SE520775C3 - Ställverksstation - Google Patents

Description

25 35 520 775 ta del avser huvudsakligen magnetkretsen hos en sådan maskin och hur den är uppbyggd enligt klassisk teknik. Eftersom den magnetkrets som avses i de flesta fall finns i statorn kom- mer magnetkretsen nedan i regel att omtalas som en stator med en laminerad plàtkärna, vars lindning kommer att omtalas som statorlindning, och spåren i plåtkärnan för lindningen kommer att omtalas som statorspår eller helt enkelt spår.

De flesta synkronmaskiner har en fältlindning i rotorn, där huvudflödet alstras med likström, och en växelströmslindning Ibland De senare i statorn. Synkronmaskinerna är i. regel trefasiga. utformas synkronmaskinerna med utpräglade poler. har växelströmslindningen i rotorn.

Statorstommen för större synkronmaskiner görs ofta av stål- plåt med en svetsad konstruktion. Plåtkärnan utförs normalt av lackerad 0,35 eller 0,5 mm elplåt. För större maskiner stansas plåten i segment som fästes vid statorstommen med Plåtkärnan sammanhålls kilar/laxar. med tryckfingrar och tryckringar.

För kylning av synkronmaskinens lindningar finns tre olika kylsystem att tillgå. Vid luftkylning kyls såväl stator- som rotorlindningen av genomströmmande kylluft. Kylluftkanalerna återfinns såväl i statorplàten soni i rotorn. För radiell ventilation och kylning medelst luft är plåtkärnan åtmins- tone för medelstora och stora maskiner uppdelad i paket med radiella och axiella ventilationskanaler inlagda i kärnan.

Kylluften kan bestå av omgivningsluft men vid högre effekter huvudsakligen slutet används kylsystem med värmeväxlare.

Vätgaskylning används vid turbogeneratorer och vid stora synkronkompensatorer. Kylmetoden fungerar på samma sätt som vid luftkylning med värmeväxlare, men istället för luft som används vätgas. Vätgasen här bättre kylförmåga än luft, men svårigheter uppstår vid tätningar och att övervaka läckage. För turbogeneratorer i det högre effektområdet är lO l5 20 25 u) f) 520 775 det känt att tillämpa Vattenkylning av såväl stator- som ro- torlindningen. Kylkanalerna utgörs av rör som placeras inuti ledare i statorlindningen. Ett problem för stora maskiner är att kylningen tenderar att bli ojämn och att det därmed upp- står temperaturdifferenser över maskinen.

Statorlindningen förläggs i spår i plåtkärnan och där spåren i regel har ett tvärsnitt som en rektangel eller som ett trapets. Varje lindningsfas består av ett antal seriekopp- lade härvgrupper och varje härvgrupp av ett antal seriekopp- lade härvor. Härvans olika delar betecknas härvsida för den del som är placerad i statorn och härvände för den del som En härva består av en eller höjd och/eller bredd. Mellan varje ledare finns en tunn isolering, t ex epoxy/glasfiber. befinner sig utanför statorn. flera ledare sammanförda i Härvan isoleras mot spåret med en härvisolering, dvs en iso- lering avsedd att tåla maskinens märkspänning mot jord. Som isolermaterial kan olika plast-, lack- och glasfibermaterial användas. Vanligen används sk Micatejp, som är en blandning av glimmer och hårdplast, speciellt framtagen för att ge motståndskraft mot partiella urladdningar, som snabbt kan bryta ned isoleringen. Isoleringen påförs härvan genom att Mica-tejpen lindas kring härvan i flera lager. Isoleringen impregneras och därefter påmàlas härvsidan med en kolbaserad färg för att förbättra kontakten med den omgivande statorn som är ansluten till jordpotential.

Lindningarnas ledararea bestäms av aktuell strömstyrka och av kylmetod. Ledare och härva utformas vanligen med rektan- gulär form för att maximera mängden ledarmaterial i spåret.

En typisk härva formas av sk roebelstavar, där vissa av sta- varna kan göras ihåliga för kylmedel. En roebelstav består av ett flertal rektangulära, parallellkopplade kopparledare, vilka är transponeräde 360 grader långs spåret. Ringlandsta- var med. 540 graders transponeringar och andra transpone- ringar förekommer också.

Transoponeringen är nödvändig för 10 l5 20 25 30 35 520 775 att undvika uppkomsten av cirkulerande strömmar som alstras i ett tvärsnitt av ledarmaterialet sett från det magnetiska fältet.

Av mekaniska och elektriska skäl kan en nmskin inte göras hur stor som helst. Maskineffekten bestäms i huvudsak av tre faktorer: - Lindningarnas ledararea. Vid normal driftstemperatur har t ex koppar ett maxvärde på 3-3,5 A/mmz.

- Maximal flödestäthet (magnetflöde) i stator- och rotor- materialet.

- Maximal elektrisk fältstyrka i isolermaterialet, den sk elektriska hållfastheten.

Flerfas växelströmslindningar utförs antingen som en- eller tvåskiktslindningar. Vid enskiktslindningar finns endast en härvsida per spår, vid tvåskiktslindningar två härvsidor per spår. Tvåskiktslindningar utföres vanligen som övergångs- lindningar, medan i sammanhanget aktuella enskiktslindningar kan utföras som övergångslindning eller planlindning. Vid övergångslindning förekommer endast en (eller möjligen två) härvvidder, medan planlindningar utföres som koncentriska lindningar, dvs med kraftigt varierande härvvidd. Med härv- vidd avses avståndet i bågmått mellan två härvsidor tillhö- rande samma härva, antingen i förhållande till aktuell pol- delning eller i antal mellanliggande spårdelningar. Vanligen tillämpas olika varianter av kordning, t ex stegförkortning för att ge lindningen önskade egenskaper. Lindningstypen be- skriver i huvudsak hur härvorna i spåren, härvsidorna, kopp- las ihop utanför statorn, dvs vid härvändorna.

Utanför statorns plåtpaket är härvan ej försedd med påmålat halvledande jordpotentialskikt. Härvändan är normalt försedd med en E-fältstvrning i form av sk glimskyddslack för att konvertera ett radiellt fält till ett axiellt fält, vilket medför att isoleringen på härvändarna hamnar på en hög po- l0 l5 20 25 30 35 520 775 tential relativt jord. Detta ger ibland upphov till glimning De sk fält- styrningspunkterna vid härvändarna innebär problem för en i härvändsregionen, vilket kan vara destruktivt. roterande elektrisk maskin.

Normalt utförs alla större maskiner med 2-skiktslindning och lika stora härvor. Varje härva placeras med en sida i ena Detta innebär Vid flera skikt än två försvårar dessa korsningar lindningsarbete och skiktet och andra sidan i det andra skiktet. att samtliga härvor korsar varandra i härvändan. försämrar härvändan.

Det är allmänt känt att anslutning av en synkronmaskin/ ge- nerator till ett kraftnät måste ske via en.A/Y-kopplad sk "step-up"-transformator, eftersom kraftnätets spänning i re- gel ligger på en högre nivå än den roterande elektriska ma- skinens spänning. Denna transformator utgör således tillsam- mans med synkronmaskinen integrerade delar av en anläggning.

