專利名稱：：同步補(bǔ)償電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及預(yù)定與配電網(wǎng)或輸電網(wǎng)，在下文稱為電力網(wǎng)連接的電機(jī)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于上述目的的同步補(bǔ)償電站，這樣電站的使用，以及相位補(bǔ)償?shù)姆椒?。在所有傳輸交流電的電力系統(tǒng)中存在無功功率。許多負(fù)荷不僅消耗有功功率，而且消耗無功功率。由于變壓器、架空線和電纜中串聯(lián)電感所引起，電力的傳輸和分配本身必然伴有無功損耗。由于各相之間和相與地電位之間的電容性連接所引起，架空線和電纜還產(chǎn)生無功功率。在交流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)操作時，為了獲得額定頻率，有功功率產(chǎn)生和消耗必須一致。在無功功率平衡與電網(wǎng)電壓之間存在同等強(qiáng)的耦合。如果無功功率消耗與產(chǎn)生之間不以適當(dāng)方式平衡，結(jié)果可能在電力網(wǎng)的有些部分出現(xiàn)不可接受的電壓水平。在一個區(qū)域中無功功率過剩導(dǎo)致高電壓，而無功功率缺乏導(dǎo)致低電壓。額定頻率是單獨(dú)地借助于發(fā)電機(jī)的有功功率控制來控制的，與額定頻率下的有功功率平衡相對，適當(dāng)?shù)臒o功功率平衡是借助于同步發(fā)電機(jī)的可控激勵和分布在系統(tǒng)中的其他元件來獲得的。這樣(相位補(bǔ)償)元件的例子是并聯(lián)電抗器、并聯(lián)電容器、同步補(bǔ)償器和SVC(靜止無功補(bǔ)償器)。由于無功功率的傳輸和有功功率的傳輸一樣，產(chǎn)生損耗并且因此發(fā)熱，所以在電力網(wǎng)中布置這些相位補(bǔ)償元件不僅影響電力網(wǎng)中各部分的電壓，而且還影響電力網(wǎng)中的損耗。因此希望布置相位補(bǔ)償元件，以便使損耗最小，并且使電力網(wǎng)所有部分的電壓可接受。并聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器通常與電力網(wǎng)永久連接或通過機(jī)械斷路器機(jī)構(gòu)連接。換句話說，由這些元件消耗/產(chǎn)生的無功功率不可連續(xù)地控制。另一方面，由同步補(bǔ)償器和SVC產(chǎn)生/消耗的無功功率可連續(xù)地控制。因此如果需要高性能電壓控制，使用這兩種元件。以下簡短地說明借助于同步補(bǔ)償器和SVC的相位補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)。同步補(bǔ)償器原理上是在無負(fù)荷下操作的同步電動機(jī)，即它從電力網(wǎng)吸取與電機(jī)損耗相等的有功功率。同步補(bǔ)償器的轉(zhuǎn)子軸通常為水平，并且轉(zhuǎn)子一般具有六個或八個凸極。轉(zhuǎn)子通常這樣熱定尺寸，以便同步補(bǔ)償器在過激狀態(tài)能產(chǎn)生約100％的視在功率，定子是按照取無功功率形式的視在功率(額定輸出)熱定尺寸的。在欠激狀態(tài)，當(dāng)同步補(bǔ)償器消耗無功功率時，它消耗約60％的額定輸出(標(biāo)準(zhǔn)值，取決于電機(jī)是怎樣定尺寸的)。這樣提供約160％額定輸出的控制區(qū)，在這個控制區(qū)上能連續(xù)地控制無功功率消耗/產(chǎn)生。