專利名稱：：高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其涉及一種具有至少一個(gè)包括磁心和繞組的磁路的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。本發(fā)明涉及的這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的例子是同步電機(jī)，其主要用作與下面被統(tǒng)稱為“電網(wǎng)”的配電網(wǎng)以及輸電網(wǎng)相連的發(fā)電機(jī)。同步電機(jī)的其它用途是作為電動(dòng)機(jī)和用于相位補(bǔ)償與電壓控制，例如作為在機(jī)械上無(wú)功的電機(jī)。本發(fā)明涉及的其它旋轉(zhuǎn)電機(jī)是雙饋電機(jī)、異步電機(jī)、異步變換器級(jí)聯(lián)、凸極電機(jī)和同步磁通電機(jī)。在本文所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁路包括磁心或任何其它用于提供交流磁通的閉合路徑的裝置，所述磁心由層疊的、標(biāo)準(zhǔn)的或者定向的板材或其它材料例如無(wú)定形的或基于粉末的材料制成。所述材料也可以包括繞組、冷卻系統(tǒng)等，并且可以位于電機(jī)的定子內(nèi)、電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)，或者位于定子和轉(zhuǎn)子這兩個(gè)部件內(nèi)。
背景技術(shù)：
：在大多數(shù)情況下，常規(guī)的呈同步電機(jī)形式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的磁路位于電機(jī)的定子內(nèi)。這種磁路一般被表述為具有層疊鐵心的定子，其繞組被稱為定子繞組，在層疊鐵心中的用于繞組的槽被稱為定子槽或簡(jiǎn)稱為槽。大部分同步電機(jī)具有在轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁場(chǎng)繞組，在其中通過(guò)直流產(chǎn)生主磁通，還具有在定子內(nèi)的交流繞組。同步電機(jī)一般被設(shè)計(jì)成3相的，并且可以被設(shè)計(jì)成凸極的。凸極同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子內(nèi)具有交流繞組。大的同步電機(jī)的定子本體通常由被焊在一起的鋼片構(gòu)成。層疊鐵心一般由涂有清漆的0．35或0．5mm厚的疊層構(gòu)成。對(duì)于較大的電機(jī)，鋼片被沖成許多段，借助于楔／燕尾槽把這些段固定到定子本體上。層疊鐵心通過(guò)壓力銷和壓力板被固定?？梢岳萌N不同的冷卻系統(tǒng)冷卻同步電機(jī)的繞組。利用空氣冷卻時(shí)，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組都由冷的氣流冷卻。在定子層疊體和轉(zhuǎn)子中都配備有冷氣管道。為了徑向通風(fēng)和利用空氣冷卻，至少對(duì)于中等容量和大容量的電機(jī)而言，鋼片鐵心被分成疊層，以便在鐵心中沿徑向和軸向設(shè)置通風(fēng)管道。冷空氣可以由環(huán)境空氣構(gòu)成，但是當(dāng)功率超過(guò)1MW時(shí)，通常使用具有熱交換器的封閉冷卻系統(tǒng)。在大約高達(dá)400MW的汽輪發(fā)電機(jī)和大的同步調(diào)相器中一般使用氫氣冷卻。這種冷卻方法的工作方式和具有熱交換器的空氣冷卻類似，不過(guò)用氫氣代替空氣作為冷卻劑。氫氣比空氣具有較好的冷卻能力，但是在密封和泄漏監(jiān)視方面存在困難。對(duì)于功率范圍為500-1000MW的汽輪發(fā)電機(jī)，對(duì)定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組采用水冷是公知的。冷卻管道呈位于定子繞組導(dǎo)體內(nèi)的管道的形式。大電機(jī)的一個(gè)問(wèn)題是冷卻不均勻，從而引起電機(jī)中的溫差增加。定子繞組位于鋼片鐵心的槽中，所述的槽一般具有矩形或梯形的截面。每個(gè)相繞組包括相互串聯(lián)的多組線圈，每組線圈包括多個(gè)相互串聯(lián)的線圈。線圈的不同部分的名稱是，對(duì)于設(shè)置在定子中的部分被稱為“線圈邊”，對(duì)于設(shè)置在定子外部的部分被稱為“端部繞組”。一個(gè)線圈包括一個(gè)或幾個(gè)沿高度與／或?qū)挾确较虮唤M合在一起的導(dǎo)體。在線圈的每個(gè)導(dǎo)體或?qū)w匝之間具有薄的絕緣，例如環(huán)氧樹(shù)脂／玻璃纖維。線圈通過(guò)線圈絕緣與槽電氣絕緣開(kāi)，線圈絕緣擬用于承受電機(jī)對(duì)地的額定電壓的絕緣。關(guān)于絕緣材料，一般使用各種塑料材料、清漆和玻璃纖維材料。通常使用被稱為云母帶的材料，這是一種云母和硬塑料的混合物，特別用于提供對(duì)局部放電的阻力，局部放電可以快速使電絕緣擊穿。通過(guò)圍繞線圈纏繞幾層云母帶把絕緣施加于線圈。絕緣被浸漬，并且線圈邊被涂覆有基于石墨的漆，以便改善和與地電位相連的周?chē)ㄗ拥慕佑|。繞組的導(dǎo)體面積由有關(guān)的電流密度和所使用的冷卻方法確定。導(dǎo)體和線圈通常是矩形的，以便使在槽中的導(dǎo)體材料的數(shù)量最大。一種典型的線圈由被稱為Roebel棒的材料制成，其中一些棒被制成空心的以便流通冷卻劑。Roebel棒包括多個(gè)矩形的并聯(lián)連接的銅導(dǎo)體，其沿著槽被轉(zhuǎn)置360度。也可以使用被轉(zhuǎn)置540度和進(jìn)行其它轉(zhuǎn)置的Ringland棒。從磁場(chǎng)的觀點(diǎn)看來(lái)，進(jìn)行轉(zhuǎn)置是為了避免沿著導(dǎo)體材料的截面產(chǎn)生循環(huán)電流。由于機(jī)械和電氣的原因，電機(jī)不能具有任意的容量。電機(jī)的功率主要由3個(gè)因素決定-繞組的導(dǎo)體面積。在正常操作溫度下，例如銅具有從3到3．5A／mm2的最大值。-在定子和轉(zhuǎn)子材料中的最大磁通密度(磁通)。-在電絕緣中的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，即所謂的介電強(qiáng)度。多相交流繞組被設(shè)計(jì)成單層或者雙層繞組。在單層繞組的情況下，每個(gè)槽只有一個(gè)線圈邊，在雙層繞組的情況下，每個(gè)槽有兩個(gè)線圈邊。雙層繞組通常被設(shè)計(jì)成菱形繞組，而在這種連接中相關(guān)的單層繞組可以被設(shè)計(jì)成菱形繞組或同心繞組。在菱形繞組的情況下，只有一個(gè)線圈距(否則可能有兩個(gè)線圈距)，而扁繞組被設(shè)計(jì)成同心繞組，即具有十分不同的線圈距?！熬€圈距”指的是在屬于同一線圈的兩個(gè)線圈邊之間沿圓環(huán)測(cè)量的距離，其與相關(guān)的極距有關(guān)，或者與中間槽間距的數(shù)量有關(guān)。通常，使用弦的不同的變量表示，例如短距，以便使繞組具有所需的性能。繞組的類型基本上說(shuō)明槽中的線圈即線圈邊在定子外部即在端部繞組處是如何被連接在一起的。在定子的堆疊的鋼片的外部，線圈未被涂覆有半導(dǎo)體地電位涂層。