Transformatorn utgör en extra kostnad och har också den nackdelen att den totala verkningsgraden i systemet sänks.

Om det vore möjligt att tillverka maskiner för väsentligt högre spänningar kan således "step-up"-transformatorn ute- slutas.

Det har under de senaste decennierna vuxit fram önskemål på roterande elmaskiner för högre spänning än vad man har kun- nat konstruera och tillverka tidigare. Den maximala spän- ningsnivå som enligt teknikens ståndpunkt har varit möjlig att uppnå för synkronmaskiner med gott utbyte i härvproduk- tionen ligger vid 25-30 kV.

Vissa försök till ett nytänkande när det gäller konstruktion av synkrona maskiner finns beskrivna bl a i en artikel "Water-and-oil-cooled Turbogenerator TVM-300" i J. Elektro- technika, Nr. l, l970, sidorna 6-8, i US 4 429 244 "Stator of generator" och i ryska patentskriften CCCP patent 955369. 10 l5 20 25 35 520 775 Den vatten- och oljekylda synkronmaskinen som beskrivs i J.

Elektrotechnika är avsedd för spänningar upp till 20 kV. I artikeln beskrivs ett nytt isolationssystem bestående av att helt Oljan kan då användas som kylme- olje/pappersisolation, vilket gör det möjligt dränka in statorn i olja. dium samtidigt som den används som isolation. För att hindra finns vid kärnans Stator- lindningen är tillverkad av ledare med en oval ihålig form olja i statorn att läcka ut mot rotorn, invändiga yta en dielektrisk oljeseparerande ring. försedda med olje- och pappersisolation. Härvsidorna med sin isolation är fasthållna i de med rektangulärt tvärsnitt for- made spåren med hjälp av kilar. Som kylmedel används olja både i de ihåliga ledarna och i hål i storväggarna. Sådana kylsystem medför dock att det blir ett stort antal kopp- lingar av både olja och el vid härvändarna. Den tjocka iso- lationen innebär också en ökad krökningsradie på ledarna vilket i sin tur medför en ökad storlek på härvutliggningen.

Ovan nämnda US patent avser statordelen hos en synkronmaskin som innefattar en magnetisk kärna av laminerad plåt med tra- petsliknande spår för statorlindningen. Spåren är avtrappade eftersom behovet av isolation av statorlindningen är mindre in mot rotorn där den del av lindningen som befinner sig Statordelen innefattar närmast neutralpunkten är förlagd. dessutom en dielektrisk oljeseparerande cylinder närmast kärnans inre yta. Denna del kan komma att öka nagnetise- ringsbehovet relativt en maskin utan denna ring. Statorlind- ningen är tillverkad av oljeindränkta kablar med samma dia- meter för varje härvlager. Lagren är skida från varandra med hjälp av distanselement i spåren och säkrade med kilar. Det som är speciellt för lindningen är att den består av två vad som kallas halv-lindningar kopplade i serie. Den ena av de två halvlindningarna är centrerat placerad inuti en isola- tionshylsa. Statorlindningens ledare är kylda med omgivande olja. En nackdel med så mycket olja i systemet är läckage- 10 15 20 25 35 520 775 risken och det stora saneringsarbetet som kan bli följden vid ett feltillstànd. De delar av isolationshylsan som be- finner sig utanför spåren har en cylindrisk del och en ko- nisk skärmelektrod vars uppgift är att styra den elektriska fältstyrkan i området där kabeln lämnar plåten.

Av CCCP 955369 framgår det i ett annat försök att höja syn- kronmaskinens märkspänning att den oljekylda statorlind- ningen utgörs av en högspänningskabel med samma dimension för samtliga lager. Kabeln är placerad i statorspår formade som cirkulära radiellt placerade öppningar motsvarande ka- belns tvärsnittsyta och nödvändig plats kylmedel. omges av och fixeras i isolerande rör. för fixering och De olika radiellt placerade lagren av lindningen Isolerande distans- element fixerar rören i statorspåret. Pga oljekylningen be- hövs också här en inre dielektrisk ring för tätning av olje- kylmedlet mot det inre luftgapet. Den visade konstruktionen har ingen trappning av isolationen eller av statorspåren.

Konstruktionen uppvisar en mycket smal radiell midja mellan de olika statorspåren vilket innebär ett stort spårläckflöde som påtagligt påverkar maskinens magnetiseringsbehov.

I en rapport från Electric Power Research Institute, EPRI, EL-3391 från april 1984 redovisas en genomgång av maskinkon- cept för att åstadkomma högre spänning hos en roterande elektrisk maskin i syfte att kunna ansluta en maskin till ett kraftnät utan mellanliggande transformator. En sådan lösning bedöms av utredningen ge goda effektivitetsvinster och stora ekonomiska fördelar. Huvudanledningen till att man 1984 bedömde det möjligt att börja utveckla generatorer för direktanslutning' till kraftnät var att. man då hade tagit fram en supraledande rotor. Den stora magnetiseringskapaci- teten hos det supraledande fältet gör det möjligt att använ- da luft med tillräcklig tjocklek för att stå kombinera det att konstruera en emot de elektriska påkänningarna. Genom att enligt projektet mest lovande konceptet 10 l5 20 25 35 520 775 magnetkrets med lindning, sk "monolithe cylinder armature", ett koncept där två cylindrar av ledare är inneslutna i tre cylindrar av isolation och hela strukturen fästes vid en järnkärna utan tänder gjordes bedömningen att en roterande elektrisk maskin för högspänning skulle kunna direktanslutas till ett kraftnät. Lösningen innebar att huvudisolationen måste göras tillräckligt tjock för att klara nät-mot-nät och nät-mot-jord potentialer. Uppenbara nackdelar med den före- slagna lösningen är att förutom att den kräver en suprale- dande rotor, så krävs en mycket tjock isolering vilket ökar maskinstorleken. Härvändarna. måste isoleras och kylas med olja eller freoner för att styra de stora elektriska fälten Hela maskinen måste vara hermetiskt innesluten för att förhindra det flytande dielektrikat att ta upp fukt i ändarna. från atmosfären.

Ovanstående redovisning påvisar följaktligen att dagens ställverksstationer lämnar en hel del övrigt att önska.

Detta är betingat både av själva generatorutförandet och av den omständigheten att enligt konventionell teknik ”step- up”-transformatorer erfordras.

Det påpekas att med begreppet ställverksstation här avses en station, som är avsedd för samling och/eller fördelning av elektrisk energi och innefattar för denna verksamhet erfor- derlig utrustning, inbegripande bland annat utrustning för koppling och övervakning.

§AMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är primärt att åstadkomma en ställverksstation, vid vilken åtminstone någon eller några av de ovan diskuterade nackdelar, som vidlåder känd + . . . . teknik, eliminerats. lO 15 20 25 30 35 520 775 Det primära syftet uppnås med hjälp av en station av det slag som definieras i efterföljande krav, och då närmast i kravet 1.