如果電機(jī)具有在橫向電抗相對小的凸極，并且電機(jī)備有激勵裝置，它能夠?qū)嵭姓ず拓?fù)激兩者，則能消耗上述60％額定輸出以上的無功功率，而不使電機(jī)超過穩(wěn)定極限。現(xiàn)代同步補(bǔ)償器通常備有快速激勵系統(tǒng)，優(yōu)選地為可控硅控制的靜止激勵器，其中通過滑環(huán)對轉(zhuǎn)子供給直流。這種解決方案能夠?qū)嵭腥缟纤龅恼ず拓?fù)激兩者。同步補(bǔ)償器中的磁路通常包括分層鐵芯，例如由焊接結(jié)構(gòu)的片鋼制成。為了提供通風(fēng)和冷卻，鐵心通常分成具有徑向和/或軸向通風(fēng)導(dǎo)管的疊塊。對于大型電機(jī)，疊層沖壓成分段，把它們附在電機(jī)的架上，分層鐵心由壓力指和壓力環(huán)固定在一起。磁路的繞組安排在鐵芯的槽中，這些槽一般具有矩形或梯形的截面。在多相電機(jī)中，繞組或以單層或多層繞組制成。對于單層繞組，每個槽僅有一個線圈邊，而對于雙層繞組，每個槽有兩個線圈邊。線圈邊意指一個或多個導(dǎo)體，它們垂直或水平地組合一起，并且備有公共線圈絕緣，即設(shè)計成耐受電機(jī)對地的額定電壓的絕緣。雙層繞組一般制成菱形繞組，而這里所指的單層繞組能制成菱形或扁平形繞組。菱形繞組中僅存在一個(可能有兩個)線圈寬度，而扁平繞組制成同心繞組，即具有大范圍變化的線圈寬度。線圈寬度意指附屬于相同線圈的兩個線圈邊之間的取圓弧尺寸的距離。通常所有大型電機(jī)用雙層繞組和相同尺寸的線圈制成。各線圈以一邊布置在一層上，而另一邊布置在另一層上。這樣意指所有線圈在線圈端相互交叉。如果有兩層以上，這些交叉使得繞制工作復(fù)雜，并且線圈端不大令人滿意?？紤]到旋轉(zhuǎn)電機(jī)的線圈能以良好結(jié)果制造達(dá)到10kV-20kV的電壓范圍。同步補(bǔ)償器具有相當(dāng)短持續(xù)時間的過負(fù)荷容量。在電力系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電振蕩的情況下，同步補(bǔ)償器能短時地供給額定輸出兩倍的無功功率。同步補(bǔ)償器還具有更長持續(xù)時間的過負(fù)荷容量，并且通常能夠長達(dá)30分鐘提供超過10％到20％的額定輸出。同步補(bǔ)償器存在幾MVA到幾百M(fèi)VA的尺寸。氫氣冷卻的同步補(bǔ)償器的損耗相當(dāng)于約10W/kvar，而空氣冷卻的同步補(bǔ)償器的對應(yīng)數(shù)字約為20W/kvar。同步補(bǔ)償器優(yōu)選地安裝在長距離輻射形輸電線路的接收端，以及具有長距離輸電線路的屏蔽電力系統(tǒng)中的重要節(jié)點(diǎn)，特別是在具有很少本地發(fā)電的區(qū)域。同步補(bǔ)償器還用于增加HVDC換流站附近的短路功率。同步補(bǔ)償器最常與電力系統(tǒng)中電壓大致上比同步補(bǔ)償器所設(shè)計的電壓要高的點(diǎn)連接。這意味著除同步補(bǔ)償器外，同步補(bǔ)償電站一般還包括升壓變壓器，在同步補(bǔ)償器與變壓器之間的母線系統(tǒng)，在同步補(bǔ)償器與變壓器之間的發(fā)電機(jī)斷路器，和在變壓器與電力網(wǎng)之間的線路斷路器。近年來，在新裝備中SVC已經(jīng)在很大程度上取代了同步補(bǔ)償器，這是因為SVC就成本來說特別具有優(yōu)點(diǎn)，而且在某些應(yīng)用中還因為它們所具有的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。SVC概念(靜止無功補(bǔ)償器)是現(xiàn)今無功功率補(bǔ)償?shù)那把馗拍?