Zusammenfassung
Modernen großen rotierenden elektrischen Maschinen wird ein höchstmögliches Maß an Effizienz abverlangt, was Optimierungen in allen Bereichen erfordert. Im Wickelkopf haben z. B. Maßnahmen, wie das Verringern der Abstände nebeneinander liegender Stäbe und Windungen, sowie die Reduktion der Isolierdicken bei gleichbleibender Spannungsbeanspruchung erhöhte Anforderungen an das Isolationssystem zur Folge. Daher ist man bestrebt, das Wickelkopf-Design hinsichtlich Korona-Entladungen und axialer Ausladung zu optimieren.
Im Rahmen der hier beschriebenen Arbeit wurden physikalische Zusammenhänge bei Entladungsvorgängen in Gas-Festkörper-Isolationssystemen bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen untersucht. Im Speziellen wurden bei den Versuchen Platte-Platte-Modellanordnungen aus isolierten Elektroden mit und ohne Abstandshalter untersucht, wobei insbesondere die Korona-Ein- und Aussetzspannung und die aufgetretenen Teilentladungen (anhand von phasenaufgelösten Teilentladungsmustern) betrachtet wurden. Ein Abgleich der Erkenntnisse aus den Untersuchungen mit dem klassischen Paschen-Gesetz soll in Zukunft eine optimierte Auslegung der Wickelkopfabstände ermöglichen.
Abstract
Today there is a great demand for optimization of the overall performance of high voltage rotating machines. In the endwinding minimized distances between adjacent insulated bars or coils and reduced insulation thickness at constant voltage stress increase the requirements on the insulating system. Therefore the endwinding design has to be optimized with regarding to corona discharges and axial size reduction.
This paper describes our research about physics of gas discharges under various environmental conditions. In particular we investigated plane-plane arrangements of insulated electrodes with and without spacers. Thereby, special attention is paid to corona inception and extinction voltage as well as the occurred level of partial discharges (on the basis of phase resolved PD patterns). Comparing the obtained results with the classical Paschen’s Law will allow an optimized endwinding design in future.
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Danksagung
Als Basis für zukunftsorientierte Forschungstätigkeit ist heute Zweierlei von Nöten: ein Mensch, der fördert und sich und seine Kontakte in den Dienst der Sache stellt, sowie ein zuverlässiger Partner, der Interesse an Forschung und Entwicklung hat.
In diesem Sinne gilt besonderer Dank und Anerkennung Prof. Michael Muhr für die stete Förderung seiner Mitarbeiter und die so ermöglichten wissenschaftlichen Arbeiten am Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement der Technischen Universität Graz. Gedankt sei auch der Firma ANDRITZ Hydro als Industriepartner für das Engagement an gemeinsamen Projekten sowie der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft für die Unterstützung des Projektes.
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Lerchbacher, M., Sumereder, C., Muhr, M. et al. Anwendung des Paschen-Gesetzes für die Optimierung des Wickelkopf-Abstandsdesigns von großen rotierenden elektrischen Maschinen. Elektrotech. Inftech. 129, 314–320 (2012). https://doi.org/10.1007/s00502-012-0034-z
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DOI: https://doi.org/10.1007/s00502-012-0034-z
Schlüsselwörter
- Paschen-Gesetz
- Korona-Entladungen
- Einsetzspannung
- Aussetzspannung
- Wickelkopf-Design
- große rotierende elektrische Maschinen