DE1188687B

DE1188687B - Electrical, insulated conductor that is partially embedded in a conductive body with a potential different from the conductor

Info

Publication number: DE1188687B
Application number: DEA29090A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kelen; Lars-Goeran Virsberg
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1957-04-06
Filing date: 1958-03-20
Publication date: 1965-03-11

Description

Elektrischer, isolierter Leiter, der teilweise in einem leitenden Körper mit vom Leiter verschiedenem Potential eingebettet ist Die Erfindung betrifft einen elektrischen, isolierten Leiter, der teilweise in einem leitenden Körper mit vom Leiter verschiedenem Potential eingebettet und auf dem aus dem Körper herausragenden Teil mit einem leitenden Belag mit hohem spezifischen Widerstand versehen ist.Electrical, insulated conductor, partially in a conductive Body is embedded with a different potential from the conductor The invention relates to an electrical, insulated conductor that is partially in a conductive body with embedded in potential different from the conductor and on that protruding from the body Part is provided with a conductive coating with high resistivity.

Wenn der elektrostatische Potentialgradient längs der Oberfläche einer von Luft oder einem anderen Gas umgebenen elektrischen Isolation einen bestimmten Wert überschreitet, so entstehen Koronaentladungen, die die Oberfläche der elektrischen Isolation und diese selbst zerstören und einen Durchschlag der Isolation zur Folge haben können. Diese Erscheinung tritt u. a. bei den Nutenwicklungen der Hochspannungsmaschinen auf, bei denen zwischen der Oberfläche der aus dem Eisenkern vorspringenden Wickelköpfe und dem Eisenkern selbst ein sehr großer Potentialgradient entsteht, und bei Hochspannungsdurchführungen.When the electrostatic potential gradient along the surface of a electrical insulation surrounded by air or another gas a certain If the value exceeds this, corona discharges occur, which affect the surface of the electrical Isolation and self-destruct and breakdown of the isolation result can have. This phenomenon occurs inter alia. in the slot windings of high-voltage machines on, where between the surface of the overhangs protruding from the iron core and the iron core itself creates a very large potential gradient, and in the case of high-voltage bushings.

Um die Größe des auf der Oberfläche isolierter, elektrischer Leiter in elektrischen Maschinen und Geräten auftretenden Potentialgradienten herabzusetzen und so die Koronabildung zu verhindern, hat man bisher auf die Oberfläche der Isolation gewöhnlich einen elektrisch leitenden Belag aufgebracht, der einen zwischen den Leitungswiderstandswerten für gute Nichtleiter und denen für metallische Leiter liegenden Leitungswiderstand hat. Die bisher verwendeten Beläge bestehen gewöhnlich aus Graphit, Holzkohle, Anthrazit oder Kienruß, und zwar in Mischung mit einem Bindemittel. Es hat sich aber erwiesen, daß mit diesen Belägen ein annähernd gleichbleibender Potentialgradient nicht erreicht und die Koronäbildung nicht verhindert werden kann, und zwar aus Gründen, die im folgenden an Hand der F i g. 1 der Zeichnung erläutert sind, die im Querschnitt eine aus dem Stator einer elektrischen Maschine vorspingende Wicklung zeigt. Außer Graphit und den genannten Stoffen ist als Bestandteil der Beläge neben Alundum auch Siliziumkarbid in seiner Eigenschaft als schlecht leitendes Material bekannt.To the size of the electrical conductor insulated on the surface reduce potential gradients occurring in electrical machines and devices and so to prevent the formation of corona, one has to date on the surface of the insulation usually applied an electrically conductive coating, the one between the Line resistance values for good non-conductors and those for metallic conductors line resistance. The coverings used so far usually exist made of graphite, charcoal, anthracite or pine soot, mixed with a binding agent. However, it has been shown that with these coverings an approximately constant Potential gradient not reached and corona formation cannot be prevented, for reasons which are explained below with reference to FIGS. 1 of the drawing explained are, which in cross-section a projecting from the stator of an electrical machine Winding shows. Except graphite and the substances mentioned is a component of the In addition to alundum, coverings also have silicon carbide in its poor conductivity properties Material known.