，以及在替代輸電網(wǎng)中同步補(bǔ)償器的許多情況下，它還具有與電弧爐有關(guān)的工業(yè)應(yīng)用。與同步補(bǔ)償器相對，SVC就它們無可動或旋轉(zhuǎn)主要部件的意義上來說是靜止的。SVC技術(shù)是基于由半導(dǎo)體可控硅構(gòu)成的快速斷路器?？煽毓枘茉诎偃f分之幾秒內(nèi)從非導(dǎo)體轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體。借助于可控硅橋，能使電容器和電抗器以可忽略的延遲連接或斷開。通過組合這兩種元件，能連續(xù)地供給或吸取無功功率。SVC電站典型地由電容器組和電抗器兩者組成，并且由于可控硅產(chǎn)生諧波，該電站還包括諧波濾波器。除控制設(shè)備外，在補(bǔ)償設(shè)備與電網(wǎng)之間還需要變壓器，以便從尺寸和成本的觀點(diǎn)來說獲得最優(yōu)補(bǔ)償。SVC電站在幾MVA到650MVA范圍的尺寸內(nèi)可用，額定電壓達(dá)765kV。根據(jù)電容器和電抗器怎樣組合來命名，存在各種類型的SVC電站。兩種經(jīng)?？赡馨ǖ脑荰SC或TCR。TSC是可控硅轉(zhuǎn)換的無功功率產(chǎn)生電容器，而TCR是可控硅轉(zhuǎn)換的無功功率消耗電抗器。通常類型是這些元件，即TSC/TCR的組合。損耗的大小取決于SVC屬于哪種類型的電站，例如FC/TCR型(FC意思是指電容器固定)比TSC/TCR具有大得多的損耗。后種類型的損耗與同步補(bǔ)償器的損耗近似可比。從以上相位補(bǔ)償技術(shù)的概述中應(yīng)該顯而易見，這種技術(shù)能分成兩種主要概念，即同步補(bǔ)償和SVC。這些概念具有不同的強(qiáng)點(diǎn)和弱點(diǎn)。與同步補(bǔ)償器比較，SVC具有較為便宜的主要優(yōu)點(diǎn)。然而，它還容許稍快的控制，這在某些應(yīng)用中可能是有利的。與同步補(bǔ)償器比較，SVC的缺點(diǎn)包括·無過負(fù)荷能力。在其容性極限下操作時，SVC原理上成為電容器，即如果電壓降低，那么無功功率產(chǎn)生隨電壓的平方降低。如果相位補(bǔ)償?shù)哪康氖悄軌蜻M(jìn)行長距離功率傳輸，則缺少過負(fù)荷容量意味著如果選擇SVC電站，那么與選擇同步補(bǔ)償電站比較，為了避免穩(wěn)定問題，就必須選擇較高的額定輸出。·如果包括TCR，則需要濾波器。·沒有具備內(nèi)部電壓源的轉(zhuǎn)動質(zhì)量。這對同步補(bǔ)償器來說，特別是在HVDC輸電附近，是一個優(yōu)點(diǎn)。為了實現(xiàn)更具競爭性的電力市場，許多國家已經(jīng)放開管制，或處在放開管制，即電力市場的過程中。放開管制通常涉及把發(fā)電和輸電服務(wù)分成分開的實體。當(dāng)系統(tǒng)的這兩部分屬于不同方時，先前存在的發(fā)電廠與輸電線的規(guī)劃之間的聯(lián)系被破壞。發(fā)電廠所有者可能會在對于硬件投資來說非常短的時標(biāo)時宣布關(guān)閉發(fā)電廠，這樣無論是就潮流模式，還是就可控?zé)o功功率產(chǎn)生/消耗源的分布方面來說，立刻對輸電服務(wù)的調(diào)度員和規(guī)劃者帶來重大變化。因此，對于能重新配置的相位補(bǔ)償裝置來說，戰(zhàn)略上要求在很短的提前時間之內(nèi)，使它能配置到輸電系統(tǒng)的任意節(jié)點(diǎn)。在電力市場還沒有放開管制的國家里，也可能存在對可重新配置的相位補(bǔ)償元件的需求。