端部繞組一般具有E電場(chǎng)控制，其呈所謂的電暈保護(hù)清漆的形式，旨在用于把徑向電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為軸向電場(chǎng)，這意味著在高的對(duì)地電位下增加端部繞組的絕緣。有時(shí)這將在線圈端部區(qū)域引起電暈放電，這可能造成破壞。在端部繞組處的所謂的電場(chǎng)控制點(diǎn)對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)而言必然帶來(lái)問(wèn)題。一般地說(shuō)，所有的大電機(jī)都被設(shè)計(jì)成雙層繞組的，并且具有大的線圈。每個(gè)線圈被這樣放置，使得一個(gè)邊在一層內(nèi)而另一個(gè)邊在另一層內(nèi)。這意味著在端部繞組中所有的線圈相互交叉。如果使用兩層以上的繞組，這些交叉便使得繞組的繞制困難，并使端部繞組劣化。眾所周知，同步電機(jī)／發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的連接必須通過(guò)所謂的R／D連接的升壓變壓器實(shí)現(xiàn)，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓一般高于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電壓。和同步電機(jī)一起，所述變壓器也構(gòu)成電廠整體的一部分。變壓器增加了額外的成本，同時(shí)具有使系統(tǒng)的總效率降低的缺點(diǎn)。如果能夠制造電壓相當(dāng)高的電機(jī)，則可以省略升壓變壓器。在最近的幾十年期間，對(duì)這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的需求不斷增加，所述電機(jī)和以前可能設(shè)計(jì)的電機(jī)相比具有較高的電壓。按照現(xiàn)有技術(shù)的狀態(tài)，其線圈具有好的生產(chǎn)率的同步電機(jī)可能達(dá)到的最大電壓大約為25－30kV。披露過(guò)幾種試圖設(shè)計(jì)同步電機(jī)的新方法，特別參見(jiàn)在J，Elektrotechnika，No．1，1970，pp．6-8的標(biāo)題為“Water-and-oil-cooledTurbogeneratorTVM-300”的文章、美國(guó)專利4429244“StatorofGenerator”和俄羅斯專利CCCP955369。在J．Elektrotechnika中說(shuō)明的水冷和油冷同步電機(jī)旨在用于高達(dá)20kV的電壓。該文說(shuō)明了一種包括油／紙絕緣的新的絕緣系統(tǒng)，其使得可以把定子完全浸在油中。此時(shí)，油可以用作冷卻劑，同時(shí)又用于絕緣。為了避免定子中的油向外朝向轉(zhuǎn)子泄漏，在鐵心的內(nèi)表面提供有絕緣的油隔離環(huán)。定子繞組由具有油和紙絕緣的橢圓形空心導(dǎo)體構(gòu)成。具有絕緣的線圈邊通過(guò)楔子被固定在矩形截面的槽中。油在空心導(dǎo)體和定子壁的孔中被用作冷卻劑。不過(guò)，這種冷卻系統(tǒng)在線圈端部需要油和電的大量連接。要求厚的絕緣也必然使導(dǎo)體的曲率半徑增加，這又導(dǎo)致繞組凸出部分的尺寸增加。US4429244涉及一種同步電機(jī)的定子部件，其包括具有用于定子繞組的梯形槽的層疊鋼片磁心。槽呈楔形，因?yàn)槌蜣D(zhuǎn)子的定子繞組需要較少的電絕緣，在那里設(shè)置有最接近中性點(diǎn)的繞組部分。此外，所述的定子部件包括最接近于鐵心內(nèi)表面的絕緣的油隔離圓柱體。這個(gè)部件相對(duì)于沒(méi)有這種圓柱體的電機(jī)而言增加了磁化要求。定子繞組由油浸電纜制成，每層線圈具有相同的直徑。借助于槽中的墊片使各層相互隔離，并利用楔進(jìn)行固定。這種繞組的特殊之處在于，其包括兩個(gè)相互串聯(lián)的所謂的半繞組。兩個(gè)半繞組之一居中地位于絕緣套筒的內(nèi)部，并且定子繞組的導(dǎo)體通過(guò)周?chē)挠屠鋮s。在系統(tǒng)中具有大量油的缺點(diǎn)在于，存在泄漏的危險(xiǎn)，并且存在相當(dāng)大量的由于故障而引起的清潔工作。位于槽外部的絕緣套筒的那些部分具有一個(gè)圓柱的部分和利用載流層加強(qiáng)的錐形端部，其用途是控制電纜進(jìn)入端部繞組的區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度。由CCCP955369可清楚地看出，在另一種試圖增加同步電機(jī)的額定電壓的嘗試中，油冷的定子繞組包括常規(guī)的高壓電纜，其各層具有相同的尺寸。電纜被放置在圓形的定子槽中，該定子槽形成為相應(yīng)于電纜的橫截面積沿徑向設(shè)置的開(kāi)口且形成用于固定和用于流通冷卻劑所需的空間。繞組的沿徑向設(shè)置的不同的層由絕緣管包圍并固定在絕緣管中。絕緣墊片把管道固定在定子槽中。因?yàn)椴捎糜屠?，所以也需要?nèi)部介電環(huán)以密封油冷卻劑使之不致泄漏到內(nèi)部氣隙中。這種系統(tǒng)也具有在上述系統(tǒng)中的油的缺點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)也存在在不同的定子槽之間的非常窄的徑向腰部，這意味著具有嚴(yán)重影響電機(jī)磁化要求的大的漏磁通。來(lái)自1984年的E1ectricPowerResearchInstitute，EPRI，EL-3391的報(bào)告中，綜述了為了實(shí)現(xiàn)高電壓的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以便無(wú)需采用中間變壓器即可把電機(jī)和電網(wǎng)相連的電機(jī)構(gòu)思。其中述及一種方案是為了提高效率從而得到大的經(jīng)濟(jì)利益。在1984年考慮研制直接與電網(wǎng)相連的發(fā)電機(jī)的主要原因是在當(dāng)時(shí)已經(jīng)生產(chǎn)出了超導(dǎo)體轉(zhuǎn)子。超導(dǎo)磁場(chǎng)的大的磁化能力使得能夠使用具有足夠絕緣厚度以便能夠承受電應(yīng)力的空氣隙繞組。按照這種方案，通過(guò)使這種磁路(具有一個(gè)繞組，即一種所謂的整體圓柱電樞)設(shè)計(jì)的最有前途的構(gòu)思與下面這個(gè)構(gòu)思相結(jié)合，即其中的繞組包括兩個(gè)導(dǎo)體制成的圓柱，它們被同心地封閉在3個(gè)圓柱形的絕緣殼體中，并且整個(gè)結(jié)構(gòu)被固定在無(wú)齒的鐵心上，據(jù)說(shuō)這種結(jié)構(gòu)的高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠直接和電網(wǎng)相連。這種方案意味著，主絕緣必須足夠厚，以便能夠經(jīng)受電網(wǎng)間的和電網(wǎng)與地之間的電位。在回顧了當(dāng)時(shí)所有的已知技術(shù)之后，據(jù)說(shuō)這種能夠提高電壓的絕緣系統(tǒng)一般是用于電力變壓器的絕緣系統(tǒng)，并且由絕緣流體浸漬的纖維素壓板構(gòu)成。所提出的這種方案的明顯的缺點(diǎn)在于，其中需要非常厚的絕緣，這增加了電機(jī)的體積。端部繞組必須用油或氟利昂絕緣和冷卻，以便控制在端部的大的電場(chǎng)。整個(gè)電機(jī)必須被氣密性地封閉，以便阻止液體絕緣材料從空氣中吸收水分。