I vid bemärkelse konstateras att den uppfinningsenliga ut- formningen genom att den skapar möjlighet att i huvudsak in- nehålla det pà grund av nämnda elektriska ledare uppstàende elektriska fältet i_isolationssystemet reducerar uppkommande förluster så att följaktligen maskinen kan fungera med en högre verkningsgrad. Reduktionen av förlusterna ger i. sin tur upphov till lägre temperatur i anordningen, vilket redu- cerar kylbehovet och gör att eventuellt förekommande kyl- anordningar kan utformas enklare än i avsaknad av uppfin- ningen.

Den uppfinningsenliga ledaren/isolationssystemet låter sig förverkligas såsom en böjlig kabel, något som innebär vä- sentliga fördelar vad avser tillverkning och montering jäm- fört med hittills konventionella styva lindningar i prefab- ricerad form. Det enligt uppfinningen använda isolationssys- temet innebär dessutom avsaknad av gas- och vätskeformiga isolationsmedier.

Den uppfinningsenliga roterande elektriska maskinen skapar därmed förutsättningar för att drivas med så hög spänning att den tidigare omtalade "step up"-transformatorn kan ute- slutas. Maskinen kan således drivas med väsentligt högre spänning än maskiner enligt teknikens ståndpunkt för att ut- föra direktanslutning till elkraftnät. Detta medför väsent- ligt lägre investeringskostnader för system med en roterande elektrisk maskin och systemets totala verkningsgrad kan ökas. Uppfinningen eliminerar behovet av särskilda fältstyr- ningsàtgärder vid vissa områden av lindningen, vilka fält- styrningsåtgärder varit nö-vändiga enligt tidigare teknik.

En ytterligare fördel är att uppfinningen gör det lättare att åstadkomma under- och övermagnetisering i ändamål att 10 15 20 25 520 775 10 reducera reaktiva effekter uppkommande när spänning och ström är ur fas med varandra. Härigenom blir således ställ- verksstationen i dess helhet mer effektiv genom reducerade förluster. Till detta kommer* att stationen i. dess helhet förenklas så att densamma icke blott blir prisbilligare utan dessutom tar mindre plats i anspråk.

Utformningen av lindningen så att den utmed åtminstone en del av sin längd innefattar en isolering bildad av ett fast isoleringsmaterial, innanför denna isolering ett inre skikt och utanför isoleringen ett yttre skikt med dessa skikt av innehålla det Med det avses att halvledande material skapar möjlighet att elektriska fältet i hela maskinen inom lindningen. "fast här använda uttrycket isoleringsmaterial" lindningen skall sakna vätske- eller gasformig isolering, till exempel i form av olja. Istället avses isoleringen vara bildad av ett polymert material. Också det inre och yttre skiktet är bildade av ett polymert material, dock ett halv- ledande sådant.

Det inre skiktet och den fasta isoleringen är fast förbundna med varandra över väsentligen hela gränsytan. Även det yttre skiktet och den fasta isoleringen är fast förbundna med var- andra över väsentligen hela gränsytan däremellan. Det inre skiktet fungerar potentialutjämnande och därmed utjämnande vad avser det elektriska fältet utanför det inre skiktet som en konsekvens av dess halvledande egenskaper. Det yttre skiktet avses likaledes vara utformat av ett halvledande ma~ terial och har åtminstone en elektrisk konduktivitet som är högre än den hos isolationen för att det yttre skiktet genom relativt eljest låg potential dels att i anslutning till jord eller skall förmå dels att fungera potentialutjämnande, huvudsak innehålla det på grund av nämnda elektriska ledare skiktet. Å _ g. A + . H . N uppsraenue elektriska fältet innanför det yttre andra sidan bör det yttre skiktet ha en resistivitet som är 10 15 20 25 30 35 520 775 ll tillräcklig för att minimera de elektriska förlusterna i detsamma.

Den fasta förbindningen mellan isoleringsmaterialet och de inre och yttre halvledande skikten skall vara så likformig över väsentligen hela gränsytan att inga kaviteter, porer eller dylikt uppstår. Vid de höga spänningsnivåer som avses enligt uppfinningen kommer den elektriska och termiska be- lastningen som kan uppstå att ställa synnerligen höga krav på isoleringsmaterialet. Det är känt att så kallade partial discharges, PD, generellt utgör ett allvarligt problem för isoleringsmaterial vid högspänningsanläggningar. Om kavite- ter, porer eller dylikt uppstår kan vid höga elektriska spänningar inre koronaurladdningar uppstå, varvid isole- ringsmaterialet gradvis bryts ned och detta till slut kan Detta kan Isoleringen bör leda till elektriskt genomslag genom isoleringen. medföra allvarliga haverier hos nmskinen. således vara homogen.

Det inre skiktet innanför isoleringen skall ha en elektrisk ledningsförmåga som är lägre än den hos den elektriska leda- ren men tillräcklig för att det inre skiktet skall fungera potentialutjämnande avser det elektriska fältet utanför det inre skiktet. och därmed utjämnande vad Detta i kombina- tion Ined isoleringen över väsentligen hela gränsytan, det vill säga frånvaron av kaviteter etc, innebär ett väsentligen likfor- migt elektriskt fält utanför det inre skiktet och minimal risk för PD.

Det föredrages att det inre skiktet och den fasta isole- ringen utgörs av material med väsentligen lika termiska ut- vidgningskoefficienter. Detsamma föredras vad beträffar det ..4_4. A 1,-I*.+-^+- h »l -F 4- ' l ' ' " yttre skiktet och den rasta isoleringen. Detta innebar att de inre och yttre skikten och den fasta isoleringen kommer att bilda ett isolationssystem som vid temperaturförändring- 10 15 20 25 30 u) (fl 520 775 12 ar utvidgar sig respektive drar sig samman likformigt såsom en monolitisk del utan att dessa temperaturförändringar ger upphov till någon destruktion eller söndring i gränsytorna.

Således säkerställs intimitet i kontaktytan mellan de inre och yttre skikten och den fasta isoleringen och förutsätt- för att vidmakthålla denna ningar intimitet under långa driftsperioder.

Det påpekas vidare att det är väsentligt att materialen i de inre och yttre skikten och i den fasta isoleringen har hög elasticitet så att materialen förmår utstå de påfrestningar som uppstår när kabeln böjs och när kabeln under drift ut- sätts för termiska pàkänningar. Speciellt viktig är en god vidhäftning mellan den fasta isoleringen och de inre och de yttre skikten och en hög elasticitet hos dessa skikt respek- tive den fasta isoleringen för den händelse Inaterialen i skikten och den fasta isoleringen icke skulle vara av vä- sentligen lika värmeutvidgningskoefficienter. Dessutom är det fördelaktigt att materialen i de inre och yttre skikten och i den fasta isoleringen har väsentligen lika elasticitet (E-modul), skjuvspänningar" i gränszonen Inellan skikten och den fasta något som kommer att motverka uppkomsten av isoleringen.