例如，對于具有大量共享核發(fā)電的國家，可能會遇到與以上所述類似的情況。通常，核電站在低負(fù)荷季節(jié)期間一年關(guān)閉一次，以便檢查和維修。然而，這些電站可能會偶然由于大修而必須長時間保持關(guān)閉。雖然這種情況在還沒有放開管制電力市場的國家里比較容易處理，但是典型核電站的容量可能蘊(yùn)含潮流模式的變化，并且缺少可控?zé)o功功率產(chǎn)生/消耗資源使輸電系統(tǒng)的調(diào)度員置于這樣的情況，當(dāng)要保持上述安全標(biāo)準(zhǔn)時而難以應(yīng)付。在這些情況下也存在對可重新配置的相位補(bǔ)償裝置的需求?，F(xiàn)今存在少量的可重新配置的SVC電站，例如參見文章“Relocatablestaticvarcompensatorshelpcontrolunbundledpowerflows”inMagazine“ModernPowerSystems”，December1996，pages49-54。除上述靜止補(bǔ)償器與同步補(bǔ)償器之間的差別外，可重新配置的靜止補(bǔ)償器包含若干容器，它要求相當(dāng)大的場地面積，并且在現(xiàn)場要求電氣互連。但是最重要的是，可重新配置的靜止補(bǔ)償器只能與已有降壓變壓器的輸電系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)連接，降壓變壓器提供相當(dāng)?shù)偷碾妷骸Q句話說，可重新配置的靜止補(bǔ)償器不能與輸電系統(tǒng)電壓(典型地130kV及以上)直接連接。由于同步補(bǔ)償電站所要求的元件的數(shù)量，特別是迄今必須存在變壓器，所以迄今高壓電網(wǎng)的同步補(bǔ)償電站只以靜止電站來實現(xiàn)。在現(xiàn)有電力網(wǎng)中關(guān)于同步補(bǔ)償需求發(fā)生變化的情況下，電站可能會在其位置處過剩，或可能會要求不同的設(shè)計和尺寸，或可能會在電網(wǎng)的其他地方要求電站。這當(dāng)然是這樣的靜止電站的嚴(yán)重缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種避免這種缺點(diǎn)的同步補(bǔ)償電站。根據(jù)本發(fā)明，使這個目的得到實現(xiàn)，在于權(quán)利要求1的前序部分所規(guī)定類型的同步補(bǔ)償電站包括該權(quán)利要求的特征部分所規(guī)定的具體特征。由于這個事實，即同步補(bǔ)償電站中旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的繞組用特殊的固體絕緣制造，所以電機(jī)能實現(xiàn)這樣的電壓等級，它遠(yuǎn)大于常規(guī)同步補(bǔ)償器所能實際上或財政上構(gòu)造的極限。該電壓等級可以達(dá)到配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)中的任何可用等級。因此實現(xiàn)了這樣的優(yōu)點(diǎn)，即同步補(bǔ)償器能直接與這樣的電網(wǎng)連接，而不用中間連接的升壓變壓器。省略變壓器本身帶來成本、重量和空間的極大節(jié)省，而且對于常規(guī)同步補(bǔ)償電站還有其他決定性優(yōu)點(diǎn)。電站的效率得到增加。而且，避免了由變壓器消耗無功功率所帶來的無功損耗，以及因此帶來的相角偏移。對于系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定裕度來說，這樣具有有益的效果。