CH662017A5 - Anordnung zur verbindung der hochspannungswicklung eines generators mit einem einfuehrungsstab. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Anordnung zur Verbindung der Hochspannungswicklung eines Generators mit einem Einführungsstab, welche Anordnung in dem Stirnteil des Generatorständers angeordnete mit dem Einführungsstab in der Zone der Hochspannungseinführung verbundene isolierte Leiter der Generatorhochspannungswicklung und Kühlungskanäle enthält, dadurch gekennzeichnet,

dass die leitenden Schichten (1, 2, 3, 4) der isolierten Leiter Summenwindungen der Generatorhochspannungswicklung in Form von konzentrisch angeordneten, in der Zone der Hochspannungseinführung mittels Formrohrelemente (16) miteinander verbundene Rohre (5, 6, 9, 11, 12) bilden, wobei die Formrohrelemente (16) der Reihe nach den Übergang des Rohres (5) der ersten Summenwindung der Hochspannungswicklung zum Rohr (7) der zweiten Summenwindung, des Rohres (7) der zweiten Summenwindung zum Rohr (9) der dritten Summenwindung und so weiter bis zum Übergang des Rohres (9) der vorletzten Summenwindung zu den Rohren (11 und 12) der letzten Summenwindung der Generatorhochspannungswicklung, die die Nullpotentialführung bildet, sichern, während die Kühlungskanäle in einen zentralen Kühlungskanal (6), als welcher ein zentraler Innenraum des Rohres der ersten Summenwindung benutzt ist, und in periphere Kühlungskanäle (15), von welchen jeder durch zwei miteinander elektrisch verbundene und eine Summenwindung der Hochspannungswicklung bildende Nachbarrohre (11 und 12) gebildet wird, eingestellt sind und dass der Einführungsstab (17), der das maximale Potential der Hochspannungswicklung aufweist und einen Überzug aus durch Schirme (19), von welchen jeder mit seiner Summenwindung der Generatorhochspannungswicklung verbunden ist, getrennten Isolationsschichten (8, 10, 13) hat, aus einem Zylinder (21) und einem abgestumpften Kegel (22) ausgeführt ist, wobei die eine Grundfläche des Zylinders (21) mit dem Anfang der ersten Summenwindung der Generatorhochspannungswicklung verbunden ist und die andere Grundfläche des Zylinders (21) die kleinere Grundfläche des abgestumpften Kegels (22) bildet, wobei die an dem Einführungsstab (17) anliegende Isolationsschicht (8) mit ihrem Schirm (19) die gleiche Höhe wie dieser Stab (17) hat während jede nachfolgende Isolationsschicht (10, 13) mit ihrem Schirm (10) niedriger als die vorhergehende Isolationsschicht um einen gleichen Betrag liegt, wobei der Einführungsstab (17) und sämtliche an diesem anliegenden Isolationsschichten (8, 10, 13, 18) mit den Schirmen (19, 20) ein Hoch-spannungseinführungselement (23) bilden.

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf elektrotechnische Ausrüstungen und betrifft eine Anordnung zur Verbindung der Hochspannungswicklung eines Generators mit einem Einführungsstab.

Stand der Technik

Die Entwicklung der gegenwärtigen Elektroenergetik wird durch die Tendenz nach einer unentwegten Steigerung der Spannung von Energieübertragungsleitungen, Transformatoren und Generatoren gekennzeichnet, was im allgemeinen zu einer Erhöhung deren Wirkungsgrades und Verminderung deren Abmessungen führt.

Jedoch werden bei Anwendung von Hoch- und Höchstspannungen konstruktive Kopplungsteile für verschiedene Hoch- _ spannungselemente benötigt, z.B. der Übergang des Hochspannungskabels zur Freileitung bzw. die Einführung des Kabels in den Transformator.

Bei der Kopplung eines Hochspannungsgenerators mit den äusseren elektrischen Einrichtungen ist eins der wichtigsten Probleme die Verbindung der Generatorhochspannungswicklung mit dem Einführungsstab, der mit irgendeiner äusseren elektrischen Einrichtung, zum Beispiel einem Hochspannungskabel verbunden werden muss.

Die der angemeldeten Erfindung nächstliegende Lösung ist eine Anordnung zur Verbindung der Generatorhochspannungswicklung mit dem Einführungsstab (Zeitschrift «Elektrotechni-ka N. 6, 1977, G.A. Bezchastnov, A.V. Ivanov-Smolensky, P.Z. Nikitin, T.M. Nemeni «Hochspannungsgeneratoren», Verlag «Energia» [Moskau], siehe Seiten 1, 2), welche Anordnung im Stirnteil des Generatorständers angeordnete Kühlungskanäle und isolierte Leiter der Generatorhochspannungswicklung, die mit dem Einführungsstab verbunden sind, enthält.

