DE2135579A1

DE2135579A1 - Vakuumgetraenkte isolierung der leiter von hochspannungswicklungen elektrischer maschinen

Info

Publication number: DE2135579A1
Application number: DE19712135579
Authority: DE
Inventors: Guenter Kremser; Arnold Dr Wichmann
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1971-07-16
Filing date: 1971-07-16
Publication date: 1973-01-25
Also published as: CH538777A; SE385993B

Description

Vakuurngetränkte Isolierung der Leiter von Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine vakuumgetränkte Isolierung der Leiter von Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen mit huher thermischer, elektrischer und mechanischer Beanspruchung.
Derartige Isolierungen werden in der Regel aus den folgenden Bestandteilen aufgebaut: Aus Glimmer, d. h. Spalt- oder Feinglimmer, der insb. die elektrische Durchschlagfestigkeit bestimmt; einem Träger aus Band, Matte oder Folie; dem Kleber oder Bindemittel, welcher bzw. welches zur Befestigung des Glimmer auf dem Träger dient und - falls das Bindemittel nur geringe Anteile ausmacht - einem nachträglich eingebrachten Tränkharz (DAS 1 219 554, DAS 1 162 898).
Es ist dabei darauf zu achten, daß das Bindemittel, das in erster Linie den Glimmer auf dem Träger für die Verarbeitung halten soll, eine gute Durchtränkbarkeit nicht beeinträchtigt, die für die luftfrei Herstellung der Isolierung zur Vermeidung von Glimmentladungen gefordert wird.
Die Kombination dieser Bestandteile - Glimmer, Träger und Bindemittel bw. Tränkharz - führt zu einem schichtartigen Aufbau der isolierung aus den einzelnen Stoffen. Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Materialien ergeben sich bei Temperaturwechsel starke Spannungen zwischen den einzelnen Schichten, die zun Aufgehen und zur Bildung von Lufteuínschlüssen oder sogar ziun Reißen der Schicht führen können. So betragen die Ausdehnungskoeffizienten für Glimmer 9.... 15 . 10-6, für Glas als Träger 3... 5 . 10-6 und für Epoxidharz 30...90 . 10-6. Die auftretenden Spannungen müssen durch die Bindefestigkeit der Harze aufgenommen und ausgeglichen werden, damit ein fester Zusammenhalt in der Tsolierung erhalten bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vakuumgetränkte Isolierung der Leiter von Hochspannungs-Wicklungen elektrischer Maschinen zu schaffen, bei der eine hohe thermische, elektrische und mechanische Dauerbeständigkeit durch gleichmäßige, die Schichtstruktur ausgleichende Verteilung der Restandteile erzielt wird.
Die lösung der gestellten Aufgabe gelingt .errindungsgemäß durch die Verwendung von bindemittelfreiem, trägerlosem, glimmerhaltigem Papier in Form von Bändern oder Folien mit einem Glimmeranteil von 50 bis 85 Gewichtsprozent, wobei die Leiter mit den Bändern oder Folien bewickelt werden und anschließend unter Vaklltlrn eine Imprägnierung der bewickelten Leiter mit Kunstharz sowie schließlich eine Aushärtung der so gebildeten druchtränkten Isolierhülse erfolgt.
Das Papier ist dabei aus zerkleinertem Glimmer mit hochtemperaturbeständigen Kunststoff-fasern an Stelle der herkömmlichen Zellulose hergestellt und weis-t eine zur Verarbeitung ausreichende Reißfestigkeit sowie eine für die Durchtränkung mit härtbaren Harzen ausreichende Porosität auf.
Es wurde gefunden, daß sich das geschilderte glimmerhaltige, bindemittelfreie Papier durch guts mechanische Festigkeit zur Verarbeitung ohne besonderen Trager und durch eine gute Harzaufnahmefähigkeit und Durchtränkbarkeit auszeichnet, dem Trankharz ähnliche mechanische Eigenschaften aufweist und von ihm vollstandig durchsetzt wird. Die Anwendung eines Trägermaterials wie z. B. Glasgewebe, das bei einer ausgeprägten Schichtstruktur wegen der unterschiedlichen mechanischen Eigenschafterl und des kleinen tflerm-ischen Ausdehnungskoeffizienten gegenüber Glimmer und harz die Spaltbildung verursaclten kann, ist damit vermieden. Durch den Verzieht auf ein Bindemittel im Band wird erreicht, daß die Durchtränkung erleichtert und die Eigenschaften der fertigen Isolierung allein durch das Glimmerpapier und das Tränkharz bestimmt werden. Die gesamte Isolierung nimmt damit die thermischen und mechanischen Beanspruchungen als homogener Stoff auf.