在1930年前后的幾十年期間，建立了幾個(gè)電壓高達(dá)36kV的發(fā)電機(jī)，以便研制直接和電網(wǎng)相連的發(fā)電機(jī)。其中的一個(gè)方案基于使用同心形的導(dǎo)體，其具有3層被封閉在絕緣材料中的導(dǎo)體，每層導(dǎo)體串聯(lián)連接，內(nèi)層處于最高的電位。在另一種方案中，電導(dǎo)體由扭絞的銅帶制成，利用特殊的云母層、清漆和紙來(lái)絕緣。當(dāng)制造按照現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)，利用幾個(gè)步驟制造具有導(dǎo)體和絕緣系統(tǒng)的繞組，使得繞組必須在被安裝在磁路中之前被預(yù)先制成。在將繞組安裝到磁路上之后，再進(jìn)行為制備絕緣系統(tǒng)的浸漬處理。發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于獲得一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其具有這樣的高電壓，使得可以省略上述的升壓變壓器，即，制造一種可以和電網(wǎng)直接相連的其電壓比現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)電壓高得多的電機(jī)。這意味著對(duì)具有旋轉(zhuǎn)電機(jī)的系統(tǒng)而言可顯著降低投資費(fèi)用，并可以提高系統(tǒng)的總效率。這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以通過(guò)最少的連接裝置和電網(wǎng)相連，該連接裝置例如為電路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等。在具有直接和電網(wǎng)相連而不采用中間變壓器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的系統(tǒng)中，可以只使用一個(gè)電路斷路器進(jìn)行連接。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種電機(jī)，其具有至少一個(gè)繞組，所述繞組包括在低溫下具有改進(jìn)的導(dǎo)電性能的導(dǎo)體裝置以及冷卻裝置，用于把所述導(dǎo)體裝置冷卻到正常的環(huán)境溫度以下，最好是冷卻到至少200K。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種如權(quán)利要求1所述的高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種如權(quán)利要求9和26所述的高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)。在按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的使用中，在定子與／或轉(zhuǎn)子上的熱應(yīng)力被大大減少。因而電機(jī)的暫時(shí)過(guò)載的危險(xiǎn)性降低了，并且可以長(zhǎng)時(shí)間在過(guò)載條件下驅(qū)動(dòng)電機(jī)而不會(huì)使損壞的危險(xiǎn)性增高。這對(duì)發(fā)電廠的所有者是有利的，因?yàn)樵谶\(yùn)行不平衡的情況下必須快速地切換到其它設(shè)備，以便確保法律規(guī)定的輸電要求。利用按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可以大大減少維護(hù)成本，因?yàn)橄到y(tǒng)中不必包括用于使電機(jī)和電網(wǎng)相連的變壓器和電路斷路器。為了增加旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率，已知的方法是增加交流線圈中的電流，這通過(guò)優(yōu)化導(dǎo)電材料的數(shù)量來(lái)達(dá)到，即在矩形的轉(zhuǎn)子槽中緊密地放置矩形導(dǎo)體，其目的是通過(guò)增加絕緣材料的數(shù)量并使用更耐高溫的且因而成本也更貴的絕緣材料來(lái)克服由此引起的溫度增加。施加于絕緣上的高溫和高電場(chǎng)也帶來(lái)減少絕緣壽命的問(wèn)題。在高壓設(shè)備的相當(dāng)厚的絕緣層例如云母帶的浸漬層中，局部放電即PD成為一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。當(dāng)制造這些絕緣層時(shí)，容易產(chǎn)生空隙和微孔等，當(dāng)絕緣處于高的電場(chǎng)強(qiáng)度下時(shí)，便容易產(chǎn)生電暈放電。這些電暈放電會(huì)逐漸使材料劣化，并可能導(dǎo)致絕緣的電擊穿。本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)識(shí)而被作出的，即通過(guò)確保電絕緣不被上述現(xiàn)象所擊穿可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率增加，這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是合理的。這可以通過(guò)擠塑合適的固態(tài)絕緣材料層來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而在任何氣體空間內(nèi)或者在電絕緣的周?chē)玫叫∮?．2kV／mm的電場(chǎng)強(qiáng)度。電絕緣也可以采用除擠塑之外的其它方法形成，例如通過(guò)噴射、圖形模制、壓縮模制、注射模制等工藝形成。不過(guò)，重要的是絕緣的整個(gè)橫截面不應(yīng)有缺陷，并且應(yīng)當(dāng)具有類似的熱性能。一般地說(shuō)，電絕緣中間層包括固態(tài)熱塑材料，例如低密度聚乙烯(LDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，聚丙烯(PD)，聚丁烯(PB)，聚甲基戊烯(PMP)，交聯(lián)材料、例如交聯(lián)聚乙烯(XLPE)，或橡膠絕緣、例如乙丙橡膠(EPR)、乙烯丙烯酸丁酯共聚物橡膠、三元乙丙單體橡膠(EPDM)或硅橡膠。半導(dǎo)電的內(nèi)外層可以包括和中間層相同的材料，但是具有導(dǎo)電顆粒，例如被嵌在其中的碳黑或煤煙顆粒。基本上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一種特定的材料例如EPR當(dāng)不含有或者含有一些碳顆粒時(shí)，其具有相似的機(jī)械性能。半導(dǎo)體內(nèi)層最好和超導(dǎo)裝置相連，從而基本上處于和其相同的電位。半導(dǎo)體外層最好和被控電位最好是地電位相連。和被控電位的連接最好沿著外層的長(zhǎng)度每隔一段距離進(jìn)行。在本說(shuō)明中的術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體材料”指的是這樣一種材料，其導(dǎo)電率比電導(dǎo)體低得多，但是不象絕緣體那樣低。例如，半導(dǎo)體內(nèi)層和外層的電阻率的范圍為1-100kΩ-cm。此外，通過(guò)制造具有最小缺陷的絕緣層并使絕緣層具有內(nèi)外半導(dǎo)體層，可以確保能夠減少電負(fù)荷和熱負(fù)荷。