Статор многофазной высоковольтной электрической машины

(з 3)5 Н 02 К 3/40 ГОСУДАРСТВЕ НЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОспАтент сссР) МьбЭЭЦ9 Т 1" Т, ч 1.уф 1;,лОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКО ИДЕТЕЛ ЬСТВУ и еГ 1-образного иа, располометрии кажеждуфазного кции следую.(71) Ленинградское производственное электромашиностроительное обьединение(72) Б,Д.Ваксвр, В.О,Коган. В.В,Петров,Ю.Ф.Антонов, В.И,Иогансен и В.П,ЧернявОЯ М 3823334, Н 02 К 3/40, 197 ЯО М 1035730, Н 02 К 3/40, 198 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 низкопотенциальными элементами схемы защиты, П-образный гибкий полупроводящий экран соединен со схемой защиты гибкой сьемной(54) СГАТОР МНОГОФАЗНОИ 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 вставкои, например, из полупроводяще р зиностеклоткани.Новизна заявляемой конструкции состоит в том, что введенный в каждый высоко- потенциальный междуфазный промежуток П-образный полупроводящий гибкий экран, а расположенный по поверхностям симмет- ф) рии указанного промежутка, позволяет вывести на измерительные устройства сигнал, возникающий при увлажнении междуфазных зон обмотки, который позволит отключить генератор как только часть(менее 50 О) 3 этого промежутка будет увлажнена по по верхиости из-за возникшей микротечи. Наличие закрепленного гибкого полупроводящего экр жениого по поверхностям си дого высокопотенциальиого м промежутка сообщает коистру щие новые свойства:появляется возможность измерять постоянную составляющую сигнала (тока), возникающую на защищаемых междуфазных промежутках пад действием перемен- нога напряжения при увлажнении последних;схема защиты является помехоустойчиоой 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 высоковольтных испытаний обмотки, так как полупрооодящий экран, расположенный по паоерхностям симметрии 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;о заяоленнай конструкции микротечь в любой точке нэ поверхности изоляции одного из оходящих о междуфазный промежуток соединений будет надежно выявляться задолго да образования короткого замыкания, чта резко уменьшает объем повреждений и простой генератора о ремонте.Описанные свойстоэ 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 большому абьему повреждений и длительному простою машины в ремонте.На фиг,1 показан П-образный полуправодящий экран о исходном состоянии (а) и после придания ему формы, необходимой для установления в междуфазном промежутке (б): на фиг.2 - частьобмотки статарэ с защищаемым междуфазным промежутком и устанаоленныл о нем экранам; на фиг,З - более наглядно часть этой зоны в аксонометрии; на фиг.4 - оид о поперечном сечении фэзных групп двухслойной обмотки, разделенных чередующимися низко- и высокопатенциальными междуфэзными промежутками.Пример выполнения. В статаре многофэзной высоковольтной электрической мацгины в пазы сердечника уложена двухслойная обмотка, имеющая верхние 1 и нижние 2 стержни. Соединение указанных стержней глежду собой (или стержней с шинами) имеет изоляцию 3, которая нэ учэст 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на основе карбида кремния. Распорки 4, расположенные в междуфаэных зонах, снабжены пазами б, ширина которых выбрана в соответствии с толщиной 1 гибкого П- образного полупроводящего экрана 7. Экран 7 оставлен в паз б распорки 4 и закреплен в нем, например, с помощью клея. Наилучшим образом требуемая гибкость - при достаточной прочности обеспечивается, если экран 7 имеет толщину т 0,4-0,7 мм. Для исключения вредного воздействия электромагнитных полей экран 7 выполнен полупровадящим, т.е, иэ материала с удельным обьемным сопротивлением порядка 10 -1 О Ом см, например иэ полупрооадязщего стеклотекстолита СТЭФ-П, ТУ 16- 503. 168-78.Надежное закрепление экрана 7 о пазу б достигается, если глубина паза будет порядка 3-5 мм. В паз б заведена перемычка 8 экрана 7 (фиг.1). имеющая длину 1, которая приблизительно равна или больше высоты Ь изолированного соединения 3 (фиг,З). Указанная перемычка 8 экрана 7 да точки начала разреза располагается приблизительно по плоскости симметрии 9 междуфазного промежутка. Протяженность 5 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 промежутков. 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 резиностеклоткэни (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 В), Отгибаеглые пластины 10, 11 экрана 7 подходят к торцам дополниках границ фазных зон (см, фиг.2), совместно с изоляционным промежутком, составляет изоляцию междуфаэной зоны. Между этими изолированными соединениями размещены тангенциальные распорные элементы 4, например, о виде клиньев из диэлектрика. Между эвольвентными лобовыми частями стержней 1, 2, расположенных на границах фазных зон, установлены дополнительные короногасящие элементы 5 из отвержденной объемной композициительных короногасящих элементов 5 и закреплены в них на глубине 3-5 слм 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 газооых потоков,Ширина прорези экрана 7 (фиг.1 д) выбирается порядка 2-5 мм с таким расчетосл. чтобы размеры Е 1 и2 пластин экрана были бы примерно равны половине высоты Ь изолированного соединения 3, т.е.1- - Е 2 = Ь / 2При таком выборе размеров практически исключается оозможность нефиксируемого защитой увлажнения в междуфазносл 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, о 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, о головке крайнего стержня 1 фазы А (фиг.2), возникает гГоляризация влаги и микрочастиц карбида кремния, что приводит к значительной постоянной составляющей о сигнале отводислом с послощью электрода 7, гибкой вставки 15 и кабеля 17 в измерительнуюсхему 14,Этот сигнал надежно регистрируется и может быть использован о 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 заяв ляемого решения,Формула изобретения 1, Статор многофазной высоковольтнойэлектрической машины, содержащий дву слойную обмотку иэ стержней и шин с собсгоенной изоляцией. образующих фазные группы, разделенные чередующимися низко- высокопотенциальными маждуфазными п рослежутками, изолирован ние элементы 20 соединений шин и стержней, короногасящие элементы из Отоержденной объемной композиции на основе карбида кремния, установленные о эоольвентных зонах междуфазных промежутков обмотки, и 25 тансенциальные распорные элементы, напри:1 ер, в виде клиньев из диэлектрика, размещенные между изолированными элементами соединений обмотки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повишессия 30 надежности электрической машины путемпредотвращения междуфазных коротких замыканий, возникающих из-за увлажнения междуфазных промежутков, о каждом высокопо 1 енциальном междуфазном промежут ке установлен П-образный гибкийполупроводяший экран, образуемый двумя пласт 1 насли, соединенными перемычкой, и служасций электродом для подключения к схеме защиты, причем перемычка и плас 1 и ны закреплены на обращенных одна к другой торцевых поверхностях тангенциальных распорных и короногасящих элементов так, что зкра расположен по поверхностям симметрии указанного промежутка.452. Статор машины по и. 1. о т л и ч а ющ и й с я тем, что радиальный размер перемычки П-образного полупрооодящего экрана не менее радиальной протяженно сти изолированного элемента соединениястержней.1823078 ао грулла Составитель В.ВаксеТехред М.Моргентал КО р О,к Ре КНТ ССС ЯМ И) ина, 101 дСтаЕнна-и, ул.Г тельск Заказ 2183 ВНИИПИ ТиражСударСтвЕнкагО ксмИ3 13035, Москв Подписн по изобретениям и откр