[发明专利]用于高压电机的电晕防护带

说明书

本发明涉及一种用于高压电机的电晕防护带，其具有不含邻苯二甲酸酐的环氧树脂。首次在此提出的电晕防护带以其组分、特别地使全部组分相连接的聚合物基质(也称为带粘合剂)适应于新型的不含邻苯二甲酸酐的带促进剂和VPI浸渍树脂硬化剂。为此，在聚合物基质中存在至少一部分聚乙烯醇。

本发明涉及一种用于高压电机的电晕防护带(防电晕带)，其使用不含邻苯二甲酸酐的环氧树脂作为VPI浸渍树脂。

电晕防护带是现有技术并且特别地在高压机器中使用。高压机器例如是发电站中用于产生电能的涡轮发电机。这种类型的涡轮发电机特别地具有定子绕组，该定子绕组在强度和可靠性方面有特别严格的要求。特别地，定子绕组的绝缘系统在定子绕组的叠片铁芯和主绝缘之间的界面处承受较高的热、热机械、动态和机电操作负荷(应力)，因此由于局部放电而损坏定子绕组的绝缘系统的风险很高。

定子绕组具有与主绝缘电绝缘的导体，该导体安装在设置在叠片铁芯中的槽中。在涡轮发电机运行时，定子暴露于热交变应力，因此，由于导体和主绝缘的热膨胀率不同而可在主绝缘中产生机械应力。结果，可发生主绝缘从导体的局部脱离，从而在主绝缘和导体之间产生空腔，在该空腔内可点燃局部放电。局部放电可导致主绝缘的损坏，由此将使涡轮发电机无法运行。导体通常以其主绝缘在槽出口处突伸出，在该槽出口处设置导体和主绝缘之间的界面。

绕组相对于叠片铁芯的主绝缘是高电应力系统。在运行中产生高压，其在导体棒和处于接地电势的叠片铁芯之间的绝缘体积中被消除(abbauen)。在叠片铁芯的叠片边缘处产生场强的过度增加其继而引起局部放电并最终导致过早老化，并且在最坏的情况下导致绝缘破坏。

定子棒/定子线圈腿从叠片铁芯出来的出口位置(槽出口位置)的特征在于两种绝缘材料的会合。在该区域中，在处于凝聚态的固体主绝缘与气态介质(其通常为空气或氢气)之间形成边界层。由于在主绝缘和空气之间形成的介电分离面而产生了典型的滑动总成(Gleitanordnung)，其除在叠片铁芯区域中出现的这种纯径向场分量E_径向之外还具有切向场分量E_切向。由此切向地受到应力的界面(例如主绝缘和空气之间的界面)代表了绝缘布置中的特殊的薄弱点。由于空气的电气强度低，由在清洁表面中约0.64kV/mm的局部切向场强升高而定，在该区域中即使在相对较低的电压下也可导致局部放电，所述局部放电在电压进一步升高的情况下可沿着绝缘材料的表面扩大为沿面放电(Gleitentladungen)，直至发生电击穿，所述电击穿以导体/接地短路为特征。

该临界负载尤其在旋转高压电机的测试期间发生。在末端电晕防护的计算和配置中应注意，系统的最高的电热负载不是在工作电压下而是在用增加的测试电压检查绝缘系统时发生。由于在表面上形成沿面放电，因而绝缘材料遭受长期损坏。

特别地由于加热、腐蚀以及主要还由于因局部放电而造成的电荷载流子注入，绝缘材料可被破坏，因此绝缘系统可受到损坏，并且最终可因为末端电晕防护的破坏而出现击穿。由于局部发热，工作点偏移可另外导致绝缘系统功能的破坏和介电损耗的增加。在这种情况下，主绝缘从内部电势控制IPC出发沿径向直至外部电晕防护AGS分解(abgebaut)。

AGS具有一定的方块电阻，其不能分别低于或高于定义的下限值和上限值。在低于极限值的情况下，在叠片铁芯的端部和外部电晕防护上闭合的高感应圆形电流可导致高电流强度电弧，从而产生所谓的振动和/或火花。另一方面，在过高的电阻下可出现高压火花腐蚀。理想情况下，外部电晕防护的电阻特性具有明显的各向异性，电阻应在轴向上较高，而在径向上较低。这些现象也可在相关的专业文献中找到，例如A.Küchler的“Hochspannungstechnik”Springer Verlag，第15卷，2009，ISBN 3-540-78412-8以及M.Liese和M.Brown的“Design Dependent Slot Discharge and Vibration Sparking onHigh Voltage Windings”,IEEE Trans DIE,August 2008，第927-932页。