而且，常規(guī)變壓器含有油，這樣必然伴有火災(zāi)危險。這種情況在根據(jù)本發(fā)明的電站中被消除，并且減少了對各種類型的防火措施的要求。還減少了許多其他電耦合元件和保護(hù)設(shè)備。這樣減少了電站成本，并且降低了對服務(wù)和維修的需求。這些和其他優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致一種同步補(bǔ)償電站，它比常規(guī)電站小得多并且便宜得多，而且由于維修較少和損耗較小，所以顯著地改善了操作的經(jīng)濟(jì)性。由于這些優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的同步補(bǔ)償電站將有利于使這種概念和SVC概念(見上述)在財政上競爭，而且甚至比它在成本上更有利。因此，本發(fā)明使同步補(bǔ)償概念與SVC概念比較具有競爭性的事實，使得能夠回到使用同步補(bǔ)償電站。因此與SVC補(bǔ)償關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)不再有關(guān)。SVC電站中復(fù)雜的體積龐大的電容器和電抗器組就是這樣的一個缺點(diǎn)。SVC技術(shù)的另一個重大缺點(diǎn)是它的靜止補(bǔ)償，對于電壓和相角兩者來說，它不提供與旋轉(zhuǎn)電機(jī)中以其旋轉(zhuǎn)電動勢所獲得的慣性而得到的相同穩(wěn)定性。因此，同步補(bǔ)償器能夠更好地調(diào)節(jié)電網(wǎng)中的暫時擾動和相角波動?？刂芐VC電站的可控硅還對相角的偏移敏感。根據(jù)本發(fā)明的電站還能夠解決諧波問題。因此，對于SVC技術(shù)來說，根據(jù)本發(fā)明的同步補(bǔ)償電站能夠利用同步補(bǔ)償器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以便從電站的投資和操作兩者的觀點(diǎn)來看，以比SVC技術(shù)優(yōu)越的成本獲得更有效和穩(wěn)定的補(bǔ)償。與常規(guī)同步補(bǔ)償器和SVC兩者比較，根據(jù)本發(fā)明的電站較小、便宜、有效和可靠。該電站中所要求的元件數(shù)量的減少，特別是在電站中取消變壓器，使得電站可能作為移動裝置來設(shè)計，這一點(diǎn)因此作為權(quán)利要求1的主要特征包括。使電站制成能由運(yùn)貨汽車、鐵路貨車、直升飛機(jī)或其他類似交通工具運(yùn)輸?shù)囊苿友b置，則如果電網(wǎng)中相位補(bǔ)償?shù)男枨蟀l(fā)生變化，能使該電站從電力網(wǎng)中一個位置移到另一個位置。對于一種同步補(bǔ)償電站，它具有如權(quán)利要求1所述的特定結(jié)構(gòu)的繞組，并且利用把該電站作為移動裝置來設(shè)計的可能性，因此解決了與靜止同步補(bǔ)償電站有關(guān)的缺點(diǎn)。這種電站主要與高壓電網(wǎng)，特別是36kV及以上范圍的電網(wǎng)有關(guān)。本發(fā)明的另一個目的是滿足對快速連續(xù)可控?zé)o功功率的需求，它與次輸電級或輸電級直接連接，以便處理系統(tǒng)穩(wěn)定性和/或?qū)D(zhuǎn)動質(zhì)量的依賴性，以及HVDC輸電附近的電動勢。這些電站將能夠提供從幾MVA到幾百M(fèi)VA范圍內(nèi)的任何大小的功率。滿足所述目的所獲得的優(yōu)點(diǎn)是避免了中間變壓器，否則其電抗消耗無功功率。這樣還能夠避免傳統(tǒng)上所謂的發(fā)電機(jī)斷路器。