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht, wie an sich bekannt, die Kunstharzimprägnierung aus einer heißhärtenden, den Härter enthaltenden Epoxidharzmischung. Ferner wird ein die Polyadditionsreaktion der EpQxidtrKnkharzmischung anregender Beschleuniger dem glimmerhaltigen Papier zugesetzt, um die anschließende Härtung einzuleiten und zu fördern. Dieser Beschleuniger wird vorzugsweise dem glimmerhaltigen Papier insb.
bereits vor dem Bewickeln zugesetzt. Das Einbringen des Beschleunigers wird vorteilhaft durch Eintauchen des glimmerhaltigen Papiers in eine beschleunigerhaltige Lösung oder durch Uberfluten mit einer solchen ausgeführt, wobei das Lösungsmittel anschließend verdampft wird. Bei der Durchtränkung von auf diese Weise vorbehandelten Bändern aus glimmerhaltigem Papier wurde gefunden, daß das Epoxidharz in ausreichender Menge bei einer Vakuumtränkung eindringt, so daß eine weitgehend luftfreie und homogene Isolierung von guter mechanischer und thermischer Festigkeit und einheitlichen Dehnung~ eigenschaften der Bestandteile erreicht wird. Mechanische Spannungen, die als Folge unterschiedlicher Dehnungskoeffizienten bei Temperaturwechseln zu Spalten- und Rißbildung führen konnten, treten nicht-mehr auf. Die Homogenität und Festigkeit der Isolierung, gemessen am Verlustfaktor abhängig von der Spannung, bleibt auch nach langer thermischer Alterung bei Temperaturen bis 1800 C erhalten.
Beispiel: Es wurden 70 verroebelte Gitterstäbe der Ständerwicklung eines Generators von ca. 1,5 m Länge mit diesen glimmerhaltigen, temperaturbeständigen Bändern in einer Dicke von 3 mm für 10,5 kV Nennspannung bewickelt, unter Verwendung einer heißhärtenden Epoxid-Tränkharz-Mischung unter Vakuum imprägniert und gehärtet. Der gemessene Verlustfaktor dieser Isolierungen lag unter 1 . 10 und erhöhte sich bis zur zweifachen Nennspannung auch dann nicht, nachdem diese Stäbe hohen thermischen belastungen ausgesetzt waren. Selbst bei einer Temperatur von 160! wurden Verlustfaktorweret von 5 . 10-2 nicht überschritten.
Die Durchschlagfestigkeit lag auch nach hoher thermischer Vorbeanspruchung über 25 kV/mm. Die vorgesehene und beabsichtigte gute mechanische Widerstandsfähigkeit gegen Stoß- oder Biegebeanspruchung sowie ein homogener thermischer Ausdehnungskoeffizient wurden durch die Anwendung dieses hochtemperaturbeständigen, glimmerhaltigen Papiers erreicht. Als Ausgangsmaterial wurden unter Verwendung von Polyamidfasern und Feinglimmer hergestellte Papiere mit einem Glimmergehalt von 52 % und 68 ffi benutzt.
0 Fig.
3 Ansprüche

Claims

P a t e n t n p r ü c h e W Vakuumgetränkte Isolierung der Leiter von Hochspannungs-Wicklungen elektrischer Maschinen, gekennzeichnet durch die Verwendung von bindemittelfreiem, trägerlosem, glimmerhaltigem Papier in Form von Bändern oder Folien mit einem Glimmeranteil von 50 bis 85 Gewichtsprozent, wobei die Leiter mit den Bändern oder Folien bewickelt werden und anschließend unter Vakuum eine Imprägnierung der bewickelten Leiter mit Kunstharz sowie schließlich eine Aushärtung der so gebildeten durchtränkten Isolierhülse erfolgt.
2. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier aus zerkleinertem Glimmer mit hochtemperaturbeständigen Kunststoff-Fasern hergestellt ist.
3. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Kunstharzimprägnierung aus einer heißhärtenden, den Härter enthaltenden Epoxidtränkharzmischung besteht und daß ein die Polyadditionsreaktion der Epoxidtränkharzmischung anregender Beschleuniger dem glimmerhaltigen Papier zugesetzt wird.