Als Einführungsstab ist eine in einem Kupferrohr untergebrachte und mit diesem leitend verbundene Kupferschine benutzt, wobei das Kupferrohr sich im Innern des in der Körperisolation der Hochspannungswicklung eingeschnittenen Kegels befindet. Das Kupferrohr wird zur Formierung eines elektrischen Feldes in der Zone der Hochspannungseinführung und Zuführung des Kühlmittels, beispielsweise Öl, an die Hochspannungswicklung benutzt.

Die Hochspannungswicklung ist aus Spulen ausgeführt, zwischen deren Windungsschichten mit Hilfe von speziellen Zwischenlagen Kühlungskanäle gebildet sind, in welche Öl aus dem Kupferrohr eintritt.

Die bekannte Einheit wird durch ungleichmässige Spannungsverteilung längs der Fläche des Isolierkegels der Einheit zur Verbindung der Hochspannungswicklung mit dem Einführungsstab, die durch die Unterbrechung der Isolation in der Zone der Hochspannungseinführung und Bildung einer Diskontinuität in dem Isoliermedium bestimmt wird, gekennzeichnet.

Die ungleichmässige Spannungsverteilung längs der Fläche des Isolierkegels dieser Einheit kann zu einem Isolationsdurchschlag an Stellen mit maximaler Feldstärke führen. Zur Verhinderung von eventuellen Isolationsdurchschlägen hat bei der bekannten Einheit der Isolierkegel erhebliche Abmessungen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verbindung der HochspannungsWicklung eines Generators mit einem Einführungsstab zu schaffen, bei der die Ausführung des Hochspannungseinführungselementes und die Verbindung der Rohre der Summenwindungen der Generatorhochspannungswicklung in der Zone der Hochspannungseinführung es gestatten, die Abmessungen dieser Anordnung zu vermindern und ihre Betriebssicherheit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass die Abmessungen der Anordnung zur Verbindung der Hochspannungswicklung mit dem Einführungsstab wesentlich vermindert werden können, was die Möglichkeit bietet, leistungsstarke Generatoren mit einer Spannung an der Ständerwicklung bis 500 kV herzustellen, und die Betriebssicherheit dieser Anordnung und des gesamten Generators durch den wirksameren Ausgleich der Spannung längs der Fläche des Hochspannungseinführung-selementes erhöht werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachstehend soll die Erfindung durch ein konkretes Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die elektrische Schaltung der Windungen der Hochspannungswicklung, gemäss der Erfindung;

Fig. 2 die der Einzelheit A in Fig. 1 entsprechende Anordnung zur Verbindung der Generatorhochspannungswicklung mit dem Einführungsstab im Längsschnitt, gemäss der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt nach III-III der Fig. 2, gemäss der Erfindung.

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Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist eine vereinfachte Schaltung der aus einem Kabel ausgeführten, in vier Nuten des Generatorständers eingelegten Hochspannungswicklung wiedergegeben. Die leitende Schicht 1 des Kabels mündet in die leitende Schicht 2, die leitende Schicht 2 mündet in die leitende Schicht 3 und die leitende Schicht 3 -in die leitende Schicht 4 des Kabels. Der Anfang der Schicht 1 ist der Anfang der Hochspannungswicklung des Generators und das Ende der Schicht 4 die Ausführung mit Nullpotential.

Fig. 2 zeigt die konstruktive Ausführung der in Fig. 1 wiedergegebenen Einzelheit A. Die leitende Schicht 1 befindet sich in der Mitte des Kabels und bildet eine erste Summenwindung in Form eines Rohres 5 mit einem zentralen Kühlungskanal 6.

Unter der Summenwindung versteht man eine Gesamtheit aller vor dem Rohr der betreffenden Schicht gebildeten Windungen.

So bildet zum Beispiel gemäss Fig. 1 das Rohr der leitenden Schicht 1 eine Summenwindung, die aus zwei in Reihe geschalteten, in vier Nuten des Generatorständers eingelegten Windungen besteht (den Ständernuten entsprechen in Fig. 1 Abschnitte ab). Die leitende Schicht 2 bildet eine zweite Summen Windung in Form eines zum Rohr 5 konzentrisch angeordneten und von diesem durch eine Isolationsschicht 8 getrennten Rohres 7.

Die leitende Schicht 3 bildet eine dritte Summenwindung in Form eines zu den Rohren 5, 7 konzentrisch angeordneten und von dem Rohr 7 durch die Isolationsschicht 10 getrennten Rohres 9. Die leitende Schicht 4 bildet eine vierte Summenwindung in Form von zwei benachbarten konzentrisch zueinander und zu den Rohren 5, 7, 9 angeordneten Rohren 11, 12. Das Rohr 11 ist von dem Rohr 9 durch die isolationsschicht 13 getrennt. Die Rohre 11 und 12 sind leitend miteinander über Brücken 14 verbunden.

Der zwischen den Rohren 11 und 12 gebildete Raum stellt einen peripheren Kühlungskanal 15 dar.