Det påpekas vidare att det är väsentligt att materialen i de inre och yttre skikten och i den fasta isoleringen har hög elasticitet så att materialen förmår utstå de påfrestningar som uppstår när kabeln böjs och när kabeln under drift ut- sättes för termiska påkänningar. Speciellt viktig är en god vidhäftning Inellan den fasta isoleringen och de inre och yttre skikten och en hög elasticitet hos dessa skikt respek- tive den fasta isoleringen för den händelse nmterialen i skikten och den fasta isoleringen icke skulle ha väsentligen värmeutvidgningskocfficienter. Dessutom är det fördel- QJ _11. _LI\ FJ aktigt att materialen i de inre och yttre skikten och i den fasta isoleringen har väsentligen lika elasticitet, något 10 15 20 25 35 520 775 ¿¿¿: ggize, 13 skjuvspänningar i Det fö- som kommer att motverka uppkomsten av gränszonen mellan skikten och den fasta isoleringen. redrages att materialen i de inre och yttre skikten och i den fasta isoleringen har en E-modul som är mindre än 500 MPA, 200 MPA. För att kunna bilda lindningar medelst kabeln är det väsentligt att dess böjlig- företrädesvis mindre än het är god. Det föredrages att kabeln skall vara kapabel att underkastas böjningh utan menlig inverkan på funktionen, med en krökningsradie som är 20 gånger kabeldiametern eller mindre, lämpligen 15 gånger kabeldiametern eller mindre. Det föredrages att kabeln skall kunna gå att böja till en krök- ningsradie om 4 à 5 gånger kabeldiametern eller till och med mindre utan att adekvat funktion äventyras.

Den elektriska belastningen på isolationssystemet minskar som en följd av att de av halvledande naterial bestående inre och yttre skikten kring isoleringen kommer att tendera att utgöra väsentligen ekvipotentiella ytor och att därige- nom det elektriska fältet i själva isoleringen kommer att fördelas relativt jämnt över isoleringens tjocklek.

Det är känt att högspänningskablar för överföring av elek- trisk energi kan vara uppbyggda av ledare med en isolering av ett fast isoleringsmaterial med inre och yttre skikt av halvledande material. Vid överföring av elektrisk energi så har man sedan länge tagit fasta på att isoleringen skall va- ra fri från defekter. Vid högspänningskablar för transmis- sion ändras dock ej den elektriska potentialen utmed kabelns längd utan potentialen ligger i princip pà samma nivå. Dock kan även vid högspänningskablar för transmissionsbruk uppstå transienta för- ibmentana potentialskillnader på grund av såsom vid åsknedslag. Enligt föreliggande uppfinning utnyttjas vid den elektromagnetiska anordningen som lindning 'l.+-4-' 1' i utformad enligt cftcrfoljande krav. 10 15 20 25 30 520 775 14 En ytterligare förbättring kan åstadkommas genonl att den elektriska ledaren i lindningen är uppbyggd av ndndre så kallade kardeler, från varandra. av vilka åtminstone vissa är isolerade Genom att göra dessa parter med relativt li- tet tvärsnitt, företrädesvis närmelsevis runt, så kommer det magnetiska fältet över parterna att uppvisa en konstant geo- metri i förhållande till fältet och uppkomsten av virvel- strömmar minimeras därmed.

Lindningen utgöres enligt uppfinningen således företrädesvis av en kabel innefattande den elektriska ledaren och det ti- beskrivna varvid dettas inre digare isolationssystemet, skikt sträcker sig kring ledarens parter. Utanför detta inre halvledande skikt finns kabelns huvudisolation i form av ett fast isoleringsmaterial.

Det yttre halvledande skiktet skall enligt uppfinningen upp- visa sådana elektriska egenskaper att en potentialutjämning utmed ledaren säkerställes. Dock får det yttre skiktet icke uppvisa sådana ledningsegenskaper att en ström kommer att ledas utmed ytan, vilket skulle ge uppkomst till förluster För de (vid 20 För det inre som i sin tur kan orsaka oönskad termisk belastning. inre och yttre skikten gäller de motståndsuppgifter C) som definieras i efterföljande krav 5 och 6. halvledande skiktet gäller att det måste uppvisa tillräcklig elektrisk ledningsförmåga för att säkerställa potentialut- jämning för det elektriska fältet men samtidigt måste detta skikt uppvisa sådan resistivitet att inneslutningen av det elektriska fältet säkerställes.

Det är viktigt att det inre skiktet utjämnar oregelbunden- heter hos ledarens yta och bildar en ekvipotentialyta med hög ytfinish vid gränsytan mot den fasta isoleringen. Det inre skiktet kan bildas med varierande tjocklek men för att ..1 säkerställa en jämn yta med. avseende på ledaren. och den lO l5 20 25 Lu C) u) gi _, ...v i 520 775 15 fasta isoleringen är tjockleken lämpligen mellan 0,5 och l mm.

En sådan böjlig lindningskabel som kommer till användning enligt föreliggande uppfinning vid dess roterande maskin är en vidareutveckling av den i och för sig för transmissions- ändamål använda PEX-kabeln eller en kabel med EP-gummiisola- tion. Vidareutvecklingen innefattar bland annat ett nytt ut- förande både vad den elektriska ledarens parter beträffar och också att kabeln, åtminstone vid vissa utföranden, icke avses ha något yttre hölje för mekaniskt skydd av kabeln.

Dock är det möjligt enligt uppfinningen att utanför det yttre halvledande skiktet anordnas en ledande metallskärm och en yttre mantel. Metallskärmen kommer därvid att erhålla karaktären av yttre mekaniskt och elektriskt skydd, exempel- vis mot åsknedslag. Det föredrages att det inre halvledande skiktet kommer att ligga på den elektriska ledarens poten- tial. För detta ändamål avses åtminstone en zæf den elek- triska ledarens kardeler vara oisolerad och så anordnad att god elektrisk kontakt åstadkommes med det inre halvledande skiktet. dande med elektrisk kontakt mot det inre halvledande skik- Alternativt kan olika kardeler vara växelvis le- tet. Den avgörande fördelen med en kabelformad lindning en- ligt uppfinningen är att det elektriska fältet är inneslutet i lindningen och att det således inte finns något elektriskt fält utanför det yttre halvledande skiktet. elektriska fältet uppträder endast i den fasta huvudisole- Det åstadkomna ringen.

En väsentligt reducerad termisk påkänning på statorn uppnås.

Tillfälliga överbelastningar av maskinen blir därmed mindre kritiska och det blir möjligt att driva maskinen vid över- last under längre tid utan att riskera skador. Detta innebär Fi .. . H . _ s for kraftverksagare som vid störningar idag snabbt tvingas koppla om till andra utrustningar för att sä- kerställa lagstadgade leveranskrav. lO 15 20 25 520 775 16 Med en roterande elektrisk maskin enligt uppfinningen kan underhållskostnaderna minska väsentligt tack vare att trans- formator samt brytare inte behöver ingå i systemet för att koppla maskinen mot kraftnätet.

Ovan har redan beskrivits hurusom det yttre halvledande skiktet hos lindningskabeln avses bli anslutet till jordpo- tential. Avsikten är därvid att skiktet utmed lindningska- belns hela längd skall hållas på väsentligen jordpotential.

Det är möjligt att uppdela det yttre halvledande skiktet ge- nom avskärning i ett antal utmed lindningskabelns längd för- delade avsnitt, varvid varje enskilt skiktavsnitt kan anslu- tas direkt till jordpotential. Därmed skapas förutsättning för större likformighet utmed lindningskabelns längd.

