[发明专利]用来控制旋转电机中故障电流的装置

说明书

本发明涉及一种用来控制旋转高压电机中定子的端部绕组区域中故障电流的装置。

考虑的电机类型例如可以是同步电机、异步电机、双路馈电电机、外极电机和同步流电机。首先打算把电机用作在电站中用来发电的发电机。打算把电机用在高压下，例如典型工作范围是电压从36kV高至800kV，从而他们能直接连接到所有类型的高压电网上。电机把高压绝缘电导体用于定子绕组，在下文称作绕组电缆，使固体绝缘类似于用来输电的电缆，例如XLPE电缆。电缆还能装有一个外部半导体层，借助于该外部半导体层限定其外部电位。高压电缆因而包围着绕组内的电场。这样一种绝缘的导体或电缆是柔软的，并且具有在PCT申请SE97/00874和SE97/00875中更详细描述的种类。有关绝缘导体或电缆的另外描述能在PCT申请SE97/00901、SE97/00902和SE97/00903中找到。

在内部故障的情况下，在电机中可能出现电弧，电弧通常从故障位置到其他电缆或到定子叠片。在设计成连接到高压电网上而不用中间变压器的高压电机中，这些故障电流可能非常大。这是由于来自电网的短路功率的影响能很大。在根据先有技术状态的这种类型的常规电机中，这些电机必须经中间变压器连接到电网上，由于变压器的缘故减小了来自网络的故障电流的影响。然而，来自电机本身的短路电流的影响可能仍然很大。在本发明涉及类型的直接连接电机的情况下，由于内部短路造成的故障电流可能非常大。在这种情况下的短路功率将包括来自电网的影响和来自电机本身的短路功率。因此，重要的是控制能出现在直接连接的高压电机中的大故障电流，从而使危害尽可能地小。

因此本发明的目的在于，提供一种在端部绕组区域中能够实现故障电流这种控制的装置。

这通过使一种导电材料的装置在端部绕组处接到地电位上来自实现。

通过使一个导电材料的装置在端部绕组区域中接地，把故障情况下产生的电弧引向地。由此电弧不会通到附近的其他电缆或通到定子叠片。因此，借助于根据本发明的一种装置，故障情况下出现的电弧将经这种导电材料在故障位置与地之间燃烧，由此使危害最小。

在根据先有技术、且一般供30kV以下电压之用的常规电机的端部绕组区域中，由于强烈的电场不可能插入任何非绝缘导电材料。在上述高压电机中，由于组成绕组的电缆的外部半导体层接地，把端部绕组区域中的电场减小到零或接近零，由此使故障电流控制成为可能。

例如，通过测量相电流或其导数，如果电流太大或/和如果导数太大，则通过提供的脱开电机的电子装置，来检测故障情况下出现的电弧。另一种类型的故障检测是基于比较输入和输出电流，并且如果他们之差足够大，则这作为故障存在的指示。还使用光学检测器形式的电弧监视器。

按照根据本发明的装置的一个最佳实施例，导电材料可能是一根杆、管等，把直径选择得尽可能地小以便使涡流损失最小，但足够大以便在故障情况下能使故障电流偏移。

按照根据本发明的装置的第二有利实施例，杆或管在端部绕组区域中如此靠近地安放在一起，从而把内部故障情况下的电弧可靠地引向地，即内部故障情况下出现的电弧在到达其他电缆或定子叠片之前，可靠地由故障电流控制装置捕获。

按照根据本发明的装置的另一个有利实施例，杆或管插入在端部绕组区域中一定的距离，限制该距离，从而使在杆或管中产生的涡流在预定值以下。

按照根据本发明的装置的又一个有利实施例，杆或管开槽，以便减小涡流损失。

按照根据本发明的装置的另一个有利实施例，杆或管包括结合成一束的多根小直径杆或管，该束具有足够的横截面积，以偏移在故障情况下在端部绕组区域中产生的短路电流。

按照根据本发明的装置的又一个有利实施例，杆或管布置成与由弹性、导电材料制成的垫片相接触，所述垫片施加在端部绕组区域中的相邻绕组电缆之间，与绕组电缆的半导体层相接触。杆或管所以可以插入在垫片中或插入在提供在垫片上的耳片中，并且每根杆或管布置成与在定子端部的方向上一个接一个布置的几个垫片相接触。以这种方式，在端部绕组区域部分中的电缆，经设计成能够使大量故障电流偏移的故障电流控制杆或管接地。

按照根据本发明的装置的另一个有利实施例，杆、管等也用来机械地稳定端部绕组。

借助于根据本发明的装置，在端部绕组区域中由内部故障造成的电弧将经一个故障电流控制装置引向地。因而减小对端部绕组区域的危害。

具体参照附图，仅通过例子现在将详细描述本发明的实施例，在附图中：

图1表示定子的一部分，部分剖开并且拆除了转子；

图2表示具有插入的用于故障电流控制的杆的端部绕组区域的一部分；