中間層最好彼此緊密接觸，并且最好被粘附在內(nèi)層和外層上?；旧细鱾€(gè)層都被擠壓在一起。電導(dǎo)體裝置最好包括超導(dǎo)裝置，在這種情況下，電導(dǎo)體裝置一般包括用于輸送低溫冷卻劑例如液態(tài)氮的中心管道支撐裝置。在這種情況下，超導(dǎo)裝置是細(xì)長(zhǎng)的形式并被繞在管狀支撐裝置的周?chē)?。超?dǎo)裝置可以包括低溫超導(dǎo)體，但是最好包括高溫(高的TC)超導(dǎo)(或HTS)材料，例如HTS線或以螺旋形式繞在管狀支撐裝置上的HTS帶。一般的HTS帶包括由銀包覆的BSCC0-2212或BSCC0－2223(其中的序號(hào)表示在[Bi，Pb]2，Sr2Ca2Cu3Ox分子中的各元素的原子數(shù))，并且在下面這種HTS帶被稱為“BSCCO帶”。BSCCO帶通過(guò)借助于管道中粉末(PIT)拔絲工藝使氧化物超導(dǎo)體細(xì)絲被包封在銀或氧化銀的基體中制成?；蛘?，帶可以由表面涂覆工藝制成。在每種情況下，氧化物被熔化，并在最后的步驟中重新固化。其它的HTS帶，例如TiBaCaCuo(TBCCO-1223)和YBaCuO(YBCO-123)都利用各種表面涂覆和表面淀積技術(shù)制成。理想地，在從65kK最好從77K以上的操作溫度下，HTS線應(yīng)當(dāng)具有超過(guò)jc～105Acm－2的電流密度。HTS材料在基體中的填充系數(shù)需要如此之高，使得工程電流密度je≥104Acm-2。在Tesla的范圍內(nèi)，jc不應(yīng)當(dāng)隨著施加的電場(chǎng)而急劇減少。呈螺旋形的HTS帶通過(guò)流經(jīng)管道支撐裝置的冷卻液體、最好是液態(tài)氮被冷卻到HTS的臨界溫度TC以下。電絕緣材料可以被直接施加于導(dǎo)體裝置上。此外，可以提供熱膨脹裝置，以便適應(yīng)在導(dǎo)體裝置和電絕緣材料之間的熱膨脹系數(shù)的差。例如，在導(dǎo)體裝置和其周?chē)碾娊^緣材料之間可以提供空間，所述空間可以是空的空間或者是填充有可壓縮材料(例如可高度壓縮的泡沫材料)的空間。在從低溫加熱／向低溫冷卻的期間內(nèi)，熱膨脹裝置用于減少?gòu)?qiáng)加于絕緣系統(tǒng)上的膨脹力／收縮力。如果空間填充有可壓縮材料，則其可以由半導(dǎo)體材料制成，以便確保半導(dǎo)體內(nèi)層和導(dǎo)體裝置之間的電連接。也可以采用其它結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)體裝置，本發(fā)明旨在提供一種高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其具有至少一個(gè)繞組，所述繞組由被冷卻的電導(dǎo)體裝置構(gòu)成，最好包括具有上述類型電絕緣的任何合適結(jié)構(gòu)的被冷卻的超導(dǎo)裝置。電絕緣的塑料材料用于確保繞組至少在環(huán)境溫度下可以被彎曲為所需的形狀或形式。在低溫下，塑料材料一般是剛性的。不過(guò)，可以在利用低溫冷卻液體冷卻電導(dǎo)體裝置之前，在室溫下把繞組制成適合于放置在定子和轉(zhuǎn)子槽中的所需形式。最好，相鄰的電絕緣層具有基本相同的熱膨脹系數(shù)。在溫度梯度的作用下，在絕緣中以及絕緣周?chē)膶又胁粦?yīng)當(dāng)產(chǎn)生由不同的溫度膨脹而引起的缺陷。在材料上的電負(fù)荷由于這樣的事實(shí)而被減少，即，絕緣周?chē)陌雽?dǎo)體層構(gòu)成等位面，并且在絕緣部分中的電場(chǎng)在絕緣的整個(gè)厚度上的分布是相當(dāng)均勻的。外層可以沿著電纜的長(zhǎng)度在合適的位置被切開(kāi)，并且每個(gè)切開(kāi)的部分長(zhǎng)度可以直接與選擇的電位相連。從本發(fā)明得到的其它有關(guān)知識(shí)是，增加的電壓負(fù)載在線圈截面的拐角處使電場(chǎng)(E)集中，這必然引起施加于電絕緣上的大的局部負(fù)載。同樣，在增加的電流負(fù)載的情況下，在定子齒中的磁場(chǎng)(B)也被集中在拐角處。這意味著局部磁飽和，因而不能充分利用磁心，并引起發(fā)電機(jī)電壓和電流的波形畸變。此外，由在導(dǎo)體中感應(yīng)的渦流而引起的渦流損耗將必然帶來(lái)附加的增加電流密度的缺點(diǎn)，所述的渦流是由于導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)B的幾何構(gòu)型而產(chǎn)生的。通過(guò)使線圈和用于放置線圈的槽基本上呈圓形而不是矩形實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)。通過(guò)把線圈的截面制成圓形使得所述截面被恒定的磁場(chǎng)B所包圍，而不會(huì)發(fā)生磁場(chǎng)集中而引起的磁場(chǎng)飽和。此外，在線圈中的電場(chǎng)E將在電絕緣的截面內(nèi)均勻分布，因而大大減少了施加于電絕緣上的局部負(fù)載。此外，使每個(gè)線圈組的線圈邊的數(shù)量增加的方式更易于把圓形的線圈放置在槽中，因而可以增加電壓而不會(huì)增加導(dǎo)體中的電流。其理由在于，一方面，低的電流密度且因而電絕緣上的低的溫度梯度對(duì)導(dǎo)體的冷卻有利；另一方面，圓形的槽必然使得在截面上的溫度分布更加均勻，從而對(duì)導(dǎo)體的冷卻有利。使用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于，和常規(guī)電機(jī)相比，本發(fā)明的電機(jī)可以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)在過(guò)載條件下工作而不會(huì)被破壞。這是因?yàn)殡姍C(jī)的結(jié)構(gòu)以及電絕緣的熱負(fù)載被限定所致。例如，可以使本發(fā)明的發(fā)電機(jī)過(guò)載100％超過(guò)15分鐘，最多長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)。除此之外，本發(fā)明的電機(jī)可以作為同步補(bǔ)償器，尤其是可作為不連接機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。通過(guò)自適應(yīng)激磁，同步調(diào)相器可以產(chǎn)生感性或容性KVA。當(dāng)補(bǔ)償器和電網(wǎng)相連時(shí)，在一個(gè)間隔內(nèi)其可以補(bǔ)償電網(wǎng)的感性或容性負(fù)載。因?yàn)橥窖a(bǔ)償器必須通過(guò)變壓器和大約20KV以上的某個(gè)電網(wǎng)相連，所以同步補(bǔ)償器可以向電網(wǎng)提供的無(wú)功功率的范圍受到以下事實(shí)的影響，即變壓器的感抗限制了電壓和電流之間的滯后角。利用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，可以設(shè)計(jì)一種同步補(bǔ)償器，其可以不用中間變壓器即可和電網(wǎng)相連，并且根據(jù)選擇能夠在過(guò)激和欠激下工作，從而補(bǔ)償電網(wǎng)上的感性或容性負(fù)載。