Ovan har nämnts hurusom den fasta isoleringen och de inre och yttre skikten kan åstadkommas genom exempelvis extrude- ring. Andra tekniker är emellertid också väl möjliga, exem- pelvis bildning av dessa inre och yttre skikt respektive isoleringen med hjälp av påsprutning av materialet ifråga.

Det foredrages att lindningskabeln utformas med ett cirku- lärt tvärsnitt. Dock kan också andra tvärsnitt komma till användning i fall där man önskar erhålla bättre packnings- täthet.

För att bygga upp spänning i den roterande elektriska maski- nen läggs lindningskabeln i flera på varandra följande varv i spår i magnetkärnan. Lindningen kan utföras såsom en fler- skiktad härvändskorsningar. koncentrisk kabellindning för att minska antalet Kabeln kan utföras med trappad isolation för att bättre utnyttja magnetkärnan, varvid spårens utform- fi) . . . . . . *r ocksa kan anpassas till lindningens avtrappade isola- LQ io F? 5 10 15 20 25 30 520 775 j_j; ¿§fl@ 17 En väsentlig fördel vid uppfinningens tillämpning vid en ro- terande elektrisk maskin är att det elektriska fältet är nä- ra noll i härvändsregionen utanför den yttre halvledaren och att med jordpotential på det yttre halvledande skiktet behö- ver inte det elektriska fältet styras. Detta innebär att man inte kan få några fältkoncentrationer varken inom kärnan, i härvändsregioner eller i övergången mellan dessa.

Sammanfattningsvis gäller således att en elektromagnetisk anordning' i fornl av en roterande elektrisk lnaskin enligt uppfinningen innebär ett betydande antal *viktiga fördelar relativt motsvarande maskiner enligt teknikens ståndpunkt.

För det första kan den uppfinningsenliga maskinen anslutas direkt till ett kraftnät vid alla typer av högspänning. En annan väsentlig fördel är att jordpotential konsekvent har förts längs åtminstone en del av och företrädesvis längs he- la lindningen, vilket innebär att härvändsregionen kan göras kompakt och att stagningsanordningar i härvändsregionen kan anbringas på, i det närmaste, jordpotential. Såsom ovan re- dan påpekats försvinner också vid roterande elektriska ma- skiner oljebaserade isolations- och kylsystem. Detta innebär att inga tätningsproblem uppstår och att den tidigare omta- lade dielektriska ringen inte längre behövs. Väsentligt är också att all forcerad kylning kan ske på jordpotential.

Kort beskrivning av ritningarna Under hänvisning till bifogade ritningar följer nedan en närmare beskrivning av såsom exempel anförda utföranden av uppfinningen.

På ritningarna är: Fig l en delvis skuren vy visande de i den aktuella modi- fierade standardkabeln ingående delarna, 10 15 20 25 U) CÖ 35 Fig 2 Fig 3 Fig 4 Fig 5 Fig 6 Fig 7 Fig 8 Fig 9 Fig lO 520 775 18 en axiell ändvy av en sektor/poldelning hos en mag- netkrets enligt uppfinningen, en schematisk vy illustrerande känd teknik, d v s en step-up-transformator inkopplad mellan en generator och tillhörande ställverk, en vy illustrerande en uppfin- anordning enligt ningen, med step-up-transformatorn eliminerad, en perspektivisk vy illustrerande en konventionell generatoranläggning, en liknande vy som illustrerar den förenkling som uppstår som konsekvens av uppfinningens tillämpning, ett över (SVC) enlinjeschema statisk och ett ställverk enligt känd teknik, VAR-kompensering ett enlinjeschema över ett utförande enligt uppfin- ningen som kontrast till det konventionella i Fig 7, ett känd teknik utrustad med statisk omriktare i to-back”-utförande med DC-länk, enlinjeschema över en ställverksstation enligt ”back- och ett enlinjeschema illustrerande, såsom kontrast till det kända utförandet i Fig 9, hurusom en enligt upp- finningen utformad. stallverksstation Ined roterande omriktare blir väsentligt enklare och kräver ett mindre mått av utrymme i jämförelse med stationen enligt Fig 9 med statisk omriktare. wi-šnwnnnflmn rwrnwñnnxwnniFnnnp-*p I: unLL/nnuuvn u .L 1.' utv-nu uu uni' pix 10 15 20 25 35 520 775 19 En viktig förutsättning för att kunna tillverka en magnet- krets i enlighet med uppfinningen är att för lindningen an- med ett inre halvledande skikt mellan isoleringen och en eller flera vända en ledarkabel med fast elektrisk isolering, innanförliggande elektriska ledare och med ett yttre halv- ledande kablar finns skikt beläget utanför isoleringen. Sådana som standardkablar för andra krafttekniska använd- ningsområden, nämligen krafttransmission. För att kunna re- dogöra för en utföringsform skall inledningsvis ges en kort- fattad beskrivning av en standardkabel. Den inre strömfö- rande ledaren består av ett antal kardeler. Kring kardelerna finns ett halvledande inre skikt eller hölje. Utanför detta halvledande inre skikt finns ett isolerande skikt av fast isolering. Den fasta isoleringen bildas av ett polymert ma- terial med. låga elektriska förluster och hög genomslags- (PE) och (EP).

Såsom konkreta exempel må nämnas polyeten (PEX) Kring det yttre halvledande skiktet kan vara anordnad en me- tallskärm och ett yttre De halvledande styrka. då särskilt tvärbunden polyeten och etenpropen isolerande hölje. skikten består av ett polymert material, med en elektriskt ledande beståndsdel, till exempel eten- sampolymer, till ex- empel ledande sot. En sådan kabel kommer nedan att omtalas som en kraftkabel.

En föredragen utföringsform av en kabel avsedd som lindning i den roterande elektriska maskinen framgår av figur 1. Ka- beln 1 visas i figuren som innefattande en strömförande le- dare 2 som innefattar transponerade både oisolerade och iso- lerade kardeler. Elmaskinmässigt transponerade, fast isole- rade kardeler kan också tänkas. Dessa kardeler kan vara slagna/transponerade i ett antal skikt. Kring ledaren finns ett inre halvledande skikt 3 som i sin tur omges av ett ho- mogent skikt av ett fast isoleringsmaterial. I isoleringen 4 , . . . H saknas saledes helt isoleringsmatcrial av vatske- och gastyp. 5. Den kabel som används som lindning i den föredragna utfö- Detta skikt 4 omges av ett yttre halvledande skikt 10 l5 20 25 år) O 35 520 775 20 ringsformen kan vara försedd med metallskärm och yttre man- tel men behöver inte vara detta. För att undvika inducerade strömmar och därmed förknippade förluster i det yttre halv- ledande skiktet 5 skärs detta av, utliggningen, företrädesvis i härvänds- dvs i övergångarna från plåtpaket till härv- korg. Avskärningen utföres så att det yttre halvledande skiktet 5 kommer att uppdelas i flera utmed kabeln förde- lade, delar. Varje avskuren del ansluts sedan till jord varvid det från varandra elektriskt helt eller delvis åtskilda yttre halvledande skiktet 5 kommer att hållas på eller näs- tan på jordpotential i hela kabellängden. Detta innebär att kring den fast isolerade lindningen vid härvändarna har de beröringsbara och de, efter viss tids användning, smutsiga ytorna endast försumbara potentialer till jord samt att de även orsakar försumbara elektriska fält.

