12 ELEKTRO 7/2014 Napěťové poměry izolace vinutí na výstupu z drážky vn točivého stroje Úvod Izolační systém vinutí vn elektrického toči-vého stroje je při provozu vystaven elektrické-mu, tepelnému a mechanickému namáhání. V rovné části tyče je rozložení napětí identické, ale na jejím výstupu z drážky dochází k nárůs-tu napětí, které při nevhodném navržení ochra-ny, jež slouží pro řízení podélného gradientu, vede k výbojům. Proto je snaha učinit taková opatření, kte-rá povedou ke snížení gradientu elektrické-ho pole. Teoreticky je tento problém obtížně řešitelný, jelikož ochrana u výstupu vinutí se chová jako dlouhé vedení s rozloženými para-metry vykazující silnou nelinearitu (elektrické pole, teplota) a vedoucí na řešení telegrafních rovnic. Tento článek se proto zabývá přímým měření napětí podél této ochrany. Dosud za-vedenou praxí je nanášení vodivých a polo-vodivých materiálů na povrch izolace. Rovná část vinutí je obvykle ovíjena vodivou páskou k zabránění vzniku drážkových výbojů ve sta-torové drážce a v návaznosti na ni i na oblast výstupu z drážky jsou následně navíjeny polo-vodivé pásky pro zamezení vzniku klouzavých výbojů v důsledku skokové změny napětí.Polovodivá ochrana musí být navržena tak, aby nevznikal ani jeden ze tří jevů:– odpor ECP ochrany je nevhodně zvolený, tzn. že i přes jeho lineární průběh je gra-dient natolik velký, že vede k ČV,– nedostatečná délka ECP nedokáže vyrov-nat napětí na jejím konci na takovu hod-notu, aby ČV už nevznikaly,– ohmické ztráty (zahřívání) které vznikají v ochraně, vedou k jejímu přehřívání a ná-sledné možné destrukci [1].Otázkou je tedy výběr a způsob nanášení vhodných polovodivých materiálů tak, aby v ideálním případě bylo napětí podél ochra-ny lineární (konstantní gradient po celé dél-ce ochrany s takovým napětím na konci izo-lace, které by nevedlo k podélným výbojům po povrchu nechráněné izolace). Proto je této problematice věnována značná pozornost a je předmětem i tohoto příspěvku.Nejpoužívanějším plnivem ochran ECP jsou v současnosti částečky SiC (karbid kře-míku), který je po smíchání s pojivem naná-šen na polyesterovou tkaninu, a vznikne tak polovodivá páska. Polovodivá ochrana exis-tuje také v podobě laku, kdy se částečky kar-bidu křemíku vmíchají do modifikované fe-nolické pryskyřice. V současné době jsou ale vyvíjena stále nová plniva pro polovodi-vé materiály, která jsou založena na mikro-varistorech (např. částečky ZnO) a nanášejí se podobně jako uvedené částečky SiC [2]. Na Elektrotechnické fakultě ZČU v Plzni také probíhá výzkum náhrady dosavadních materiálů sloučeninami na bázi organických polymerů.Experiment Ke studiu daného jevu byla jako polovo-divý materiál zvolena páska typu C (páska s minimální závislostí na gradientu), slight stress grading characteristic), která byla na-Ing. Ondřej Krpal, doc. Ing. Eva Kučerová, CSc., Katedra technologií a měření, Fakulta elektrotechnická ZČU v Plzni Obr. 2. Fotografie z měření V-A charakteristiky ochrany ECP Von Roll 217.01 měřené při stří-davém napětí Obr. 3. Uspořádání statorových cívek v syn-chronním generátoru [3]ECP CAT ECP izolace měděný vodičmagnetický obvod Obr. 6. Vytvrzovací lis Obr. 1. Minimální a maximální průběh V-A charakteristiky ochrany ECP Von Roll 217.01 měřený při stř. napětí J (A/m) E (kV/cm)4,50E–05 4,00E–05 3,50E–05 3,00E–05 2,50E–05 2,00E–05 1,50E–05 1,00E–05 5,00E–06 0,00 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Obr. 4. Ilustrativní průběh rozložení napětí podél statorového vinutí bez ochrany ECP [4] napětí (kV)CAT izolace ECP vzdálenost od vinutí výstupu z čel (cm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 CU Obr. 5. Vzorek statorového vinutí bez ochrany ECP (mm)CAT izolace 1 200 300 1 700 ocelový trn 12 36