DE19619729A1 - Air-cooled turbogenerator - Google Patents

Abstract

The turbogenerator (1) has a generator housing (2) with an electrical connection between the stator winding and an external lead (8) via an opening (3) in the generator housing. The electrical connection is itself at least partially insulated in the vicinity of the housing opening and is cooled on the inside by a cooling air stream. Pref. the connection is provided by a sleeve supported by a transverse support element (11) attached to the generator.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung zwischen einer Ständerwicklung eines Genera­ tors im Inneren eines Generatorgehäuses und einer Ab­ leitung außerhalb des Generatorgehäuses, die zu einem Transformator oder zu einem außen liegenden Sternpunkt führt.The present invention relates to an electrical Connection between a stator winding of a genera tors inside a generator housing and an Ab line outside the generator housing leading to a Transformer or to an external star point leads.

Bei herkömmlichen Generatoren benötigt eine derartige elektrische Verbindung, die Hochspannung führt, geeig­ nete Stromdurchführungen durch das Gehäuse. Diese Stromdurchführungen sind hochspannungsisoliert und um­ manteln die elektrische Verbindung. Weiterhin sind sie am Generatorgehäuse befestigt. Diese Stromdurchführun­ gen müssen entsprechend der möglicherweise auftretenden mechanischen, thermischen und elektrischen Beanspru­ chungen, die sich beispielsweise aufgrund des Aufstel­ lungsortes des Generators ergeben, ausgelegt sein. Die­ ses kann eine Sicherheit bei Erdbeben bedingen oder auch entsprechend der Leistungsklasse des Generators geeignete Kühlmittelmöglichkeiten beinhalten. Wasser­ stoffgekühlte Generatoren müssen daher beispielsweise mit gasdichten Stromdurchführungen ausgerüstet werden.Conventional generators require one electrical connection that carries high voltage Current feedthroughs through the housing. This Current feedthroughs are insulated from high voltage and around coat the electrical connection. They are still attached to the generator housing. This current feedthrough conditions must correspond to those that may occur mechanical, thermal and electrical stress that, for example, due to the installation location of the generator. The This may require security in the event of an earthquake or also according to the performance class of the generator include suitable coolant options. Water For example, material-cooled generators be equipped with gas-tight bushings.

Bei luftgekühlten Generatoren ist üblicherweise kein gas- und druckfestes, geschlossenes Gehäuse wie bei wasserstoffgekühlten Generatoren erforderlich. Insofern sind insbesondere gasdichte Stromdurchführungen nicht von Nöten. Die konstruktive Gestaltung der Stromdurch­ führungen ist oftmals so gewählt, daß nichtisolierte Stromwandler für Meß-, Regelungs- und Schutzeinrichtun­ gen über sie geschoben werden können. Dazu sind bei bisher verwendeten Generatoren jeweils mindestens sechs Stromdurchführungen und dementsprechende Generatorge­ häusedurchbrüche erforderlich.With air-cooled generators there is usually none gas and pressure resistant, closed housing as with  hydrogen-cooled generators required. To that extent are especially gastight current feedthroughs of need. The constructive design of the current through guides is often chosen so that non-insulated Current transformers for measuring, regulating and protective devices can be pushed over them. These are at Generators used so far at least six each Power bushings and the corresponding generator breakthroughs required.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaf­ fung einer raumsparenden Verbindung einer Ständerwick­ lung mit einer Ableitung außerhalb des Generatorgehäu­ ses, wobei der gegenüber früher auftretende Bauaufwand verringert wird. Gleichzeitig wird die Sicherheit einer derartigen elektrischen Verbindung weiter aufrechter­ halten.The object of the present invention is therefore the sheep a space-saving connection of a stand wrap with a discharge outside the generator housing ses, the compared to earlier construction costs is reduced. At the same time, security becomes a such electrical connection further upright hold.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhän­ gigen Ansprüchen angegeben.This task is accomplished through an electrical connection solved with the features of claim 1. Beneficial Refinements and developments are in the depend given claims.

Eine elektrische Verbindung einer Ständerwicklung mit einer Ableitung außerhalb des Gehäuses ist erfindungs­ gemäß selbst mindestens teilweise nach außen isoliert.An electrical connection of a stator winding with a derivative outside the housing is fiction according to itself at least partially insulated from the outside.

