之間。
支架優選制成用于發電機、尤其是功率大于10MVA(兆伏安)的渦輪發電機的定子繞組的疊片鐵心。
更優選的是，支架要裝入一渦輪發電機內，尤其是裝入一功率大于10MVA(兆伏安)的渦輪發電機內，其中，渦輪發電機具有一附帶定子載流體的定子繞組，此處的電繞組為定子繞組和定子載流體的導電線。
支架優選具有一表面，其內設有具有槽壁的槽，在此，支承面通過槽壁來構成。更優選的是，支架具有一蓋帶，利用它可將槽封閉，在此，該蓋帶具有一朝向槽的內側，它至少部分地設有涂層。通常，導電線放入支架的槽內，并利用蓋帶封住，該蓋帶防止了導電線沿徑向移動。在電線與蓋帶之間因熱產生位移可能引發的機械應力，能夠通過在蓋帶內側敷設涂層來避免。
支架優選具有一帶有一中間墊面的中間墊片，利用它，槽在其高度上被劃分成兩部分，在此，中間墊片表面至少部分設有涂層。在渦輪發電機中，兩根導電線可彼此重疊地布置在一個槽內。其中，首先裝入下導線，并利用中間墊片防止徑向位移。然后在中間墊片之上裝入第二根導電線。在導電線和中間墊片之間，因熱引起的位移所引發的機械應力，可以這樣來防止，即，在中間墊片表面或中間墊片表面的一部分上敷設涂層。
為電繞組(具有帶一支撐面的支架)建立電暈放電防護的方法，按照本發明這樣來實現，即，在支承面上設置一根導電線，其中該導電線和支架用一種浸漬材料，特別是合成樹脂至少部分地包裹，并且所述支承面在涂層區域內設有涂層，該涂層在任何情況下，均極少附著在浸漬材料上。
根據上述實施，可得出如此形成的電暈放電防護的優點。
涂層優選制成是弱導電的。更優選的是，涂層應為有機硅橡膠或有機硅漆，尤其是在室溫下絡合的有機硅橡膠或有機硅漆。
下面借助附圖所示實施例對本發明作進一步的說明，附圖中
圖1示出一支架；圖2示出圖1中支架的局部剖面；圖3示出支架上裝有導電線的槽；圖4示出與槽壁毗鄰的一導電線的橫截面的局部剖面；圖5同圖4，不過是在熱變化收縮之后。
在所有附圖中，相同的附圖標記具有相同的意義。
在圖1中，示意性地示出了一作為渦輪發電機中定子繞組的疊片鐵心1的支架1。它是一沿軸線1A定向的空心圓柱，并具有內側1B和外側1C。內側1B和外側1C為支架表面1D的一部分。在內側1B上，沿軸線1A并在支架1的整個長度上延伸有多個彼此等間距的、橫截面為矩形的槽8。在一并未示出的渦輪發電機中應用這類支架1時，在每個槽8內，均布入一根導電線3(參見圖3)，或者重疊地布入兩根導電線3A、3B。這些導電線3共同聯絡成一并未示出的電繞組。更進一步的細節借助于圖3來說明。在全浸漬方法中，已制作完成的、并未示出的電纜組與支架1一道被一種浸漬材料所包繞。浸漬材料(隨后)硬化。在浸漬材料完全硬化之后，即可獲得一緊密的結合在一起的固體。
圖2在圖1所示支架1的局部剖面圖中示出一槽8，它具有槽壁8A、8B和8C。這些槽壁8A、8B、8C都是支承面2的一部分。在槽壁8A上，涂有涂層4。涂層4是弱導電的并且在平面8A的方向上可彈性變形。
圖3示出了一與圖2相應的局部剖面，其中，有兩根重疊布置在槽8內的電線3A、3B。每根電線3A、3B都由各自的絕緣層5包裹。在各絕緣層5上纏繞有弱導電的電暈放電防護帶6。下導線3A利用具有中間墊片表面9A、9B.的中間墊片9，來限制其向上的徑向位移。在中間墊片9上接著是上導線3B，它通過具有內側7A的蓋板7來限制其向上的徑向位移。在這種實施形式中，支承面2利用蓋帶7的內側面7A、中間墊片9的中間墊片表面9A、9B與槽壁8A、8B和8C構成。在此實施例中，所在這些表面均設有一涂層4，不過，也可以只有這些表面中的一些或這些表面的一部分設有涂層4，而其它表面或表面的其它部分沒有涂層。在任何情況下，當如此制成的電繞組被全浸漬時，浸漬材料與涂層極少附著。因此，不會因機械應力而生成裂紋，該機械應力一方面可因導電線3的、另一方面也可因支架1的不同的熱膨脹而引起。由于不會通過裂紋導致電暈放電，因而提供了有效的電暈放電防護。