按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以和一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)電壓電平(voltagelevel)相連，這是因?yàn)殡姍C(jī)外部的電場(chǎng)可以被保持為最小的緣故。通過(guò)在一個(gè)繞組上提供單獨(dú)的抽頭或者通過(guò)提供用于與不同的電壓電平相連的單獨(dú)的繞組，或者通過(guò)這些方法的組合，可以提供與不同的系統(tǒng)電壓電平的連接。最好使用具有圓形截面的電纜。此外，為了獲得較好的封裝密度，可以使用具有不同截面的電纜。為了在旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電壓，將電纜以許多連續(xù)的匝數(shù)形式設(shè)置在磁心的槽中。繞組可以被設(shè)計(jì)成多層集中電纜繞組，從而減少端部繞組的交叉數(shù)量。電纜也可以被制成具有錐形絕緣，以便較好地利用磁心，在這種情況下，槽的形狀可以和繞組的錐形絕緣相適應(yīng)。按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)在于，在半導(dǎo)體外層外部的端部繞組區(qū)域處的電場(chǎng)E接近于0，并且絕緣的外部處于地電位，因而電場(chǎng)不必被控制。這意味著，不論在鋼板內(nèi)、在端部繞組的區(qū)域或者在它們之間的過(guò)渡部分處，都不會(huì)發(fā)生電場(chǎng)的集中。本發(fā)明還能夠以這種方式制造繞組，即通過(guò)把電纜穿入磁心中的槽的開(kāi)口內(nèi)而把繞組裝在槽中。因?yàn)殡娎|是柔性的，所以在操作之前例如在低溫下電纜可以被彎曲，這使得能夠把一段長(zhǎng)度的電纜分成線圈中的幾匝來(lái)進(jìn)行設(shè)置。此時(shí)端部繞組將由電纜中的彎曲部分構(gòu)成。電纜也可以以這樣的方式連接，使得在電纜的整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)其性能保持一致。和現(xiàn)有技術(shù)相比，這種方法簡(jiǎn)單得多。所謂的Roebel棒不是柔性的，但是必須被制成所需的形狀。目前在制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)，線圈的浸漬也是十分復(fù)雜而昂貴的技術(shù)。綜上所述，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)。首先，其可以被直接地與所有類型的高壓電網(wǎng)相連。在這方面，高電壓指的是10KV以上直到電網(wǎng)的任何等級(jí)的電壓，例如400KV到800KV或更高。另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于，沿著整個(gè)繞組可以恒定地保持一個(gè)選擇的電位例如地電位。這意味著端部繞組區(qū)域可以被做得緊湊，并且可以使得端部繞組區(qū)域的支撐裝置可以處于實(shí)際的電位或者選擇的任何其它電位。另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)取消了基于油的絕緣和冷卻系統(tǒng)。這意味著不存在密封問(wèn)題，并且也不需要原來(lái)需要安裝的絕緣環(huán)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可以使所有的強(qiáng)迫冷卻裝置處于地電位。從安裝的觀點(diǎn)來(lái)看，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)縮小了所需的安裝空間，而且減輕了重量，這是因?yàn)楸景l(fā)明代替了原來(lái)包括發(fā)電機(jī)和升壓變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明優(yōu)選利用了超導(dǎo)裝置。因?yàn)榭梢圆挥蒙龎鹤儔浩鳎韵到y(tǒng)的效率被大大提高了。附圖簡(jiǎn)述下面參照附圖以舉例方式說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1是在按照本發(fā)明的高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的繞組中使用的電纜的示意截面圖；以及圖2是本發(fā)明高壓電機(jī)的磁路的一個(gè)扇區(qū)／極距的軸向端視圖。優(yōu)選實(shí)施方案描述圖1表示用于本發(fā)明高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)的繞組中的一種超導(dǎo)電纜2。電纜2包括細(xì)長(zhǎng)的內(nèi)部超導(dǎo)裝置3和外部電絕緣4。細(xì)長(zhǎng)的內(nèi)部超導(dǎo)裝置3包括內(nèi)部金屬例如銅或高電阻的金屬或合金的支撐管31和圍繞管道31呈螺旋形繞制的并被嵌入半導(dǎo)體塑料材料層33內(nèi)的HTS線32。電絕緣4以離開(kāi)層33的一個(gè)小徑向距離34被向外設(shè)置。電絕緣4呈一種一致的形式，并包括內(nèi)部半導(dǎo)體層35、外部半導(dǎo)體層36和被夾在這些半導(dǎo)體層之間的絕緣層37。層35-37最好包括熱塑塑料材料，它們?cè)谄浣缑嫔献詈美喂痰乇舜讼噙B，但是它們可以處于相互緊密的機(jī)械接觸狀態(tài)。一般這些熱塑塑料材料具有相似的熱膨脹系數(shù)，并且最好圍繞內(nèi)部超導(dǎo)裝置被擠在一起。最好層35-37被擠壓在一起從而提供一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，使得減少在電絕緣內(nèi)部存在空腔和微孔的危險(xiǎn)。在電絕緣中存在這種空腔和微孔是不希望的，因?yàn)樵诟叩碾妶?chǎng)強(qiáng)度下這會(huì)在電絕緣中引起電暈放電。半導(dǎo)體外層36沿其長(zhǎng)度每隔一段距離便和一個(gè)被控電位例如地電位相連，在接地點(diǎn)附近的一段特定的相隔距離取決于層36的電阻率，雖然當(dāng)其被放置在鐵心的繞組槽中時(shí)，“接地點(diǎn)”應(yīng)當(dāng)處在槽端部處的端部繞組上。半導(dǎo)體層36用作靜電屏蔽并作為“接地的”外層，這保證超導(dǎo)電纜的電場(chǎng)被保持在半導(dǎo)體層35和36之間的固態(tài)絕緣內(nèi)。通過(guò)增加層36的電阻可以減少由層36中的感應(yīng)電壓引起的損耗。不過(guò)，因?yàn)閷?6必須至少具有某個(gè)最小厚度，例如不小于0．8mm，所以只能通過(guò)選擇層的材料使其具有相對(duì)大的電阻率來(lái)增加電阻。不過(guò)，電阻率不能增加太多，否則位于兩個(gè)相鄰被控電壓(例如地和這些點(diǎn))中間的層36的電壓將太高，這具有易于發(fā)生電暈放電的有關(guān)危險(xiǎn)。徑向間隔34提供一個(gè)膨脹／收縮間隙，用于補(bǔ)償電絕緣4和內(nèi)部超導(dǎo)裝置3(包括金屬管31)之間熱膨脹系數(shù)(α)的不同。間隔34可以是一個(gè)空的間隔，或者被包括在一種泡沫狀的可高度壓縮的用于吸收超導(dǎo)體和絕緣系統(tǒng)之間的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)的材料中。如果提供泡沫材料，其可以是半導(dǎo)體材料，以便確保層33和35之間的電連接。