由于具有旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償，電網(wǎng)質(zhì)量也獲得優(yōu)點(diǎn)。對于根據(jù)本發(fā)明的電站，還增加了過負(fù)荷容量，對于本發(fā)明過負(fù)荷容量可以達(dá)+100％。關(guān)于短持續(xù)時間過負(fù)荷容量和長持續(xù)時間過負(fù)荷容量兩者，根據(jù)本發(fā)明的同步補(bǔ)償器在過激狀態(tài)下比常規(guī)同步補(bǔ)償器可以給定較高的過負(fù)荷容量。這主要是因為對于根據(jù)本發(fā)明的定子繞組的電絕緣，使定子變熱的時間常數(shù)大。然而，轉(zhuǎn)子的熱定尺寸必須這樣，以便它不限制利用這種過負(fù)荷容量的可能性。為了實現(xiàn)這一點(diǎn)，用包括接地的穿線的永久絕緣電纜形成本同步補(bǔ)償電站中所包括的電機(jī)中的磁路。因此，已知技術(shù)與根據(jù)本發(fā)明的實施例之間的主要和實質(zhì)不同是，本發(fā)明用備有固體絕緣的電機(jī)實現(xiàn)，繞組的磁路安排為通過斷路器和隔離開關(guān)，直接與20kV到800kV之間，優(yōu)選地高于36kV的高供電壓直接連接。磁路因此包括分層鐵心，它具有一個繞組，由具有一個或多個永久絕緣導(dǎo)體的穿線電纜組成，在導(dǎo)體和絕緣外部都有一個半導(dǎo)電層，外半導(dǎo)電層與地電位連接。為了解決由于電機(jī)與所有類型的高壓電力網(wǎng)直接連接所帶來的問題，根據(jù)本發(fā)明的電站中的電機(jī)具有如上所述的若干特征，它們與已知技術(shù)明顯不同。另外的特征和其他實施例在從屬權(quán)利要求中限定，并在下文討論。如上所述的這些特征和根據(jù)本發(fā)明的同步補(bǔ)償電站和電機(jī)中所包括的本質(zhì)特征包括如下·磁路的繞組由一種具有一個或多個永久絕緣導(dǎo)體的電纜產(chǎn)生，在導(dǎo)體和護(hù)皮上都有半導(dǎo)電層。這種類型的某些典型導(dǎo)體是XLPE電纜或具有EP橡膠絕緣的電纜，然而，對于本目的，它們進(jìn)一步以導(dǎo)體中的股線和外護(hù)皮的性質(zhì)形成。XLPE＝交聯(lián)聚乙烯。EP＝乙烯丙烯?！る娎|優(yōu)選地具有圓形截面，但是為了獲得較好的封裝密度，例如可以使用其它截面。·這樣的電纜允許分層鐵芯，就槽和齒方面來說，根據(jù)本發(fā)明以新型和最優(yōu)的方式來設(shè)計。·為了最好地利用分層鐵芯，繞組優(yōu)選地用絕緣逐級制造?！だ@組優(yōu)選地以多層同心電纜繞組制造，因此能夠使線圈端交叉的數(shù)量較少。·槽設(shè)計適合于繞組電纜的截面，以便槽取若干筒形開口的形式，它們沿軸向和/或徑向布置，一個在另一個外側(cè)，并且在定子繞組的各層之間布置有一個開口中間細(xì)部?！げ鄣脑O(shè)計對于相關(guān)電纜截面和繞組的分級絕緣調(diào)整。分級絕緣允許磁芯具有大致恒定的齒寬，而與徑向伸度無關(guān)。·上述關(guān)于股線的進(jìn)一步進(jìn)展帶來由若干緊湊薄片/層所組成的繞組導(dǎo)體，即從電機(jī)的觀點(diǎn)來看，絕緣股線不必要正確地相互調(diào)換、無絕緣和/或有絕緣?！ど鲜鲫P(guān)于外護(hù)皮的進(jìn)一步進(jìn)展帶來在沿導(dǎo)體長度的適當(dāng)點(diǎn)，使外護(hù)皮切去，各切開部分長度直接與地電位連接。