Der stromführende Leiter ist in üblicher Weise mit einer Isolation 2 umgeben und ragt aus dem Eisenkern 3 der Maschine heraus. Wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, nimmt die Oberfläche der Isolation des Wickelkopfes annähernd dasselbe Potential wie der Leiter an, und es entsteht ein sehr großer Spannungsgradient zwischen dem geerdeten Eisenkern und der anschließenden Oberfläche der Isolation des Wickelkopfes, der eine kräftige Koronabildung verursacht. Um dies zu verhindern, ist es, wie schon erwähnt, üblich, den dem Eisenkern am nächsten liegenden Teil des Wickelkopfes mit einem elektrisch leitenden Oberflächenbelag 4 einer der obenerwähnten Arten zu versehen. Es ist aber offenbar, daß dabei von jedem Punkt des innerhalb des Glimmschutzbelages 4 liegenden Teil des Leiters 1 ein Ableitungsstrom zu dem Belag 4 und danach zu dem geerdeten Eisenkern 3 fließt. Die Stromstärke in dem Belag steigt folglich von dem äußeren Ende des Belags nach dem Eisenkern zu progressiv an, und es entsteht ein viel größerer Potentialgradient an der Stirnfläche des Eisenkerns als an dem äußeren Ende des Glimmschutzbelags. Die Kurve A in F i g. 2 der Zeichnung zeigt, wie bei einem Belag der bisher verwendeten Art das Potential des Glimmschutzbelags mit dem Abstand von der Stirnfläche des Eisenkerns variiert. Das Potential des Leiters ist in F i g. 2 mit U bezeichnet. Aus F i g. 2 geht hervor, daß die bekannten Beläge den Potentialgradienten am Eisenkern nur unbeträchtlich herabsetzen können, d. h. in der Nähe der Stirnseite des Eisenkerns bleibt der Potentialgradient groß, und es besteht weiter die Gefahr der Koronabildung. Auch wenn dieser Potentialgradient bei der normalen Betriebsspannung der Maschine den zulässigen Grenzwert nicht überschreitet, ist offenbar nur eine geringe Spannungserhöhung erforderlich, um den Potentialgradienten so weit zu vergrößern, daß eine Koronabildung entsteht. Es ist deshalb bisher sehr schwer gewesen, einen Glimmschutz zu schaffen, der sowohl bei Betriebsspannung als auch bei Prüfspannung wirksam ist.The current-carrying conductor is insulated in the usual way 2 surround and protrudes from the iron core 3 of the machine. If no special Precautions are taken, the surface of the insulation decreases the end winding approximately the same potential as the conductor, and a very large one is created Voltage gradient between the earthed iron core and the adjacent surface the insulation of the winding head, which causes a strong corona formation. To this As already mentioned, it is customary to prevent the one closest to the iron core lying part of the winding head with an electrically conductive surface covering 4 to provide one of the types mentioned above. But it is evident that from each point of the part of the conductor 1 lying within the corona protection covering 4 a leakage current flows to the lining 4 and then to the grounded iron core 3. The amperage in the pavement consequently rises from the outer end of the pavement the iron core becomes too progressive, and a much larger potential gradient is created at the end face of the iron core than at the outer end of the corona protection coating. The curve A in FIG. 2 of the drawing shows how a covering has been used so far Type the potential of the corona cover with the distance from the face of the Iron core varies. The potential of the conductor is shown in FIG. 2 denoted by U. From Fig. 2 shows that the known coatings have the potential gradient at the iron core can only negligibly reduce, d. H. near the face of the iron core the potential gradient remains large, and there is still the risk of Corona formation. Even if this potential gradient is at the normal operating voltage of the machine does not exceed the permissible limit value, there is apparently only a slight increase in voltage required to increase the potential gradient so far that a corona formation arises. It has therefore been very difficult so far to create a corona protection, which is effective for both operating voltage and test voltage.

Zwar kann der Potentialgradient in der Nähe des Eisenkerns dadurch vermindert werden, daß der Leitungswiderstand des Belages vermindert wird, dabei nimmt aber das äußere Ende des Belags ein Potential an, das niedriger als das Potential des Leiters ist, so daß hier ein großer Potentialgradient und die Gefahr der Koronabildung entsteht. Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die bisher verwendeten Beläge nur innerhalb eines verhältnismäßig engen Spannungsbereiches wirksam sind und ihre Wirkung von dem Leitungswiderstand, d. h. der Zusammensetzung und der Dicke des Belags stark abhängig ist.It is true that the potential gradient in the vicinity of the iron core can thereby be reduced that the line resistance of the covering is reduced, thereby but the outer end of the coating assumes a potential that is lower than the potential of the conductor, so that there is a large potential gradient and the risk of corona formation arises. From the foregoing it can be seen that the coverings used so far only are effective within a relatively narrow voltage range and their effect the line resistance, d. H. the composition and the thickness of the pavement is dependent.