För att optimera en roterande elektrisk maskin är nøgnet- kretsens utformning vad beträffar spåren respektive tänderna av betydelse. Spåren bör anslutas så nära härvsidornas hölje Det är också önskvärt att tänderna på varje ra- Detta är viktigt för att som möjligt. diell nivå är så breda som möjligt. minimera maskinens förluster, magnetiseringsbehov m m.

Med tillgång till en ledare för lindningen som den ovan om- talade kabeln finns stora möjligheter* att kunna optimera magnetkärnan ur nämnda synpunkter. I det följande refereras till en xnagnetkrets i den roterande elektriska maskinens stator. I figur 2 visas en utföringsform av en axiell ändvy av en sektor/poldelning 6 hos en maskin enligt uppfinningen.

Rotor med rotorpol är betecknad med 7. Statorn är på konven- tionellt sätt sammansatt av en laminerad kärna av elplåt successivt sammansatt av sektorformade plåtar. Från ett ra- diellt ytterst beläget ryggparti 8 av kärnan sträcker sig ett antal tänder 9 radiellt in mot rotorn. Mellan tänderna finns ett motsvarande antal spår 10. Användning av kablar ll enligt ovan medger bl a att spårens djup för högspännings- 10 15 20 25 30 35 520 775 21 maskiner kan göras större än vad som har varit möjligt en- ligt teknikens ståndpunkt. Spåret har ett mot rotorn avtrap- pat tvärsnitt eftersom behovet av kabelisolation blir lägre för varje lindningsskikt in mot rotorn. Som det framgår av figuren består spåret av i huvudsak ett cirkulärt tvärsnitt 12 kring varje skikt hos lindningen med smalare midjepartier 13 mellan skikten. rätt omtalas som ett "cykelkedjespår". Eftersom det i en så- Ett sådant spårtvärsnitt kan :ned viss dan högspänningsmaskin kommer att behövas ett relativt stort antal skikt och tillgången på aktuella kabeldimensioner vad isolation och yttre halvledare beträffar är begränsad, kan det i praktiken bli svårt att åstadkomma en önskvärd konti- nuerlig avtrappning av kabelisolering respektive statorspå- ret. I det i figur 2 visade utföringsexemplet användes kab- lar med tre olika dimensioner på kabelisolering, anordnade i tre i överensstämmelse därmed dimensionerade sektioner 14, 15 och 16, dvs att man i praktiken kommer att ha ett modifi- erat cykelkedjespår. Av figuren framgår också att statortan- den 9 kan utformas med en praktiskt taget konstant radiell bredd utmed hela spårets djup.

I en alternativ utföringsform kan den kabel som används som lindning vara en konventionell kraftkabel som den ovan omta- lade. genom att kabelns metallskärm och mantel skalas av på lämp- Jordningen av det yttre halvledande skiktet 5 sker då liga platser.

Inom ramen för uppfinningen ryms ett stort antal, beroende på tillgängliga kabeldimensioner vad isolation och det yttre halvledarskiktet m m beträffar, alternativa utföringsformer. Även utíöringsformer næd. sk cykelkedjespår" kan nwdifieras utöver vad som här beskrivits.

Som ontaiat ovan kan magnetkretsen befinna sig i den rote- rande elektriska maskinens stator och/eller rotor. Magnet- kretsens utformning kommer dock i stora drag att motsvara 10 l5 20 25 30 520 775 22 ovanstående beskrivning oberoende av om magnetkretsen befin- ner sig i statorn och/eller rotorn.

Som lindning används företrädesvis en lindning som kan be- skrivas som en flerskikts koncentrisk kabellindning. en så- dan lindning innebär att antalet korsningar vid härvändorna har ndnimerats genom att samtliga härvor inom samma grupp har placerat radiellt utanför varandra. Detta medger också ett enklare förfarande vid tillverkningen och trädningen av statorlindningen i. de olika spåren. Genonx att den enligt uppfinningen använda kabeln är relativt lättböjlig låter sig lindningen åstadkommas genom en förhållandevis enkel träd- ningsoperation, i vilken den böjliga kabeln träds in i. de öppningar 12 som finns i spåren 10.

Den i Fig 3 visade, kända lösningen innefattar en konventio- Denna matar via en effektbrytare 23 en kallad förekommer nell generator 20: generatortransformator eller så step-up- transformator. Den senare eftersom den konventionella generatorn 20 genererar spänning på relativt erfordras för att reducera låg nivå. Transformatorn 21 överföringsförlusterna, d Xr s för att få upp spänningen i erforderlig grad.

Mellan transformatorn och Högspänningsställverket är betecknat 22. såväl generatorn och transformatorn som mellan ställverket är anordnade brytare 23 respektive 24. Med 25 är betecknad en frånskiljare.

Konventionella för mätändamål tjänande ström- och spänningstransformatorer 26 respektive 27 förekommer på konventionellt sätt. Generatorn 20 är samordnad med en mag- netiseringstransformator 28 och en styrenhet 29 för magneti- sering. En hjälpkrafttransformator är betecknad 30. Denna är förbunden med ett hjälpkraftsställverk 3l. " : förekommer konventionella ventilavledare tjänstgö- -r L: ...J _, .L UVLLKJ rande :ör överspänningsskydd. Jordare är betecknade med 33. 10 15 20 25 520 775 23 I Fig 4 ningen. illustreras en ställverksstation enligt uppfin- En högspänningsgenerator 34 utrustad med en eller flera lindningar i enlighet med föreliggande uppfinning är här så högspänd att den förmår kopplas direkt till distribu- tions- eller transmissionsnätet i fråga via högspännings- ställverket 35. matorn enligt utförandet i Fig 3 helt bortfaller. blir Den i utförandet Detta innebär således att step-up-transfor- En dras- tisk förenkling av ställverksstationen resultatet.

Vissa tillkommande differenser föreligger. enligt Fig 3 förekommande hjälpkrafttransformatorn är ersatt av en hjälpkraftlindning på generatorn 34. I övrigt är den notabla skillnaden att en speciell skyddsanordning 36 till- kommit i ledningen mellan generatorn och högspänningsställ- verket 35. Denna skyddsanordning är avsedd att fungera över- strömsbegränsande. Närmare bestämt sker denna överströmsbe- gränsningsfunktion genom att anordningen i händelse av att något fel detekteras en lågimpediv strömbana till jord bil- das. Eftersmn den i. utförandet enligt Eïg 3 förekommande 21 bortfallit i skulle ett eventuellt förekommande fel, transformatorn utförandet enligt Fig 4 exempelvis i genera- torns 34 isolationssystem, kunna ge upphov till att nätets fulla effekt belastade generatorn under åtminstone viss tid innan förekommande effektbrytare hinner bryta. Den över- strömsavledande anordningen 36 avses fungera väsentligt snabbare för att på så vis avleda överströmmen och undvika att densamma fullt ut drabbar generatorn 34. Det föredrages dessutom att i ledningen mellan generatorn 34 och högspän- ningsställverket 35 placeras en nu strömbegränsande reaktor med den egenskapen att den i händelse av fel föranledande Enligt utfö- överströmmar begränsar dessa. ett föredraget rande anbringas nämnda strömbegränsande reaktor i ledningen 37 mellan att den generatorn 34 och högspänningsställverket 35 så strömbegränsande reaktorn blir belägen mellan den ---_,_ _-;_r__-1,. - ._ __..- fnfifirmaf. -mfiwa a: ' ÅA 4.. A vciotruinloavicdafïdc auc-Iuuiugcus .rutniïïg till lcoñiigcfi d v s så att reaktorn kommer att fun- Lu O: 7 och generatorn 34, gera strömbegränsande för ström som tenderar att från nätet 10 15 20 25 35 520 775 24 flyta i riktning mot generatorn i händelse av något fel i denna.