另外，可以提供金屬線用于確保層33和35之間的電連接。HTS線32利用流過(guò)的冷卻液體、例如流過(guò)管道31的液態(tài)氮被冷卻到低溫溫度。僅僅作為例子，各層33、35和36的半導(dǎo)體塑料材料例如可以包括原料聚合物，例如乙烯-丙烯共聚物橡膠(EPR)或三元乙丙單體橡膠(EPDM)，以及高導(dǎo)電率的顆粒，例如嵌在原料聚合物中的碳黑顆粒。這些半導(dǎo)體層的體電阻率一般大約為20ohm·cm，其可以根據(jù)需要通過(guò)改變加于原料聚合物的碳黑的類型和比例來(lái)進(jìn)行調(diào)整。下面給出使用不同類型和數(shù)量的碳黑來(lái)改變體電阻率的例子。<tablesid="table1"num="001"><table>原料聚合物碳黑類型碳黑量(％)體電阻率Ω·cm乙烯乙酸乙烯酯共聚物／亞硝酸酯橡膠EC碳黑-15350-400-″-P碳黑-3770-10-″-超導(dǎo)電碳黑I型-3540-50-″-超導(dǎo)電碳黑I1型-3330-60丁基接枝的聚乙烯-″--257-10乙烯丙烯酸丁酯共聚物乙炔碳黑-3540-50-″-P碳黑-385-10乙烯丙烯橡膠超導(dǎo)電碳黑-35200-400</table></tables>HTS線32可以包括被包覆在例如銀或銀合金的導(dǎo)電外層內(nèi)的超導(dǎo)材料合金的線芯。這種HTS線的代表產(chǎn)品是銀包覆的BSCCO-2212或BSCCO-2223。為了優(yōu)化旋轉(zhuǎn)電機(jī)的性能，磁路的設(shè)計(jì)，尤其是鐵心槽和鐵心齒的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。如上所述，槽應(yīng)當(dāng)盡可能緊密地和線圈邊的外皮接觸。還希望齒在徑向方向盡可能寬，從而減少電機(jī)的磁化要求等方面的損耗。圖2表示按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一個(gè)扇區(qū)／極距的軸向端部視圖。具有轉(zhuǎn)子磁極的轉(zhuǎn)子用標(biāo)號(hào)7表示。按照常規(guī)方式，定子由扇形疊層構(gòu)成的層疊鐵心構(gòu)成。從位于徑向最外的鐵心的磁軛部分8，許多個(gè)齒9沿徑向向內(nèi)朝向轉(zhuǎn)子7延伸，在各齒9之間形成槽10。電纜1被繞在槽10中，從而在槽中形成繞組。除其它優(yōu)點(diǎn)之外，和現(xiàn)有技術(shù)相比，使用這種電纜使得用于高壓電機(jī)的槽的深度可以較大。每個(gè)槽一般具有朝向轉(zhuǎn)子分級(jí)或分段減小的截面(即槽朝向轉(zhuǎn)子變窄)，因?yàn)閷?duì)于靠近轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙的每匝繞組或每層繞組而言，其所需的電纜絕緣較小。由圖2可見(jiàn)，每個(gè)槽的徑向截面基本上由圓形截面的隔開(kāi)的部分12以及用于連接部分12的較窄腰部13構(gòu)成，在部分12中放置有繞組的層或匝。槽的截面可以叫做“環(huán)鏈槽”。在圖2所示的實(shí)施例中，使用具有3個(gè)不同直徑的電纜絕緣的電纜，它們被設(shè)置在3個(gè)相應(yīng)尺寸的截面14、15和16中。圖2說(shuō)明定子齒在整個(gè)半徑的范圍內(nèi)沿圓周方向具有實(shí)際上一致的寬度。電纜1可以按3種不同的被連接在一起的截面制成，以便被接收在不同的槽截面14-16中。最好相鄰的電纜截面由位于外側(cè)的例如槽一端的電纜接點(diǎn)被連接在一起。一般在電纜的連接點(diǎn)，內(nèi)部支撐管道被焊接在一起，并且圍繞支撐管道纏繞的超導(dǎo)導(dǎo)線或超導(dǎo)帶例如利用焊接被連接在一起。一般連接點(diǎn)由固態(tài)的無(wú)空隙的聚合物材料例如和用作電絕緣的聚合物材料相同的材料包圍著。根據(jù)可得到的電纜的尺寸，就絕緣和外部半導(dǎo)體層等而論，本發(fā)明的范圍包括大量的其它實(shí)施例。具有所謂的環(huán)鏈槽的實(shí)施例也可以按與上述不同的方式修改。如上所述，磁路可以位于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子與／或轉(zhuǎn)子內(nèi)。不過(guò)，磁路的設(shè)計(jì)在很大程度上和上面的說(shuō)明相應(yīng)而不管磁路是否位于定子與／或轉(zhuǎn)子中。每個(gè)繞組最好被稱為多層同心電纜繞組。這種繞組意味著通過(guò)把所有的線圈沿徑向向外依次放置在相同的組內(nèi)可以使得在端部繞組處的交叉的數(shù)量被減到最少。這還能夠使制造方法簡(jiǎn)單，并使定子繞組被設(shè)置在不同的槽中。雖然本發(fā)明主要針對(duì)具有至少一個(gè)繞組的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所示繞組包括具有超導(dǎo)性能的被冷卻到所使用的超導(dǎo)溫度的導(dǎo)體裝置，但是本發(fā)明也旨在包括這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中至少一個(gè)繞組具有在低的操作溫度下呈現(xiàn)改進(jìn)導(dǎo)電率的導(dǎo)體裝置，所述溫度高達(dá)但是最好不超過(guò)200K，但是其至少在預(yù)期的低操作溫度下可以不具有超導(dǎo)性能。在這些較高的低溫下，液態(tài)的二氧化碳可以用來(lái)冷卻導(dǎo)體裝置。本發(fā)明一般應(yīng)用于電壓大于10kV的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。按照在本發(fā)明的“
技術(shù)領(lǐng)域：
”部分所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是可以應(yīng)用本發(fā)明的一些旋轉(zhuǎn)電機(jī)的例子。包圍本發(fā)明高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)之繞組的內(nèi)部導(dǎo)體裝置的電絕緣預(yù)計(jì)能夠承受非常高的電壓和在這些電壓下可能產(chǎn)生的電負(fù)荷與熱負(fù)荷。例如，這種電機(jī)可以具有從幾百kVA到1000MVA以上的額定功率，并具有從3-4kV到400-800kV的非常高的傳輸電壓的額定電壓。在高的操作電壓下，局部放電或PD對(duì)于現(xiàn)有的絕緣系統(tǒng)帶來(lái)許多問(wèn)題。如果在絕緣中具有空隙和微孔，則可能產(chǎn)生內(nèi)部電暈放電，從而使絕緣材料逐漸變劣，最后導(dǎo)致絕緣擊穿。通過(guò)確保絕緣的內(nèi)層和內(nèi)部導(dǎo)體裝置處于基本相同的電位并使絕緣的外層處于被控制的電位例如地電位，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)電機(jī)之繞組的電絕緣上的電負(fù)荷被減少。這樣在內(nèi)層和外層之間的絕緣材料中間層中的電場(chǎng)在中間層的厚度上基本均勻分布。此外，通過(guò)使用具有相似熱性能的材料并使得在絕緣材料的層中幾乎沒(méi)有缺陷，在給定的操作電壓下，局部放電的可能性被減小。因而可以設(shè)計(jì)能夠承受非常高的操作電壓的電機(jī)繞組，該操作電壓一般高達(dá)800KV或更高。