[发明专利]用于旋转式电机的罗贝尔线棒

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域。其涉及一种基于权利要求1的前序部分的罗贝尔线棒(Roebelstab)。

现有技术

可使用所谓的罗贝尔线棒(例如由文件EP-A1-0778648已知)，作为旋转电机(尤其是涡轮发电机)的定子绕组的电导体。对于这种罗贝尔线棒，可将其划分成直的槽部分(Nutteil)和弯曲的轭铁部分(Bügelteil)，该槽部分与定子的铁片直接接触，而弯曲的轭铁部分从定子上凸出，并且各线棒通过弯曲的轭铁部分与其它线棒连接，以便形成绕组(见上述文件的图1)。罗贝尔线棒设有绝缘体，以避免与定子的铁片(槽部分)或与其它罗贝尔线棒(轭铁部分)发生短路。

作为电晕防护层(Glimmschutz)，该绝缘体的表面通常在(直)槽部分设有导电层(表面电导率为大约1000Ohm.cm/cm)，并在(弯曲的)轭铁部分设有半导体层，该半导体层优选地具有取决于场的电导率(表面电导率为10⁷-10¹²Ohm.cm/cm)。相应地，两个电晕防护层称作槽电晕防护层(NGS)和轭铁电晕防护层(BGS)。

电晕防护系统NGS/BGS的最关键之处在于NGS与BGS之间的过渡区。由于NGS的电阻较低，防护层直到其端部均处于接地电势。与此相对的是，对于高欧姆值的BGS，电容耦合通过绝缘体提高了重要性。这一点可导致，随着离开NGS端的距离增大，罗贝尔线棒的表面电势呈现为电导体的电势(U_L)。因此，补偿电流在表面上流动，该补偿电流在NGS/BGS的过渡区中尤其高。

对于R(BGS)＝∞的情况，这一点很容易说明。在这种情况下，轭铁上位置x处的表面电势U(x)由表面电容(C_o)与绝缘体的电容(C_iso)之比给出。其表达为：

U(x)＝U_L*f(C_o，C_iso)＝U_L*C_iso/(C_o+C_iso)

此处，x表示离开NGS端的距离，NGS端对应于x＝0。C_o与1/x成比例，而C_iso与ε/d(d＝绝缘体的厚度)成比例(与通常的板式电容器一样)。图1和图2以x的任意单位显示了U(x)/U_L的进程，其中比例可从C_o(x＝1)/C_iso＝0，1(“标准耦合”，曲线b)或0，2(“强力耦合”，曲线a)中选择。两个图的不同之处在于x-轴线的不同刻度。

在BGS的电阻取决于场的情况下，情况类似，但是描述更复杂(为此可参见J.Thienpont，T.H.Sie的“Suppression of surface dischargesin the stator windings of high voltage machines”，ConferenceInternationale des grands résaux électriques àhaute tension，Paris，1964)。

电场E＝dU/dx在x＝0处最强。但是，这还意味着位移电流j的密度也增大，并且与E*j成比例的介电热损耗也由此增加。这是在NGS端温度升高的原因。另外，电场强度本身也有问题：其可增大到发生表面放电的强度。尽管电晕防护层有助于抑制这一点，但是不能直到任意高的电压及电容耦合时仍有助于抑制这一点。温度升高及放电尤其可在以下条件下出现：

·对于高于20kV的U_n，利用高于2U_n的U_test进行测试时；

·当利用具有升高的介电耦合(即较高的C_iso)的绝缘体进行测试时。如果(例如)应当获得具有E_n≥3，5kV/mm(标准为E_n＝2,5kV/mm-3,0kV/mm)的绝缘体，则可考虑这种绝缘体。对于U_n＝const.，升高的E_n意味着绝缘体的厚度减小25％-40％，并且C_iso相应地增大。除此之外，ε增大大约50％，因为具有ε＝9的云母比例高于标准的绝缘体。

发明内容

本发明的任务在于提供一种罗贝尔线棒，通过该罗贝尔线棒能够可靠地防止过热及在NGS/BGS的过渡区中发生放电。