Eine Ausführung der elektrischen Verbindung mit nach außen isolierten Leitern bewirkt, daß die bisherigen großen Durchbrüche in der Gehäusewand neu gestaltbar sind. Beispielsweise können die Abstände zwischen den Durchbrüchen im Gehäuse geringer gehalten werden. Auf­ grund der Außenisolierung der elektrischen Verbindung kann die Größe des Durchbruches verkleinert werden. Weiterhin ist es möglich, durch einen einzigen Durch­ bruch nun mehrere elektrische Verbindungen nach außen durchzuführen, ohne daß Sicherheitsbedenken dem entge­ genstehen. In einer vorteilhaften Ausführungsform der elektrischen Verbindung ist die Außenisolierung vor allem im Bereich der Stelle des Gehäusedurchbruches vorhanden. Andere Bereiche der elektrischen Verbindung können dann unisoliert verbleiben, beispielsweise für Meßgeräte. Da je nach Generatorleistung die elektrische Verbindung einer Kühlung bedarf, sieht die Erfindung eine Möglichkeit einer Kühlung insbesondere im Inneren der Verbindung vor. Bei einer Verbindung eines Kühl­ kreislaufes für die elektrischen Verbindungen mit dem­ jenigen für den Generator bietet sich vorzugsweise Luft als Kühlmittel an. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der nach außen isolierten elektrischen Verbindung ist ein Rohr. Einerseits kann dieses außen leicht mit einer isolierenden Schutzschicht ummantelt werden, anderer­ seits kann das Kühlmittel im Inneren des Rohres entlang der sich bei Stromführung erwärmenden elektrischen Ver­ bindung geführt werden. Eine rohrförmige Gestaltung bietet weiterhin den Vorteil, daß das Kühlmittel ge­ zielt im Inneren geführt werden kann. Außerdem werden Kühlmittelverluste nach außen vermieden. Andere Kühl­ mittel als Luft, die einem Kühlmittelkreislauf nicht verloren gehen sollen oder dürfen, gönnen daher eben­ falls eingesetzt werden.An execution of the electrical connection with after externally insulated conductors causes the previous large openings in the housing wall can be redesigned are. For example, the distances between the Breakthroughs in the housing can be kept lower. On due to the external insulation of the electrical connection the size of the breakthrough can be reduced. It is also possible to use a single through  now break several electrical connections to the outside to carry out without the security concerns are. In an advantageous embodiment of the electrical connection is the outer insulation especially in the area of the housing opening available. Other areas of electrical connection can then remain uninsulated, for example for Measuring device. Depending on the generator power, the electrical Connection requires cooling, sees the invention a possibility of cooling, especially inside the connection. When connecting a cooling circuit for the electrical connections with the air is preferred for the generator as a coolant. An advantageous embodiment of the electrical connection insulated from the outside is a Pipe. On the one hand, this can easily be done on the outside insulating protective layer, others On the other hand, the coolant can run along the inside of the pipe the electrical Ver bond. A tubular design also has the advantage that the coolant ge aims inside can be guided. Also be Loss of coolant to the outside avoided. Other cooling medium than air that a coolant circuit does not allow yourself to be or should be lost if used.

Während bei den bisherigen Bauformen von Generatoren die Stromdurchführungen insbesondere auch die Aufgabe wahrnehmen mußten, mechanische Spannungen, die auf die elektrische Verbindung wirken, aufnehmen zu können, wird dieses erfindungsgemäß über ein oder mehrere Ele­ mente bewirkt, die die elektrische Verbindung abstüt­ zen. Während so das eine Ende des Elementes mit der elektrischen Verbindung gekoppelt ist, kann ein anderes Ende des Elementes entweder an einem Teil des Genera­ tors befestigt werden oder sich an einem Hüllrohr ab­ stützen. Das Hüllrohr, welches ebenfalls eine Schutz­ funktion wahrnimmt, kann vorteilhafterweise so unter­ teilt werden, daß der eine Teil zur Ableitung und ein anderer Teil zum Generator gehört. Bezüglich der Dämp­ fung von auftretenden Schwingungen durch eingesetzte Dämpfungselemente erweist sich eine derartige Trennung als besonders vorteilhaft. Das abstützende Element kann dann je nach Gegebenheit entweder an dem einen oder dem anderen Teil des Hüllrohres befestigt werden. Eine tra­ versenartige Ausführung des Elementes bietet den Vor­ teil einer direkten Krafteinleitung zwischen der elek­ trischen Verbindung und dem Hüllrohr. Das Element ist weiterhin so ausführbar, daß es federnde und damit me­ chanische Schwingungen dämpfende Eigenschaften auf­ weist.While with the previous designs of generators the current feedthroughs in particular also the task had to perceive mechanical stresses on the to be able to establish an electrical connection, according to the invention, this is done via one or more ele elements that support the electrical connection Zen. While one end of the element with the electrical connection is coupled, another  End of the element either on part of the genera tors are attached or from a cladding tube support. The cladding tube, which is also a protection perceives function, can advantageously under be shared that one part for derivation and one other part belongs to the generator. Regarding the dampers Vibration occurring through inserted Such a separation proves damping elements as particularly advantageous. The supporting element can then either one or the other, depending on the circumstances other part of the cladding tube are attached. A tra verse-like design of the element offers the advantage part of a direct force transmission between the elec trical connection and the cladding tube. The element is continue to be executable so that it is resilient and therefore me chanic vibration damping properties points.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnung erläutert. Weitere ge­ eignete Ausführungsbeispiele ergeben sich durch vor­ teilhafte Kombinationen der offenbarten Merkmale. Es zeigt:Other advantages and features of the invention will be explained using the following drawing. More ge suitable embodiments result from before partial combinations of the disclosed features. It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße elektrische Verbin­ dung einer Ständerwicklung mit einer Ab­ leitung, die außerhalb des Generatorge­ häuses angeordnet ist. Fig. 1 an inventive electrical connec tion of a stator winding with a line from which is arranged outside the generator housing.