雖然最好是包圍本發(fā)明高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)之繞組的內(nèi)部導(dǎo)體裝置的電絕緣應(yīng)當(dāng)被擠塑定位，但是也可以由緊密纏繞的重疊的膜狀材料或板狀材料制成絕緣系統(tǒng)。半導(dǎo)體層和電絕緣層都可以利用這種方式構(gòu)成。絕緣系統(tǒng)可以由嵌有導(dǎo)電顆粒的例如PP、PET、LDPE或HDPE的聚合物薄膜制成的內(nèi)外半導(dǎo)體層或部分的全合成膜制成，該導(dǎo)電顆粒例如為碳黑或金屬顆粒，并且在半導(dǎo)體層之間或半導(dǎo)體部分之間具有絕緣層或絕緣部分。為了實(shí)現(xiàn)搭接，一種足夠薄的膜具有小于被稱為Paschen最小值的搭接間隙，因而使得不需要液體浸漬。一種干燥的被繞制的多層薄膜絕緣也具有好的熱性能，并且可以和作為電導(dǎo)體的超導(dǎo)管道相結(jié)合，所述超導(dǎo)管道具有冷卻劑、例如通過(guò)管道流入的液態(tài)氮。電絕緣系統(tǒng)的另一個(gè)例子和常規(guī)的基于纖維素的電纜類似，其中一種薄的基于纖維素的材料或合成紙或無(wú)紡材料圍繞導(dǎo)體重疊地纏繞。在這種情況下，在絕緣層的每一側(cè)上的半導(dǎo)體層可以由嵌入有導(dǎo)電顆粒的絕緣材料纖維制成的纖維素紙或無(wú)紡材料制成。絕緣層可以由相同的基體材料制成，或者使用另外的材料。絕緣系統(tǒng)的另一個(gè)例子是通過(guò)組合膜和纖維絕緣材料而得到的，將其作為一個(gè)疊層或者作為被搭接在一起的絕緣系統(tǒng)。這種絕緣系統(tǒng)的例子是市場(chǎng)上可得到的被稱為紙制聚丙烯疊層PPLP，但是也可以使用膜和纖維部分的其它組合。在這些系統(tǒng)中，可以使用各種浸漬例如礦物油或液態(tài)氮。在本說(shuō)明中“半導(dǎo)體材料”指的是這樣一種物質(zhì)，其和電導(dǎo)體相比具有相當(dāng)?shù)偷膶?dǎo)電率，但是又不具有如電絕緣體那樣低的導(dǎo)電率。半導(dǎo)體材料的電阻率優(yōu)選為1-105ohm·cm，但并非必須如此，較好是10-500ohm·cm，最好是10-100ohm·cm，一般為20ohm·cm。權(quán)利要求1．一種高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子和至少一個(gè)具有內(nèi)部電導(dǎo)體裝置和周?chē)娊^緣的繞組，其特征在于，所述電導(dǎo)體裝置包括導(dǎo)體裝置和用于冷卻導(dǎo)體裝置以便改進(jìn)導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電率的冷卻裝置，所述電絕緣是固態(tài)的并且包括被間隔開(kāi)的內(nèi)外層，其每層具有半導(dǎo)體性能，在所述內(nèi)外層之間具有由電絕緣材料制成的中間層。2．如權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，所述半導(dǎo)體內(nèi)層和導(dǎo)體裝置相連，從而基本上和導(dǎo)體裝置處于相同的電位。3．如權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)，其特征在于，所述半導(dǎo)體外層沿著其長(zhǎng)度和一個(gè)被控電位相連。4．如權(quán)利要求3所述的電機(jī)，其特征在于，所述半導(dǎo)體外層沿著外層的長(zhǎng)度以間隔開(kāi)的區(qū)域和所述被控電位相連。5．如權(quán)利要求3或4所述的電機(jī)，其特征在于，所述被控電位是地電位。6．如權(quán)利要求3或4所述的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)具有一個(gè)以上的繞組，并且對(duì)于每個(gè)繞組選擇一個(gè)單獨(dú)的被控電位。7．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述半導(dǎo)體內(nèi)層和外層中的至少一個(gè)基本上具有和所述絕緣層相同的熱膨脹系數(shù)(α)。8．如前面任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述電絕緣的每對(duì)相鄰的層基本上沿著它們的整個(gè)接觸表面相互固定。9．一種具有至少一個(gè)磁路的高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該磁路包括磁心和繞組，其特征在于，所述繞組包括具有內(nèi)部電導(dǎo)體裝置的電纜，所述內(nèi)部電導(dǎo)體裝置包括導(dǎo)體裝置、以及用于冷卻所述導(dǎo)體裝置從而改進(jìn)導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電率的冷卻裝置，該繞組還包括外部的例如被擠塑成形的固態(tài)電絕緣，所述電絕緣包括由半導(dǎo)體材料制成的間隔開(kāi)的內(nèi)層和外層、以及被設(shè)置在內(nèi)外層之間的電絕緣材料中間層。10．如權(quán)利要求9所述的電機(jī)，其特征在于，所述磁路或者其中的一個(gè)磁路被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子中。11．如權(quán)利要求9或10所述的電機(jī)，其特征在于，所述磁路或者其中的一個(gè)磁路被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中。12．如權(quán)利要求9、10或11所述的電機(jī)，其特征在于，外部半導(dǎo)體層沿著其長(zhǎng)度以隔開(kāi)的區(qū)域和地電位相連。13．如權(quán)利要求5、從屬于權(quán)利要求5的權(quán)利要求7或8、或權(quán)利要求12所述的電機(jī)，其特征在于，由于外部半導(dǎo)體層和地電位相連，在槽中和在端部繞組區(qū)域中的電機(jī)的電場(chǎng)將接近于0。14．如前面任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)體裝置包括超導(dǎo)裝置。15．如權(quán)利要求14所述的電機(jī)，其特征在于，冷卻裝置包括中心管狀支撐裝置，其用于輸送低溫的冷卻液體例如液態(tài)氮，所述超導(dǎo)裝置呈細(xì)長(zhǎng)的形式并被繞在管狀支撐裝置的周?chē)?6．如權(quán)利要求14或15所述的電機(jī)，其特征在于，所述超導(dǎo)裝置包括高轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)(或HTS)材料。17．如從屬于權(quán)利要求15的權(quán)利要求16所述的電機(jī)，其特征在于，HTS材料包括HTS帶或者圍繞所述管狀支撐裝置繞制的HTS絲。18．如前面任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，在所述電導(dǎo)體裝置和所述周?chē)娊^緣之間提供有熱膨脹裝置。19．如權(quán)利要求18所述的電機(jī)，其特征在于，所述熱膨脹裝置包括膨脹間隙。20．如權(quán)利要求19所述的電機(jī)，其特征在于，所述膨脹間隙包括空隙空間。21．如權(quán)利要求19所述的電機(jī)，其特征在于，所述膨脹間隙包括可壓縮材料，例如泡沫塑料材料。