[发明专利]用于电机的电晕防护材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造电机的电晕防护层的电晕防护材料。

背景技术

通常用术语“电机”表示能量转换器，所述能量转换器在电能和机械能之间进行转换，即电动机或发电机。这种电机通常一方面包括位置固定的定子(或固定体)以及旋转的转子(或旋转体)。电机尤其为涡轮发电机，所述涡轮发电机在发电厂中用于将机械能转换为电能。

涡轮发电机目前通常实现为具有实心的两极或四极转子的三相交流同步发电机。这种涡轮发电机的功率范围典型为大约20MVA至大约2000MVA。

常见的同步发电机的定子包括多个所谓的定子绕组，在所述定子绕组中通过与旋转的、加载有恒定电流的转子的感应性的交互作用来感应交流电压。定子绕组容纳在所谓的叠片铁芯中。所述叠片铁芯还用于引导和加强磁场。为了减少涡流造成的损耗，整个叠片铁芯由薄的、相对于彼此绝缘的金属板构成。定子绕组由多个棒构成，所述棒的相应的中间件(所谓的“有源部分”)插在叠片铁芯的槽中。各个棒在所谓的“绕组头”上以渐开线的方式从槽离开。在那里，各个棒互连成定子绕组(也就是，彼此接触)。

位于叠片铁芯中的棒或棒区域位于高电势上进而通过主绝缘层相对于彼此、以及相对于接地的叠片铁芯绝缘。

为了在几千伏的工作电压下避免部分放电，通常通过内部导电层和外部导电层相对于空腔和剥落保护主绝缘层(内电势控制，IPS，或外电晕防护，AGS)。电场强度在主绝缘层中从IPS开始沿径向方向直至AGS减小。

通常，外电晕防护终止于各个棒从相应的槽离开的离开区域中，而主绝缘层在槽之外继续引导。这种布置关于电气强度示出关键位置，因为在以固态的聚集态存在的主绝缘层和周围的气态的流体(通常为空气或氢)之间构成边界层。

由于主绝缘装置和流体之间的由此造成的介电分隔面，产生典型的滑动布置，所述滑动布置除了例如在叠片铁芯的区域中出现的纯径向的场分量之外，附加地具有切向的(即在分隔面之内、但是尤其大致平行于导体的纵向延伸伸展的)场分量。

由于空气的小的电气强度，由于局部的切向的场强增大(在较干净的表面下为大约0.64kV/mm)，在电压相对小的情况下就已经能够开始部分放电，所述部分放电在电压继续增大的情况下能够扩大成沿着绝缘材料表面的蠕缓放电直至电击穿(即导体接地短路)。所述临界负荷尤其在检查发电机时出现，因为发电机为了检查目的通常开动至负荷极限。通过在表面上构成蠕缓放电，长期地破坏绝缘材料。

在不存在防护机制时，在此，最大的场强在外电晕防护装置的端部出现。因此，通常需要的是，在外电晕防护装置的端部上提供场控制并且在露出的主绝缘层的周围提高强度。

这通常通过制造所谓的电阻电晕防护(Endenglimmschutz)装置来实现。在此，为了抑制蠕缓放电，通常使用通过主要基于碳化硅的半传导的(即弱导电的)漆或带或其他半导电的填充物进行的阻抗式的电势控制装置。电势控制装置的目的是，均衡沿着绝缘材料表面的切向的电势减少。为此，建立在轴向方向上位置相关并且电压相关的单位长度电阻值。

外电晕防护装置和电阻电晕防护装置通常或者通过用弱导电的(AGS)或半导电的(EGS)带来缠绕主绝缘层或者通过施加导电的或半导电的漆来实现。关于EGS，缠绕物或各个漆层能够以不同的长度构成，以便实现电阻的分别期望的位置相关性。此外，各个层片也能够由具有不同的电阻特性的不同的材料实现。

带通常由不能导电的载体材料(例如，无纺聚酯织物、聚酯织物或玻璃织物)和反应树脂(例如环氧化的酚醛清漆，通常借助于双氰胺加速)在预反应级(“bi-stage”)中制成，所述预反应级由(半)导电的填充物填充。

传导的或半传导的漆典型地是基于溶剂的体系，例如酚醛树脂，所述体系又设有传导的或半传导的或者半传导功能化的填充物。

在此，例如通常为外电晕防护装置使用石墨作为填充物。在EP1118086B1中公开一种外电晕防护装置，所述外电晕防护装置包含由锑掺杂的氧化锡覆层的无机填充物。

例如为电阻电晕防护装置使用碳化硅。带的得到的电阻值在此还通过平均粒度来确定。

不利地，上述带为了完全固化必须在大约165℃下固化大致两个小时或者在120℃下固化12个小时。上述漆由于其相对高的溶剂含量同样必须在继续处理之前干燥多个小时。

因为通常必须制造彼此相叠的几个层，所以制造外电晕防护装置、并且尤其制造电阻电晕防护装置为非常耗费时间进而成本密集的过程。

发明内容

因此，本发明基于下述目的，能够实现尤其合理地制造用于电机的电晕防护装置。