用于电机的电晕防护材料的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于制造电机的电晕防护层的电晕防护材料。
【背景技术】
[0002] 通常用术语"电机"表示能量转换器，所述能量转换器在电能和机械能之间进行转 换，即电动机或发电机。这种电机通常一方面包括位置固定的定子（或固定体）以及旋转 的转子（或旋转体）。电机尤其为涡轮发电机，所述涡轮发电机在发电厂中用于将机械能转 换为电能。
[0003] 涡轮发电机目前通常实现为具有实心的两极或四极转子的三相交流同步发电机。 这种涡轮发电机的功率范围典型为大约20MVA至大约2000MVA。
[0004] 常见的同步发电机的定子包括多个所谓的定子绕组，在所述定子绕组中通过与旋 转的、加载有恒定电流的转子的感应性的交互作用来感应交流电压。定子绕组容纳在所谓 的叠片铁芯中。所述叠片铁芯还用于引导和加强磁场。为了减少涡流造成的损耗，整个叠 片铁芯由薄的、相对于彼此绝缘的金属板构成。定子绕组由多个棒构成，所述棒的相应的中 间件（所谓的"有源部分"）插在叠片铁芯的槽中。各个棒在所谓的"绕组头"上以渐开线 的方式从槽离开。在那里，各个棒互连成定子绕组（也就是，彼此接触）。
[0005] 位于叠片铁芯中的棒或棒区域位于高电势上进而通过主绝缘层相对于彼此、以及 相对于接地的叠片铁芯绝缘。
[0006] 为了在几千伏的工作电压下避免部分放电，通常通过内部导电层和外部导电层相 对于空腔和剥落保护主绝缘层（内电势控制，IPS，或外电晕防护，AGS)。电场强度在主绝缘 层中从IPS开始沿径向方向直至AGS减小。
[0007] 通常，外电晕防护终止于各个棒从相应的槽离开的离开区域中，而主绝缘层在槽 之外继续引导。这种布置关于电气强度示出关键位置，因为在以固态的聚集态存在的主绝 缘层和周围的气态的流体（通常为空气或氢）之间构成边界层。
[0008] 由于主绝缘装置和流体之间的由此造成的介电分隔面，产生典型的滑动布置，所 述滑动布置除了例如在叠片铁芯的区域中出现的纯径向的场分量之外，附加地具有切向的 (即在分隔面之内、但是尤其大致平行于导体的纵向延伸伸展的）场分量。
[0009] 由于空气的小的电气强度，由于局部的切向的场强增大（在较干净的表面下为 大约0. 64kV/mm)，在电压相对小的情况下就已经能够开始部分放电，所述部分放电在电压 继续增大的情况下能够扩大成沿着绝缘材料表面的蠕缓放电直至电击穿（即导体接地短 路）。所述临界负荷尤其在检查发电机时出现，因为发电机为了检查目的通常开动至负荷极 限。通过在表面上构成蠕缓放电，长期地破坏绝缘材料。
[0010] 在不存在防护机制时，在此，最大的场强在外电晕防护装置的端部出现。因此，通 常需要的是，在外电晕防护装置的端部上提供场控制并且在露出的主绝缘层的周围提高强 度。
[0011] 这通常通过制造所谓的电阻电晕防护（Endenglimmschutz)装置来实现。在此，为 了抑制蠕缓放电，通常使用通过主要基于碳化硅的半传导的（即弱导电的）漆或带或其他 半导电的填充物进行的阻抗式的电势控制装置。电势控制装置的目的是，均衡沿着绝缘材 料表面的切向的电势减少。为此，建立在轴向方向上位置相关并且电压相关的单位长度电 阻值。
[0012] 外电晕防护装置和电阻电晕防护装置通常或者通过用弱导电的（AGS)或半导电 的（EGS)带来缠绕主绝缘层或者通过施加导电的或半导电的漆来实现。关于EGS，缠绕物或 各个漆层能够以不同的长度构成，以便实现电阻的分别期望的位置相关性。此外，各个层片 也能够由具有不同的电阻特性的不同的材料实现。
[0013] 带通常由不能导电的载体材料（例如，无纺聚酯织物、聚酯织物或玻璃织物）和反 应树脂（例如环氧化的酚醛清漆，通常借助于双氰胺加速）在预反应级（"bi-stage"）中 制成，所述预反应级由（半）导电的填充物填充。
[0014] 传导的或半传导的漆典型地是基于溶剂的体系，例如酚醛树脂，所述体系又设有 传导的或半传导的或者半传导功能化的填充物。
[0015] 在此，例如通常为外电晕防护装置使用石墨作为填充物。在EP 1 118086 Bl中公 开一种外电晕防护装置，所述外电晕防护装置包含由锑掺杂的氧化锡覆层的无机填充物。 [0016] 例如为电阻电晕防护装置使用碳化硅。带的得到的电阻值在此还通过平均粒度来 确定。