使用以上所述類型的電纜，允許繞組的外護(hù)皮的整個長度及電站的其他部分保持在地電位。一個重要優(yōu)點(diǎn)是在外半導(dǎo)電層之外的線圈端區(qū)域之內(nèi)，電場接近于零。由于在外護(hù)皮上具有零電位，所以不需要控制電場。這意味著無論是在鐵芯中，在線圈端區(qū)域中，還是在它們之間的過渡區(qū)中，都將不發(fā)生電場集中。絕緣和/或無絕緣緊湊股線，或互換股線的混合，結(jié)果形成低雜散損耗。磁路繞組中所使用的高壓電纜由一個具有多條股線的內(nèi)芯/導(dǎo)體、至少兩個半導(dǎo)電層所組成，最內(nèi)半導(dǎo)電層由一個絕緣層所環(huán)繞，而該絕緣層又由一個外半導(dǎo)電層所環(huán)繞，該電纜具有約20-250mm的外徑和約30-3000mm2的導(dǎo)體面積。用于本發(fā)明的絕緣導(dǎo)體或高壓電纜是柔性的，并且是WO97/45919和WO97/45847中更詳細(xì)敘述的類型。所涉及的絕緣導(dǎo)體或電纜的另外敘述在WO97/45918、WO97/45930和WO97/45931中能找到。因此，在根據(jù)本發(fā)明的布置中，繞組優(yōu)選地為這樣類型，它對應(yīng)于那些具有固體擠壓絕緣的電纜，這些電纜和現(xiàn)今用于配電的那些電纜相同，例如XLPE-電纜或具有EPR絕緣的電纜。這樣的電纜包括一個由一條或多條股線部分構(gòu)成的內(nèi)導(dǎo)體，一個環(huán)繞該導(dǎo)體的內(nèi)半導(dǎo)電層，一個環(huán)繞該半導(dǎo)電層的固體絕緣層，和一個環(huán)繞該絕緣層的外半導(dǎo)電層。這樣的電纜是柔性的，這一點(diǎn)在這里是重要的特性，因為根據(jù)本發(fā)明的布置的技術(shù)主要基于繞組系統(tǒng)，其中繞組由組裝期間被彎曲的電纜形成。XLPE電纜的柔性通常對應(yīng)于30mm直徑的電纜約20cm的曲率半徑，以及80mm直徑的電纜約65cm的曲率半徑。在本應(yīng)用中，術(shù)語“柔性”用來指繞組可彎曲到電纜直徑的約四倍，優(yōu)選地為電纜直徑的八到十二倍的曲率半徑。繞組應(yīng)該構(gòu)成保持其特性，即使當(dāng)它被彎曲時，或當(dāng)它在操作期間經(jīng)受熱應(yīng)力或機(jī)械應(yīng)力時。在這里各層相互之間保持它們的粘附極端重要。層的材料特性在這里是決定性的，特別是它們的彈性和相對熱膨脹系數(shù)。例如，在XLPE電纜中，絕緣層由交聯(lián)低密度聚乙烯構(gòu)成，而半導(dǎo)電層由其中混合碳黑和金屬微粒的聚乙烯構(gòu)成。由溫度波動所引起的體積變化完全作為電纜半徑變化被吸收，并且由于相對這些材料的彈性，層中熱膨脹系數(shù)之間有比較微小的差別，所以徑向膨脹能在不失去層間粘附的情況下發(fā)生。上述材料組合應(yīng)該認(rèn)為只是作為例子。實現(xiàn)規(guī)定條件及半導(dǎo)電條件的其他組合自然也屬于本發(fā)明的范圍，半導(dǎo)電即具有10-1-106ohm-cm范圍之內(nèi)，例如1-500ohm-cm或10-200ohm-cm的電阻率。絕緣層例如可以由固體熱塑材料、交聯(lián)材料或橡膠構(gòu)成，固體熱塑材料例如有低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)、聚甲基戊烯(“TXP”)，交聯(lián)材料例如有交聯(lián)聚乙烯(XLPE)，橡膠例如有乙烯丙烯橡膠(EPR)或硅橡膠。內(nèi)和外半導(dǎo)電層可以為相同的基本材料，但是其中混合導(dǎo)電材料的微粒，例如碳黑和金屬粉末。