Fig. 1 zeigt einen Generator 1 in einem Generatorge­ häuse 2, welches einen Gehäusedurchbruch 3 aufweist. Auf einer Anschlußschiene 4, die zur Ständerwicklung des Generators 1 führt, befindet sich eine erfindungs­ gemäße elektrische Verbindung 5 in der Form eines Roh­ res mit Innenluftkühlung. Auf dem Generatorgehäuse 2 ist ein Hüllrohr 6 befestigt, welches zum Generator 1 gehört. An dieses schließt sich ein Hüllrohr 7 an, wel­ ches mit einer entsprechenden Vorrichtung der Ableitung 8 verbunden ist. Zwischen diesen beiden Hüllrohren 6 und 7 befindet sich zum Ausgleich von Schwingungen ein Dehnungsbalg 9. Ebenso wie die Hüllrohre 6 und 7 mit dem Dehnungsbalg 9 besitzt die elektrische Verbindung 5 zu den stromführenden Leitern der Ableitung 8 eine me­ chanische Entkoppelung, die hier mit Dehnungsbändern 10 erreicht wird. Eine mechanische Sicherheit gegenüber Schwingungen für die elektrische erfindungsgemäße Ver­ bindung ist auf diese Weise gegeben. Weiterhin wird die elektrische Verbindung 5 in der Ausführung eines Rohres mittels isolierender Stützelemente 11 ebenfalls seit­ lich abgestützt. Die Stützelemente 11 sind günstiger­ weise so aufgebaut, daß sie neben einer Haltefunktion ebenfalls dämpfende Eigenschaften besitzen. Dieses ist über geeignete Konstruktionen, die Materialauswahl oder Einsatz von zusätzlichen, zu den Stützelementen 11 ge­ hörenden Vorrichtungen wie z. B. Federelementen, er­ reichbar. Während das eine Ende des Stützelementes 11 mit dem Rohr 5 verbunden ist, besitzt das andere Ende dieses Stützelementes 11 eine Verbindung mit dem Hüll­ rohr 6. Auf diese Weise können auftretende Momente so­ wie Kräfte an das Generatorgehäuse 2 weitergeleitet werden. Weiterhin ergibt sich dadurch eine definierte Trennung zwischen dem Generator 1 und der Ableitung 8 bzw. einem angeschlossenen Ableitungssystem. Muß der Generator 1 transportiert werden, können die offenen Hüllrohre 6 und 7 mit Schutzdeckeln verschlossen wer­ den. Fig. 1 shows a generator 1 in a Generatorge housing 2 , which has a housing opening 3 . On a connecting bar 4 , which leads to the stator winding of the generator 1 , there is an inventive electrical connection 5 in the form of a raw res with internal air cooling. A cladding tube 6 , which belongs to the generator 1, is fastened on the generator housing 2 . This is followed by a cladding tube 7 , which is connected to a corresponding device of the derivative 8 . Between these two cladding tubes 6 and 7 there is an expansion bellows 9 to compensate for vibrations. Like the cladding tubes 6 and 7 with the expansion bellows 9 , the electrical connection 5 to the current-carrying conductors of the derivative 8 has a mechanical decoupling, which is achieved here with expansion bands 10 . A mechanical security against vibrations for the electrical connection according to the invention is given in this way. Furthermore, the electrical connection 5 is also supported in the design of a tube by means of insulating support elements 11 since Lich. The support elements 11 are more favorably constructed so that they also have damping properties in addition to a holding function. This is about suitable constructions, the choice of materials or the use of additional ge to the support elements 11 belonging devices such. B. spring elements, he is reachable. While one end of the support element 11 is connected to the tube 5 , the other end of this support element 11 has a connection to the cladding tube 6 . In this way, occurring moments and forces can be transmitted to the generator housing 2 . Furthermore, this results in a defined separation between the generator 1 and the derivative 8 or a connected derivative system. If the generator 1 has to be transported, the open cladding tubes 6 and 7 can be closed with protective covers.