I Fig 5 .illustreras i perspektiv' en konventionell ställ- verksstation inbegripande två generatorer 38 som via hög- strömsskenor 39 och en högströmsställverksmodul 40 matar var sin step-up-transformator 41, som i sin tur är förbundna med högspänningsställverket 42. Ytterligare hjälputrustning så- som hjälpkrafttransformatorer etc. tillkommer. Dessutom på- pekas att transformatorerna 41, som är av konventionellt ol- jefyllt utförande, kräver både brandavskiljningar i form av väggar etc. och säkerhetsåtgärder i form. av oljeuppfång- ningsanläggningar. Som synes är stationen i dess helhet syn- nerligen komplex och kostsam. Det må nämnas att de oljeiso- lerade transformatorerna 41 placeras utanför den byggnad 43 som innehåller generatorerna på grund av den stora med olje- fyllda transformatorer förknippade brandrisken.

I Fig 6 illustreras utövning av uppfinningen, d v s direkt- koppling av högspända generatorer 44 direkt på kraftnät utan mellanliggande step-up-transformatorer. Såsom tidigare för- klarats är nyckeln till denna möjlighet utformningen av ge- neratorernas lindningar. I Fig 6 antydes hurusom från gene- ratorerna 44 löpande kablar 45 går till högspanningsställ- verket 46. rerna och nätet med hjälp av en högspänningskabel reducerar Den mycket enkla förbindningen mellan generato- drastiskt kostnaden jämfört med de mer dyrbara utrustningar som erfordras i utförandet enligt Fig 3. Till detta kommer att transformatorer etc. kan elimineras. Utförandet enligt Fig 6 är väsentligt mer miljövänligt eftersom man helt kan undvika att använda sig av transformatorolja. Även brandris- ken reduceras markant. statisk I Pig 7 illustreras ett konventionellt (SVC) står normalt av kopplingsapparater i högspänningsställverket utförande för VAR-kompensering jämte ställverk. En SVC-station be- 10 15 20 25 u) (_11 520 775 25 47, en transformator 48 som itransformerar ned spänningen till en nivå som tyristorerna 49, 50 kan hantera, reaktorer, De flesta transmissionstillämpningarna kräver en automatisk spännings- (AVR) Nackdelen anläggning är att det blir många apparater och de upptar kondensatorer och dubbelriktade tyristorventiler. regulator som 'tyristorstyrning. med denna stort utrymme.

I Fig 8 illustreras en station enligt uppfinningen med en roterande synkronkompensator och ett högspänningsställverk 52. Någon transformator behövs icke mellan synkronkompensa- torn och högspänningsställverket eftersom synkronkompensa- torn 51 är utformad så att den klarar aktuell transmissions- spänning, något som är en följd av att synkronkompensatorns lindning utförts medelst en kabel enligt uppfinningen.

Såsom är uppenbart av Fig 8 blir utförandet väsentligt enk- lare än det i Fig 7 och det kräver också mindre utrymme. I Fig 9 illustreras en konventionell ställverksstation utrus- tad med en statisk omriktare i ”back-to-back”-utförande med DC-länk. station att den erforderliga ytan blir stor, Som synes är en betydande nackdel med denna typ av främst på grund av mängden med filter. Transformatorerna är komplicerade och speciellt utformade för dessa anläggningar.

I Fig 10 illustreras ett schema över en ställverksstation uppvisande roterande omriktare 53. Var och en av dessa be- står av en motor/generator försedd med en lindning i enlig- het med ovan levererade beskrivning. Utförandet enligt Fig 10 lämpar* sig speciellt när kommunikation skall etableras mellan två olika nät med olika parametrar i något avseende.

Exempelvis kan nätet 54 ligga på en annan spänningsnivå, ett eller ha ett annat antal annat fasläge, en annan frekvens, faser än det andra växelspänningsnätet 55. Den illustrerade hopkopplingen av näten med hjälp av motorer/generatorer där således den ena enheten 53 kommer att driva den andra löser lO 15 20 25 520 775 26 kommunikationsproblemet utan att vålla några störningar mel- lan näten. Såsom tidigare förekommer högspänningsställverk 56 och diverse brytare etc. Även här förekommer den närmare med ledning av 1Jtförandet i. Fig 4 beskrivna skyddsanord- ningen 36 och närmare bestämt i en dual upplaga under be- teckningen 57 på ömse sidor om paret av motor/generator. Så- ledes kommer skyddsanordningarna 57 att skydda paret av mo- tor/generator från båda näten 54, 55. I övrigt förekommer också här beståndsdelar som redan tidigare förklarats med hjälp av tidigare figurer.

Av ovanstående beskrivning framgår att den uppfinningsenliga ställverksstationen medför distinkta fördelar utöver tidi- gare teknik i en mängd olika utföranden av roterande elek- triska maskiner uppvisande magnetkretsar. Ovan har redan be- rörts de grundläggande fördelarna med uppfinningen. Som tillkommande moment må också betonas att det är av ett bety- dande næskinens lindning kommer att leda till en bättre miljö i värde att den uppfinningsenliga utformningen av närheten av ställverksstationen som en konsekvens av lägre elektriskt fält synnerhet vid dess kabelanslutning. negnetiskt och kring maskinen och i MÖJLIGA MODIFIKATIONER Det är givet att uppfinningen icke blott är begränsad till de utföranden som ovan redovisats. Således kommer fackmännen inom teknikområdet att inse att en mängd detaljmodifieringar är' möjliga när väl kännedon1 onm den grundläggande uppfin- ningstanken erhållits utan att för den skull avvika från uppfinningstänken sådan denna definieras i efterföljande pa- tentkrav. Såsom exempel påpekas att uppfinningen icke är be- gränsad till de specifika materialval som exemplifieras ovan. Funktionellt likvärdiga material kan således användas istället. Vad gäller tillverkningen av isolationssystemet enligt uppfinningen påpekas att också andra tekniker än ex- 520 775 *p>.l¿j 27 trudering och sprutning är möjliga så länge intimitet mellan de olika skikten uppnås. Vidare påpekas att fler ekvipoten- tialskikt skulle kunna anordnas. Exempelvis skulle ett eller flera ekvipotentialskikt av halvledande material kunna an- bringas i isoleringen mellan de ovan som "inre" och "yttre" betecknade.