[0017] 不利地，上述带为了完全固化必须在大约165°C下固化大致两个小时或者在 120°C下固化12个小时。上述漆由于其相对高的溶剂含量同样必须在继续处理之前干燥多 个小时。
[0018] 因为通常必须制造彼此相叠的几个层，所以制造外电晕防护装置、并且尤其制造 电阻电晕防护装置为非常耗费时间进而成本密集的过程。
【发明内容】
[0019] 因此，本发明基于下述目的，能够实现尤其合理地制造用于电机的电晕防护装置。
[0020] 根据本发明，所述目的关于（可用于制造电晕防护层的）电晕防护材料通过权利 要求1的特征来实现。因此，电晕防护材料包括（在下文中也简称为"基质"的）基质材 料，所述基质材料在预制状态中是可流动的，即是流质的或粘稠的，并且所述基质材料能够 在固化过程中固化成固体。基质材料在此一方面尤其能够基本上由单体构成，所述单体在 固化反应中交链或交联成固体。替选地，基质材料也能够由已经部分预交联的（bi-stage) 的聚合物构成，所述聚合物随后又在固化反应中交联成固体。这种固化反应在此尤其能够 通过聚合反应、加聚反应或缩聚反应进行。
[0021] 电晕防护材料还包含至少一种光敏的引发剂，所述引发剂能够通过预设波长范围 的电磁辐射（尤其通过紫外（UV)光）转换到反应状态，在所述反应状态中，所述引发剂能 够触发固化反应。转换到反应状态在下文中也称作"激活"引发剂。在此，处于反应状态的 引发剂尤其能够发射反应物质，所述反应物质随后触发固化反应。替选地，所述引发剂本身 也能够处于激发状态，由此所述引发剂自身触发固化反应。
[0022] 此外，电晕防护材料包含至少一种颗粒状地（即，以颗粒的形式、因此作为粉末） 存在的填充物，所述填充物是能导电的，即固有地或由于相应的覆层和/或表面处理而具 有导电能力。填充物在此也能够是半传导的或弱传导的。
[0023] 电晕防护材料的电特性、尤其是其导电性在此基本上通过填充物的类型、数量和 粒度分布来影响。
[0024] 可由根据本发明的电晕防护材料制造的电阻电晕防护装置优选具有在104Q/cm2 和1〇14 Ω /cm2之间（优选在10 8 Ω /cm2和10 12 Ω /cm2之间）的面电阻。
[0025] 可由根据本发明的电晕防护材料制造的外电晕防护装置优选在干燥状态下具有 在3 Ω /cm2和20k Ω /cm2之间的面电阻并且在浸渍状态下具有在3k Ω /cm2和200k Ω /cm2之 间的面电阻。
[0026] 概括地说，根据本发明的电晕防护材料基本上通过可借助于电磁辐射固化的基质 材料形成，所述基质材料由能传导的或能半传导的颗粒状的填充物填充。
[0027] 能够用于固化的辐射原则上能够是红外辐射、伦琴辐射和/或伽马辐射。但是在 优选的实施方式中，光敏的引发剂可以通过用UV辐射进行辐照转换到反应状态。
[0028] 因为根据本发明的电晕防护材料的固化通过辐照进行，电晕防护材料有利地能够 尤其快地固化。在此，电晕防护材料尽管其典型相对高的填充含量还是可以借助于辐射固 化。
[0029] 因为在例如设有外电晕防护装置和电阻电晕防护装置的导体棒的典型的生产过 程中，固化常见的电晕防护漆或浸渍剂是缓慢的生产步骤，通过减少固化时间能够明显地 加速整个生产。
[0030] 有利地，通过借助于辐射进行固化，能够将在生产步骤之前的时间例如减少到大 约180秒。与上述的多小时的干燥时间相比，因此，将在完成发电机棒的电阻电晕防护装置 之前的为几天的时间耗费减小至几分钟并且划分成多个运行工作班次。
[0031] 此外证明为有利的是，光敏的引发剂在正常情况下仅能够通过预设波长范围的电 磁辐射置于其反应状态，使得相对可靠地排除例如通过高温造成的错误激活。
[0032] 在优选的实施方式中，固化反应通过游离基交联机制进行，其中在初始反应中形 成游离基，或者通过阳离子交联机制进行，其中在初始反应中形成阳离子。在此，证实为尤 其有利的是阳离子交联机制，因为在此与游离基交联机制相反地，不发生终止反应，使得开 始辐照材料之后，基质的固化也在填充颗粒的阴影范围中继续进行。
[0033] 在一个尤其优选的实施方式中，电晕防护材料包含至少两种不同的光敏的引发 剂，其中每种引发剂