22．如權(quán)利要求21所述的電機(jī)，其特征在于，所述可壓縮材料包括電導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體材料。23．如前面任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，在電導(dǎo)體裝置的外面提供有絕熱裝置。24．如前面任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述繞組或每個(gè)繞組被繞在定子或轉(zhuǎn)子中所形成的槽中，并且每個(gè)槽包括許多基本上呈圓筒形的開(kāi)口，所述開(kāi)口沿著軸向并相互沿徑向向外延伸，每對(duì)相鄰的開(kāi)口由較窄的腰部連接。25．如權(quán)利要求24所述的電機(jī)，其特征在于，每個(gè)槽的所述開(kāi)口的半徑沿著離開(kāi)層疊鐵心的磁軛部分的方向而減少。26．一種包括定子、轉(zhuǎn)子和繞組的高壓旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其特征在于，至少一個(gè)繞組包括一個(gè)或幾個(gè)線圈，并且所述線圈或每個(gè)線圈包括電導(dǎo)體裝置，該電導(dǎo)體裝置具有導(dǎo)體裝置和用于冷卻導(dǎo)體裝置從而改善導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電率的冷卻裝置，還包括圍繞導(dǎo)體裝置的電絕緣，和包圍線圈邊和線圈端部的等電位外層。27．如權(quán)利要求26所述的電機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)體裝置包括超導(dǎo)裝置。28．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以和一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)電壓電平相連。29．如權(quán)利要求28所述的電機(jī)，其特征在于，一個(gè)繞組配備有單獨(dú)的抽頭，用于連接不同的系統(tǒng)電壓電平。30．如權(quán)利要求28或29所述的電機(jī)，其特征在于，提供一個(gè)單獨(dú)的繞組用于連接每個(gè)系統(tǒng)電壓電平。31．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述中間層分別和所述的內(nèi)外層形成緊密的機(jī)械接觸狀態(tài)。32．如權(quán)利要求1-30中任何一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述中間層分另和所述內(nèi)外層相連。33．如權(quán)利要求32所述的電機(jī)，其特征在于，在所述中間層和各半導(dǎo)體內(nèi)外層之間的粘附強(qiáng)度與中間層材料的固有強(qiáng)度的數(shù)量級(jí)相同。34．如權(quán)利要求31或33所述的電機(jī)，其特征在于，所述的層通過(guò)擠塑被連接在一起。35．如權(quán)利要求34所述的電機(jī)，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料制成的內(nèi)外層和絕緣的中間層通過(guò)多層擠塑模被共同施加于導(dǎo)體裝置上。36．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)層包括其中散布有第一種導(dǎo)電顆粒的第一塑料材料，所述外層包括其中散布有第二種導(dǎo)電顆粒的第二塑料材料，并且所述中間層包括第三塑料材料。37．如權(quán)利要求36所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一、第二和第三塑料材料包括乙烯丙烯酸丁酯共聚物橡膠，三元乙丙單體橡膠(EPDM)，乙烯丙烯共聚物橡膠(EPR)，LDPE，HDPE，PP，PB，PMP，XLPE，EPR或硅橡膠。38．如權(quán)利要求36或37所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一、第二和第三塑料材料具有至少基本相同的熱膨脹系數(shù)。39．如權(quán)利要求36、37或38所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一、第二和第三塑料材料是相同的材料。40．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)被設(shè)計(jì)適用于10KV以上的高電壓，特別是超過(guò)36KV、最好為72．5KV以上，直到極高的傳輸電壓，例如400KV到800KV或更高。41．如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電機(jī)，其特征在于，其被設(shè)計(jì)用于超過(guò)0．5MVA的功率范圍，最好用于30MVA以上直到1000MVA。42．按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途，其特征在于，所述電機(jī)可以在高達(dá)100％的過(guò)載條件下工作15分鐘以上直到高達(dá)大約2小時(shí)的時(shí)間。43．如權(quán)利要求1至41中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)連接裝置直接和電網(wǎng)相連，而不需在電機(jī)和電網(wǎng)之間采用中間變壓器。44．如權(quán)利要求1至41中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途，其特征在于，通過(guò)控制經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子的磁通來(lái)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電壓。45．如權(quán)利要求1至41中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途，其特征在于，所述電機(jī)可以在沒(méi)有機(jī)械負(fù)載的條件下工作，并且提供所述電機(jī)用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上的電感或電容負(fù)載。全文摘要本發(fā)明披露了一種用于與所有類型的高壓電網(wǎng)直接相連的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。其中適用于高電壓的磁路包括轉(zhuǎn)子(7),定子(6)和至少一個(gè)繞組。所述繞組或者至少一個(gè)繞組包括被冷卻的導(dǎo)體裝置(3),最好是由固態(tài)絕緣系統(tǒng)(4)圍繞著的被冷卻的超導(dǎo)裝置。文檔編號(hào)H02K55/02GK1279833SQ98811460公開(kāi)日2001年1月10日申請(qǐng)日期1998年11月30日優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日發(fā)明者M(jìn)·萊永申請(qǐng)人:Abb股份有限公司