[发明专利]用于电机的电晕屏蔽的防护覆层

说明书

本发明涉及用于电机例如中压或高压电机(如用于发电的发电站中的发电机)以及其它具有较高的额定电压的电气运行设备(如变压器、套管、电缆等)的电晕屏蔽体系的防护覆层。与迄今为止作为填料用于调节防护覆层中的导电性的常规核‑壳‑颗粒相反，根据本发明仅使用未经涂覆的颗粒来产生导电性。

本发明涉及用于电机例如中压或高压电机(如用于发电的发电站中的发电机)以及其它具有较高的额定电压的电气运行设备(如变压器、套管、电缆等)的电晕屏蔽体系的防护覆层(Widerstandsbelag)。

由于不断发展的技术总是要求越来越高的功率密度，因而一直在开发功率更高的电机例如发电机。高性能发电机例如涡轮发电机特别地具有带定子叠片铁芯的涡轮发电机定子和多个为电导体的发电机绕组棒。定子叠片铁芯具有多个其中安装有导体的凹槽。所述导体在此从定子叠片铁芯突出。

这种绕组相对于叠片铁芯的包括防护覆层的主绝缘是一种处于高电应力下的体系。在操作中产生高电压，其必须在导体棒和处于地电位的叠片铁芯之间的绝缘体积中被去除(消除)。在叠片铁芯中的叠片边缘处产生电场升高，其继而引起局部放电。这些局部放电导致局部非常强烈的加热。这些局部放电发生在空气中并与绝缘体系的基于有机物的材料以及电晕屏蔽体系的防护覆层的基于有机物的材料直接接触，从而导致有机材料反应生成低分子量的挥发性产物，例如CO₂。

电晕屏蔽(AGS)的重要部分是外电晕屏蔽(AGS)，特别地具有终端电晕屏蔽(EGS)的AGS。对于较大的发电机和电机，它直接应用于绕组绝缘的表面。AGS目前由带或漆组成。

用于电晕屏蔽的防护覆层可通过由干燥和/或可固化的、设有导电性颗粒的基体例如树脂组成的涂料来实现(所述基体被直接地施加到主绝缘上)和/或与带一起来实现。这些带通过用热固性粘合剂浸渍非织造织物或织造织物(Geweben)来制造，并且可根据需要包含不同浓度的导电性颗粒例如炭黑。然而，市售的电晕屏蔽体系不是局部放电耐受的并且经浸渍的非织造织物和织造织物中的填料具有掉出(Ausbrechen)的倾向。

例如从EP 2362 399B1已知一种用于电晕屏蔽体系的防护覆层，该电晕屏蔽体系包括载体基体例如漆或树脂以及掺入其中的颗粒，该颗粒设有涂层。在此使用诸如核-壳-(CS)-颗粒的颗粒，所述颗粒具有任何所需形状并由载体“芯”和涂层“壳”组成，例如由云母、氧化铝、氧化硅和/或碳化硅和/或未掺杂的金属氧化物制成的填料颗粒。

外电晕屏蔽的表面电阻优选地相对较低，并且不允许高于或低于一定的上限和下限(典型的值为0.2至10kΩ)。电阻在轴向上应非常高，而在径向上应非常低。终端电晕屏蔽的表面电阻具有高得多的欧姆值(典型的值为10⁸-10¹⁰Ω)。

在绝缘体系中相应高的电场强度下并由此在相应高的电气局部放电活性下会导致外电晕屏蔽在运行中完全燃烧，并因此导致绝缘的过早老化，以及在最坏的情况下导致电机的接地，这对应于机器的不可修复的完全故障。

因此，本发明的目的在于，克服现有技术的缺点，提供用于稳定的电晕屏蔽体系的防护覆层。

所述目的通过如在说明书和权利要求中公开的本发明的主题来实现。

因此，本发明的主题是用于电机的防护覆层，该防护覆层基于化学固化或物理固化的电绝缘基体并且具有结合到所述基体中并呈片状金属氧化物形式的导电性颗粒，所述导电性颗粒的导电性通过掺杂来产生，其中在两个空间方向上超过渗流阈值并且存在比在第三空间方向上约高10倍的非常好的导电性，其中在优先层平面中形成对齐的鱼鳞结构(Schuppenstruktur)，并因此垂直于所述鱼鳞结构地达到高的局部放电耐受性，其特征在于，这些在基体中形成鱼鳞结构的片状金属氧化物颗粒在未涂覆的状态下是导电的。

相对于仅采用导电的核-壳颗粒作为填料的现有技术，在此使用无基材的，即无“核”的导电的“壳”颗粒作为填料。

用于外部电晕屏蔽和/或末端电晕屏蔽的理想的防护覆层在其电阻特性上具有显著的各向异性。