Claims (31)

10 15 20 25 30 35 520 775 28.

1. Ställverksstation, innefattande minst ett ställverk (35, 46, 52) och minst en roterande elektrisk maskin för högspänning, vilken maskin uppvisar åtminstone en lindning (1), som innefattar åt- minstone en elektrisk ledare (2) och ett isolationssystem inne- fattande en isolation (4) bildad av ett fast isolationsmaterial, därav att isolationssystemet innanför isolationen innefattar ett inre skikt (3) med en elektrisk konduktivitet som är lägre än den hos den elektriska ledaren men tillräcklig för att det inre skiktet (3) skall fungera potentialutjämnande och därmed utjämnande vad avser det elektriska fältet utanför det inre skiktet, att isolationssystemet utanför isolationen innefattar ett yttre skikt (5), som har en elektrisk konduktivitet som är högre än den hos isolationen för att det yttre skiktet genom anslutning till jord eller eljest relativt låg potential skall förmå dels att fungera potentialutjämnande, dels att i huvudsak innehålla det på grund av nämnda elektriska ledare (2) uppstående elektriska fältet in- nanför det yttre skiktet (5).

2. Station enligt krav 1, kännetecknad därav, att nämnda åtminstone ena ledare (2) ut- gör minst ett induktionsvarv.

3. Station enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre och/eller yttre skiktet (3, 5) innefattar ett halvledande material.

4. Station enligt något föregående krav, kånnetecknad därav, att det inre skiktet (3) och/eller det yttre skiktet (5) har en resistivitet inom området 106 Qcm - 100 kQcm, lämpligen 10'3-1000 Qcm, företrädesvis 1-500 Qcm, i synnerhet 10 - 200 Qcm.

5. Station enligt något föregående krav, 10 15 20 25 30 35 520 775 2¿l därav, att det inre skiktet (3) och/eller det yttre skiktet (5) har en resistans som per meter le- dare/isolationssystem ligger inom området 50 uQ- 5 MQ.

6. Station enligt något föregående krav, därav, att den fasta isoleringen (4), det inre skiktet (3) och/eller det yttre skiktet (5) utgörs av polymera material.

7. Station enligt något föregående krav, kännetegknad därav, att det inre skiktet (3) och/eller det yttre skiktet (5) och den fasta isoleringen (4) är fast förbundna med varandra över väsentligen hela gränsytan för att vidmakthålla vidhäftningen mellan respektive skikt och den fasta isoleringen vid temperaturförändringar och böjning av ledaren och dess isolationssystem.

8. Station enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre skiktet (3), det yttre skiktet (5) och den fasta isoleringen (4) utgörs av material med väsentligen lika termiska utvidgningskoefficienter.

9. Station enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att det inre skiktet (3) och det yttre skiktet (5) är åstadkomna genom extrudering samtidigt med extruderingen av den fasta isoleringen (4).

10. Station enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att ledaren (2) och dess isolationssystem utgör en lindning bildad medelst en böjlig kabel (1).

11. Station enligt något av kraven 1-10, kännetecknad därav, att det inre skiktet (3) är i elektrisk kontakt med den åtminstone ena elektriska ledaren (2).

12. Station enligt krav 11, 10 15 20 25 30 35 520 775 30 därav, att nämnda åtminstone ena elektriska le- dare (2) innefattar ett antal kardeler och att åtminstone en kardel hos den elektriska ledaren (2) är åtminstone delvis oisolerad och anordnad i elektrisk kontakt med det inre skiktet (3).

13. Station enligt något föregående krav, därav, att de inre och yttre skikten (3, 5) och isolationen (4) är av material med sådan elasticitet att skikten bi- behåller sin vidhäftning vid den fasta isolationen trots de temperaturvariationer som uppträder under drift.

14. Station enligt krav 13, kännetecknad därav, att materialen i skikten och den fasta isolationen har en E-modul som är mindre än 500 mPA, före- trädesvis mindre än 200 mPA.

15. Station enligt något av kraven 13 och 14, kännetecknad därav, att vidhäftningen mellan skikten och isolationen är av åtminstone samma storleksordning som i det svagaste av materialen.

16. Station enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att ledaren (2) och dess isolationssystem är utformade för hög spänning, lämpligen över 10 kV, särskilt över 36 kV och företrädesvis över 72,5 kV.

17. Station enligt något av föregående krav, därav, att det yttre skiktet (5) är uppdelat i ett antal delar, vilka var för sig är anslutna till jord eller eljest låg potential.

18. Station enligt krav 1, kännetecknad därav, att nämnda minst ena lindning är anordnad i maskinens stator och/eller rotor.

19. Station enligt något av kraven 1 och 18, kännetecknad därav, att den magnetfältsalstrande kretsen innefattar en eller flera magnetiska kärnor (8) med spår (10) för lindningen (1). 10 15 20 25 30 35 520 775 ät

20. Maskin enligt krav 18-19, därav, att med det yttre skiktet (5) anslutet till jordpotential är det elektriska fältet hos maskinen utanför det yttre skiktet nära O både i spåren (10) och i härvändsregionen.

21. Station enligt något av kraven 18-20, kännetecknad därav, att spåren (10) är formade som ett antal axiellt och radiellt utanför varandra gående cylindriska öppningar (12) åtskilda av ett smalare midjeparti mellan de cylindriska öppningarna.

22. Station enligt krav 21, kännetecknad därav, att tvärsnittet hos spårens (10) öppningar minskar från ett ryggparti (8) hos den magnetiska kärnan räknat.

23. Station enligt krav 22, kännetecknad därav, att tvärsnittet hos spåren (10) minskar kontinuerligt eller diskontinuerligt.

24. Station enligt något av kraven 18-23, kännetecknad därav, att maskinen utgörs av en generator, motor eller synkronkompen- sator.

25. Station enligt krav 24, kännetecknad därav, att generatorn är av typen hydrogenerator eller turbogenerator.

26. Station enligt något av kraven 1-25, kännetecknad därav, att maskinen är direktansluten till ett för hög spänning, lämpligen 36 kV och däröver, utformat elkraftnät utan mellanliggande transformator.

27. Station enligt krav 26, kännetecknad därav, att den roterande elektriska maskinen är ansluten till ställverket via en eller flera böjliga kablar som utgör fortsättningar av lindningen l maskinen.

28. Station enligt krav 24 och 26, 5 10 15 .. an. 520 775 , i . . = . 39. därav, att maskinen är ansluten till ett dist- ributions- eller transmissionsnät via ställverket.

29. Station enligt något föregående krav , därav, att den roterande elektriska maskinen utgörs av en roterande synkronomformare eller en asynkronomformare.

30. Station enligt något föregående krav, kännetegknad därav, att en överströmsavledande anordning (36) är ansluten till en ledning mellan den roterande elektriska ma- skinen och ställverket för att i händelse av ett fel avleda eventuella överströmmar till jord eller eljest lägre potential.

31. Station enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att en strömbegränsande reaktor är för- bunden med ledningen mellan den roterande elektriska maskinen och ställverket för att i händelse av fel föranledande överströmmar begränsa dessa.