Die Erfindung bezweckt die Ausbildung eines Belages, der innerhalb eines weiten Spannungsbereichs einen gleichen oder annähernd gleichbleibenden Potentialgradienten hat und weniger empfindlich für Änderungen in der Zusammensetzung und der Dicke des Belags ist als die bisher bekannten. Die Erfindung geht von einem elektrischen, isolierten Leiter aus, der teilweise in einem leitenden Körper mit vom Leiter verschiedenen Potential eingebettet und auf dem aus dem Körper herausragenden Teil mit einem leitenden Belag mit hohem spezifischem Widerstand versehen ist. Gemäß der Erfindung wird als leitender Belag ein an sich bekanntes spannungsabhängiges Widerstandsmaterial verwendet. Dadurch erhält der Belag innerhalb des jeweils vorliegenden Spannungsbereichs einen ausgeprägt spannungsabhängigen Widerstand, so daß bei angelegten Spannungen die Spannung über einem gewissen Teil des Belags innerhalb eines weiten Spannungsbereichs annähernd konstant und von der Stromstärke in diesem Teil des Belags annähernd unabhängig wird. Die große Stromstärke durch den Belag 4 in der Nähe des Eisenkerns 3 verursacht also keinen größeren Spannungsabfall als die niedrige Stromstärke durch den äußeren Teil des Belags, weshalb die Potentialverteilung längs des Belags annähernd linear wird, wie die Kurve B in F i g. 2 zeigt. Da der Leitungswiderstand des Belags in jedem Punkt von selbst den geeigneten Wert unabhängig von dem Potential des Leiters, d. h. von der Spannung der Maschine, annimmt, bewirkt der Belag nach der Erfindung automatisch einen gleichen oder annähernd gleichbleibenden Potentialgradienten bei innerhalb weiter Grenzen variierender Spannung des Leiters.The invention aims to form a coating that is within a wide voltage range an equal or approximately constant potential gradient and less sensitive to changes in composition and thickness of the topping is than the previously known. The invention is based on an electrical, insulated conductor, partially in a conductive body with different from the conductor Potential embedded and on the part protruding from the body with a conductive The surface has a high specific resistance. According to the invention, as conductive coating uses a known voltage-dependent resistance material. This gives the covering a within the respective voltage range pronounced voltage-dependent resistance, so that when voltages are applied the Stress over a certain part of the pavement within a wide range of stresses almost constant and almost independent of the current strength in this part of the pavement will. The large amperage caused by the lining 4 in the vicinity of the iron core 3 so no greater voltage drop than the low current intensity through the external Part of the covering, which is why the potential distribution along the covering is approximately linear becomes, as the curve B in F i g. 2 shows. Since the line resistance of the covering is in the appropriate value for each point independently of the potential of the conductor, d. H. on the tension of the machine, assumes, causes the covering according to the invention automatically with an equal or approximately constant potential gradient within wide limits of varying voltage of the conductor.

Bei Hochspannungsisolatoren, insbesondere bei Freileitungsisolatoren mit einer Glasur aus schwach leitendem Widerstandsmaterial, ist es bekannt, als Glasurmasse ein spannungsabhängiges Widerstandsmaterial zu verwenden. Bei solchen Isolatoren stehen beide Leiter in Kontakt mit der Außenseite des Isolators und somit in Kontakt mit dem auf dieserAußenseite aufgebrachten Belag. Ungeachtet dessen, ob der bekannte Belag einen spannungsabhängigen Leitungswiderstand hat oder nicht, ist der Strom durch den Belag in jedem Radialschnitt der gleiche, so daß die Spannung über einem willkürlichen Teil des Belags proportional der zwischen den Leitern angelegten Spannung ist. Der Potentialgradient in dem bekannten Belag ist somit nicht von der angelegten Spannung unabhängig wie der Potentialgradient bei dem erfindungsgemäßen Belag. Die Funktion des bekannten Belages ist deshalb ganz verschieden von der Funktion des Belags nach der Erfindung, man erhält aus diesem Grunde auch nicht die mit der Erfindung angestrebte Wirkung.With high voltage insulators, especially with overhead line insulators with a glaze of weakly conductive resistance material, it is known as Glaze mass to use a voltage-dependent resistance material. In such Insulators are both conductors in contact with the outside of the insulator and thus in contact with the coating applied on this outside. Regardless of, whether the known coating has a voltage-dependent line resistance or not, the current through the lining is the same in each radial section, so that the voltage over an arbitrary part of the pavement proportional to that laid between the ladders Tension is. The potential gradient in the known covering is thus not of the applied voltage independently as the potential gradient in the inventive Covering. The function of the known covering is therefore very different from the function of the covering according to the invention, for this reason one does not get the one with the Invention intended effect.