圖4示出了在垂直于導電線3的橫截面的局部剖面中，導電線3和支架1之間的接觸區域，在加熱過后的狀態下，特別是在浸漬材料硬化時，涂層4在用絕緣層5包裹的導電線3的外部電暈放電防護層6與支架1內槽8的槽壁8B之間被壓緊。在浸漬材料完全硬化之后，進行冷卻，從而不僅導致導電線3，而且還有支架1因熱(變化)產生收縮，這種狀態在圖5中示出。與圖4中加熱過后的狀態相比，在導電線3和支架1之間產生一較大的間距。這類較大的間距導致導電線3與支架1之間的間隙增大，該間隙由涂層4來填充，因為它是可彈性變形的。與圖4相比較，可知涂層4具有更大的厚度。因而在導電線3和支架1之間不會產生可能導致電暈放電的裂縫。
權利要求
1．一種具有一支承面(2)的支架(1)，在該支承面上可附加一電繞組(3C)的導電線(3)，該電繞組(3C)可由一種浸漬材料包圍住，其特征在于，所述支承面(2)至少部分帶有為電暈放電防護而設的涂層(4)。
2．按照權利要求1所述的支架(1)，其特征在于，所述涂層(4)具有這樣的性質，即在任何情況下，涂層(4)都只可能與浸漬材料產生極小的粘合。
3．按照權利要求1所述的支架(1)，其特征在于，所述涂層(4)是弱導電的。
4．按照上述任一項權利要求所述的支架(1)，其特征在于，所述涂層(4)可彈性變形，使得在支承面(2)和導電線(3)之間主要因熱膨脹產生的間隙可利用該涂層(4)來填充。
5．按照上述任一項權利要求所述的支架(1)，其特征在于，所述涂層(4)含有硅。
6．按照權利要求5所述的支架(1)，其特征在于，所述涂層(4)為有機硅橡膠或有機硅漆，特別是在室溫下絡合的有機硅橡膠或有機硅漆。
7．按照上述任一項權利要求所述的支架(1)，其特征在于，所述涂層(4)的厚度在10μm和1mm之間。
8．按照上述任一項權利要求所述的支架(1)，其特征在于，一疊片鐵心(1)用于一發電機、特別是一功率大于10MVA(兆伏安)的渦輪發電機的定子繞組。
9．按照上述任一項權利要求所述的裝入渦輪發電機、尤其是裝入功率大于10MVA(兆伏安)的渦輪發電機中的支架(1)，其特征在于，所述渦輪發電機具有一附帶定子載流體(3)的定子繞組(3C)，其中，所述電繞組(3C)為定子繞組(3C)和定子載流體(3)的導電線(3)。
10．按照上述任一項權利要求所述的支架(1)，其特征在于一表面(1D)，在該表面上內設具有槽壁(8A、8B、8C)的一槽(8)，該槽壁(8A、8B、8C)構成支承面(2)。
11．按照權利要求10所述的支架(1)，其特征在于一蓋帶(7)，該蓋帶將槽(8)封閉，并具有一朝向槽(8)的內側面(7A)，該內側面(7A)上至少部分設有涂層(4)。
12.按照權利要求10或11所述的支架(1)，其物征在于一具有中間墊片表面(9A、9B)的中間墊片(9)，通過它槽(8)被劃分成兩部分，其中，中間墊片表面(9A、9B)，至少部分設有涂層(4)。
13.一種為電繞組(3C)形成電暈放電防護的方法，該電繞組包括具有一支承面(2)的一支架(1)，在該支承面(2)上設置有導電線(3)，其中，該支架(1)和導電線(3)至少部分用浸漬材料，特別是合成樹脂來包裹住，其特征在于所述支承面(2)在涂層區域(4A)內設有涂層(4)，該浸漬材料在任何情況下均與涂層極小粘合。
14.按照權利要求13所述的方法，其特征在于，所述涂層(4)被制成是弱導電的。
15.按照權利要求13或14所述的方法，其特征在于，涂敷有機硅橡膠或有機硅漆，特別是在室溫下絡合的有機硅橡膠或有機硅漆作繭自縛為涂層(4)。
全文摘要
本發明涉及一種用于電繞組(3C),特別是用于渦輪發電機定子的電繞組的支架(1)。該支架(1)具有一支承面(2),其上可附著導電線(3)。該支承面(2)帶有為電暈放電防護而設的涂層(4)。本發明還涉及一種為布置在支架(1)上的電繞組(3C)建立電暈放電防護的方法,在這種方法中,支架(1)帶有為電暈放電防護而設的涂層(4)。
文檔編號H02K3/40GK1223750SQ97195848
公開日1999年7月21日 申請日期1997年5月14日 優先權日1996年5月15日
發明者邁克爾·舒爾坦, 英戈·蒂曼 申請人:西門子公司