Eine definierte Trennung zwischen Generator 1 und Ab­ leitung 8 ermöglicht weiterhin eine Trennung der ver­ schiedenen Kühlkreisläufe der Ableitung 8 und des Gene­ rators 1. Mittels beispielsweise einer Dichtwand 12 aus geeignetem Isoliermaterial kann eine Trennung so durch­ geführt werden, daß in beiden Kühlkreissystemen jeweils unterschiedliche Kühlmittel Verwendung finden können. Der erfindungsgemäße Einsatz einer nach außen isolier­ ten elektrischen Verbindung 5 läßt weiterhin die Ver­ wendung von vollisolierten Durchsteckstromwandlern 13 zu, die beispielsweise an einer Sternpunktverbindung 14 benötigt werden, falls man nicht durch Verwendung ande­ rer Meßsysteme ohne nach außen gelegten Sternpunkt aus­ kommt.A defined separation between generator 1 and from line 8 further enables separation of the different cooling circuits of the line 8 and the generator 1 . By means of a sealing wall 12 made of suitable insulating material, for example, a separation can be carried out in such a way that different coolants can be used in each of the two cooling circuit systems. The use of an externally insulated electrical connection 5 according to the invention also allows the use of fully insulated through-current transformers 13 , which are required, for example, on a star point connection 14 , if one does not come from using other measuring systems without an outward star point.

Diese Erfindung für luftgekühlte Turbogeneratoren ver­ ringert die bisher notwendigen Stromdurchführungen und den Bauaufwand bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der notwendigen Sicherheitsstandards.This invention for air-cooled turbogenerators reduces the current feedthroughs and the construction effort while maintaining the necessary security standards.

Claims (8)

1. Luftgekühlter Generator (1), insbesondere Turboge­ nerator, mit einem Generatorgehäuse (2), wobei der Generator (1) eine elektrische Verbindung (5) einer Ständerwicklung mit einer Ableitung (8) außerhalb des Generatorgehäuses (2) aufweist, die durch einen Durchbruch (3) des Generatorgehäuses (2) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (5) selbst mindestens teil­ weise außen elektrisch isoliert ist.1. Air-cooled generator ( 1 ), in particular Turboge generator, with a generator housing ( 2 ), wherein the generator ( 1 ) has an electrical connection ( 5 ) of a stator winding with a derivative ( 8 ) outside the generator housing ( 2 ) by a Breakthrough ( 3 ) of the generator housing ( 2 ) is characterized, characterized in that the electrical connection ( 5 ) itself is at least partially electrically isolated on the outside. 2. Generator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung mindestens an der Stelle des Gehäusedurchbruches (3) für die elektrische Verbindung (5) vorhanden ist.2. Generator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the insulation is present at least at the point of the housing opening ( 3 ) for the electrical connection ( 5 ). 3. Generator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (5) von innen kühlbar ist, vorzugsweise mit Luft.3. Generator ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical connection ( 5 ) can be cooled from the inside, preferably with air. 4. Generator (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (5) ein Rohr ist.4. Generator ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the electrical connection ( 5 ) is a tube. 5. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stützelement (11) die elektrische Verbindung (5) abstützt.5. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that at least one support element ( 11 ) supports the electrical connection ( 5 ). 6. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (11) traversenförmig und mit einem Ende an einem Teil des Generators (1) befestigt ist.6. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the support element ( 11 ) is traverse-shaped and is attached at one end to a part of the generator ( 1 ). 7. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (11) mit einem Ende an einem Hüllrohr (6, 7) befestigt ist.7. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the support element ( 11 ) is attached at one end to a cladding tube ( 6 , 7 ). 8. Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr sich am Generator (1) und/oder an der Ab­ leitung (8) befindet.8. Generator according to one of the preceding claims, characterized in that the cladding tube is located on the generator ( 1 ) and / or on the line ( 8 ).