Der Belag nach der Erfindung besteht zweckmäßig aus einem härtbarenBindemittel, z. B. einem Epoxydharz, mit einem in disperser Form eingemengten, dem Belag einen ausgeprägt spannungsabhängigen Leitungswiderstand verleihenden Material. Es entsteht so eine Suspension, die wie ein Lack auf der Fläche deren Potentialgradient ausgeglichen werden soll, angebracht werden kann. Ein härtbares Bindemittel hat den Vorteil, daß es bei der Härtung etwas schrumpft, wobei die eingemengten leitenden Partikel zusammengepreßt werden und so leitende Kontakte zwischen ihnen entstehen. Als leitender Bestandteil des Belages kann z. B. Siliziumkarbid, angeordnet in an sich bekannter Form, mit ausgeprägt spannungsabhängigem Leitungswiderstand verwendet werden. Ein Vorteil des Siliziumkarbids ist u. a., daß sein Leitungswiderstand einen verhältnismäßig kleinen Temperaturkoeffizienten hat.The covering according to the invention expediently consists of a hardenable binder, z. B. an epoxy resin, with a constricted in disperse form, the covering a Material imparting pronounced voltage-dependent line resistance. It arises such a suspension that, like a lacquer, balances out the potential gradient on the surface can be attached. A curable binder has the advantage that it shrinks somewhat when it cures, with the constricted conductive particles are pressed together and so conductive contacts are created between them. As a senior Part of the covering can be, for. B. silicon carbide, arranged in per se known Form, with pronounced voltage-dependent line resistance, can be used. A One of the advantages of silicon carbide is that its line resistance is relatively low has small temperature coefficients.

Man hat, wie bemerkt, die Verwendung von Siliziumkarbid schon früher neben anderen Stoffen, z. B. neben Alundum, für die Herstellung leitender Beläge vorgeschlagen, aber nur wegen seiner geringen Leitfähigkeit. Man hat nicht daran gedacht, Siliziumkarbid in einer solchen Form zu verwenden, daß ein Belag mit einem ausgeprägten spannungsabhängigen Leitungswiderstand erreicht wurde. Das ergibt sich bereits aus der Gleichstellung von Siliziumkarbid und Alundum, was für die Zwecke der Erfindung ganz ungeeignet ist. Gemäß der Erfindung werden die spannungsabhängigen Eigenschaften des Siliziumkarbids ausgenutzt.As noted, silicon carbide was used earlier next to other substances, e.g. B. in addition to Alundum, for the production of conductive coverings suggested, but only because of its low conductivity. You don't have it thought to use silicon carbide in such a form that a coating with a pronounced voltage-dependent line resistance was achieved. That arises already from the equation of silicon carbide and alundum, what for the purpose the invention is completely unsuitable. According to the invention, the voltage-dependent Properties of silicon carbide exploited.

Statt den Belag wie einen Lack unmittelbar auf den zu schützenden Leiter zu bringen, kann der Belag nach der Erfindung zunächst auf ein Band gebracht werden, das um die Isolation des Leiters gewickelt wird. Die Härtung des Bindemittels wird nach dem Aufbringen des Bandes durchgeführt. Bei diesem Verfahren ist es einfacher, die Dicke des fertigen Belags zu überwachen.Instead of the covering like a varnish directly on the one to be protected Bringing ladder, the covering according to the invention can first be put on a belt that is wrapped around the insulation of the conductor. The hardening of the binder is carried out after the tape has been applied. With this procedure it is easier to monitor the thickness of the finished pavement.

Der leitende Belag für einen elektrischen Leiter nach der Erfindung kann nicht nur bei den Wickelköpfen elektrischer Maschinen und bei Hochspannungsdurchführungen mit Vorteil angewendet werden, sondern er kann auch in vielen anderen Fällen in elektrischen Geräten und Maschinen, wo ein Ausgleich des Potentialgradienten auf der Oberfläche einer Isolation erforderlich ist, verwendet werden.The conductive covering for an electrical conductor according to the invention can not only be used for the winding heads of electrical machines and high-voltage bushings can be used to advantage, but can also be used in many other cases electrical devices and machines, where an equalization of the potential gradient occurs the surface of an insulation is required.

Claims

Claims: 1. Electrical, insulated conductor, the partially embedded in a conductive body with a different potential from the conductor and on the part protruding from the body with a conductive coating with a high specificity Resistance is provided, characterized in that as a conductive coating a known voltage-dependent resistance material is used.

2. Chief Executive Covering for an electrical, insulated conductor according to claim 1, characterized in that that it consists of a hardened binder converted into hardened form, e.g. B. a Epoxy resin, with a resistance material constricted in a disperse form.

3. Conductive covering for an electrical, insulated conductor according to claims 1 and 2, characterized in that silicon carbide is used as the resistance material. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 227 273, 832 625; German interpretative document No. 1003 309.