In der Zone der Hochspannungseinführung, die der Einzelheit A in Fig. 1 entspricht, sind die konzentrisch angeordneten Rohre 5 (Fig. 2), 1,9, 11, 12 miteinander über die Formrohrenelemente 16 verbunden, die der Reihe nach den Übergang des Rohres 5 der ersten Windung zum Rohr 7 der zweiten Windung, den Übergang des Rohres 7 der zweiten Windung zum Rohr 9 der dritten Windung, den Übergang des Rohres 9 der dritten Windung zu den Rohren 11, 12 der vierten Windung sicherstellen, die die Ausführung mit Nullpotential bildet.

Der Einführungsstab 17 weist das maximale Potential der Hochspannungswicklung auf und hat einen Überzug aus Isolationsschichten 8, 10, 13 und einer äusseren Isolationsschicht 18. Die Isolationsschichten 8, 10, 13 sind in dem den Einführungsstab 17 umgebenden Bereich durch Schirme 19 getrennt, während die äussere Isolationsschicht 18 in dem gleichen Bereich durch einen Schirm 20 abgedeckt ist.

Der Einführungsstab 17 stellt eine Kupferschiene dar, die den Anfang des Rohres der ersten Summenwindung mit der Kupferschiene der äusseren Einrichtung verbindet.

Jeder Schirm 19 ist mit seiner Windung der Generatorhochspannungswicklung verbunden.

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Der Einführungsstab 17 ist aus einem Zylinder 21 und einem abgestumpften Kegel 22 ausgeführt, wobei die eine Grundfläche des Zylinders 21 mit dem Anfang der ersten Windung der Generatorhochspannungswicklung verbunden ist, während die andere Grundfläche des Zylinders 21 eine kleinere Grundfläche des abgestumpften Kegel 22 bildet.

Die an dem Einführungsstab 17 anliegende Isolationsschicht 8 mit ihrem Schirm 19 hat die gleiche Höhe wie der Stab, während jede nachfolgende Isolationsschicht 10, 13 und die äussere Isolationsschicht 18 mit ihren Schirmen 19 und 20 niedriger als die vorhergehende Isolationsschicht um einen gleichen Betrag 6 angeordnet ist, hierbei bilden der Einführungsstab 17 und sämtliche an diesem anliegenden Isolationsschichten 8, 10, 13 mit den Schirmen 19 und die äussere Isolationsschicht 28 mit dem Schirm 20 ein Hochspannungseinführungselement 23.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt III-III in Fig. 2, der die Konstruktion des Vierschichtkabels der Hochspannungswicklung erläutert.

In dem Isolierkegel der bekannten Anordnung zur Verbindung der Generatorhochspannungswicklung mit dem Einführungsstab werden die Betriebsbedingungen der Isolation stark beeinträchtigt, da das elektrische Feld, das am Rand der unter hohem Potential liegenden leitenden Elemente erzeugt wird, äusserst ungleichmässig ist, so dass Isolationsdurchschläge möglich sind.

Zum Ausgleich der Spannung längs des Isolierkegels hat man wesentlich seine Abmessungen zu vergrössern, wobei auch die Geometrie seiner Fläche, die zur Sicherung der geforderten Werte der Feldstärke nötig sind, komplizierter wird. Das ist besonders wesentlich bei Spannungswerten von 220 und 500 kV.

Bei der beschriebenen Konstruktion der Baugruppe zur Verbindung der Generatorhochspannungswicklung mit dem Einführungsstab ist jeder Schirm 19 und 20 (Fig. 2) des Hochspan-nungseinführungselementes 23 mit seiner Summenwindung der Hochspannungswicklung elektrisch verbunden, was die Möglichkeit bietet, eine Potentialdifferenz zwischen den Schirmen 19, 20 des Hochspannungseinführungselementes 23 zwangsläufig vorzugeben. Dadurch ist es möglich, die Grösse ô minimal zu halten, die durch die Isolationsfestigkeit bei gegebener Potentialdifferenz zwischen den benachbarten Schirmen 19 und 20 bestimmt wird.

Da die Generatorhochspannungswicklung aus einem Schichtkabel ausgeführt ist und jeder Schirm 19, 20 (Fig. 2) des Hochspannungsführungselementes 27 mit seiner leitenden Schicht 1, 2, 3, 4 (Fig. 1) des Kabels verbunden ist, so wird damit eine gleiche Potentialdifferenz an den Schirmen 19 (Fig. 2), 20 sichergestellt.

Die Erfindung gestattet leistungsstarke Generatoren mit einer Spannung an der Ständerwicklung bis 500 kV zu schaffen.

Gewerbliche Verwertbarkeit

Die Erfindung kann bei der Herstellung von leistungsstarken Generatoren, darunter Turbogeneratoren, für Wärme- und Kernkraftwerke sowie bei der Herstellung von leistungsstarken Transformatoren verwendet werden.

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1 Blatt Zeichnungen