這些材料的機(jī)械特性，特別是它們的熱膨脹系數(shù)，相對來說很少受到是否混合碳黑或金屬粉末的影響，這些材料至少以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明所需的導(dǎo)電率而要求的比例混合碳黑或金屬粉末。因此絕緣層和半導(dǎo)電層具有大致相同的熱膨脹系數(shù)。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/丁腈橡膠(EVA/NBR)、丁基接枝聚乙烯、乙烯-丁基丙烯酸酯共聚物(EBA)和乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物(EEA)也可以構(gòu)成半導(dǎo)電層的適當(dāng)聚合物。即使當(dāng)用不同類型的材料作為各種層的基礎(chǔ)時，也希望它們的熱膨脹系數(shù)大致相同。這是組合以上所列材料的情況。以上所列材料具有相對優(yōu)良的彈性，具有E＜500MPa，優(yōu)選地＜200Mpa的E模量。該彈性足以使層中材料的熱膨脹系數(shù)之間的任何微小差別在彈性的徑向得到吸收，以便無破裂或任何其他損壞出現(xiàn)，以及層相互之間不脫開。層中的材料具有彈性，并且層之間的粘附至少和材料中最弱處具有相同強(qiáng)度。兩個半導(dǎo)電層的導(dǎo)電率足以使沿各層的電位大致相等。外半導(dǎo)電層的導(dǎo)電率足夠高，以使電場封閉在電纜之內(nèi)，但是又足夠低，以不會在層的縱向由于感應(yīng)電流而引起相當(dāng)大的損耗。因此，兩個半導(dǎo)電層各自實質(zhì)上構(gòu)成一個等電位表面，并且這些層將大致上使電場封閉在它們之間。當(dāng)然，不妨礙在絕緣層中安排一個或多個其他半導(dǎo)電層。根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施例，這些層中至少兩個，優(yōu)選地所有三個，具有相同的熱膨脹系數(shù)。因此實現(xiàn)的決定性有利點(diǎn)是在繞組的熱移動中，避免了缺陷、破裂或其他類似情況。本發(fā)明還涉及制造同步補(bǔ)償電站中所包括電機(jī)的磁路的過程。該過程必然伴有通過使電纜穿過槽中的筒形開口，使繞組布置在槽中。從本發(fā)明的另一個方面，使該目的得到實現(xiàn)，在于權(quán)利要求35前序部分所述類型的電站由本權(quán)利要求的特征部分所限定的特征給定。由于適當(dāng)永久地設(shè)計絕緣系統(tǒng)，以便從熱和電的觀點(diǎn)來看，它對于36kV以上定尺寸，所以該電站能不用任何中間升壓變壓器而與高壓電力網(wǎng)連接，從而實現(xiàn)以上所述優(yōu)點(diǎn)。這樣的電站優(yōu)選地，但非必要地，構(gòu)成為包括如權(quán)利要求1至34中任何一個所述的電站所限定的特征。本發(fā)明的上述和其他有利實施例在從屬權(quán)利要求中限定。參考附圖，將在以下對同步補(bǔ)償電站中電機(jī)的磁路的構(gòu)造的優(yōu)選實施例的詳細(xì)敘述中，更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1表示本發(fā)明同步補(bǔ)償電站的單線圖。圖2表示在根據(jù)本發(fā)明的同步補(bǔ)償電站中，電機(jī)中定子的扇區(qū)的示意軸向端視圖。圖3表示根據(jù)圖2的定子的繞組中所使用的電纜的逐級條狀端視圖。圖4示意表示在運(yùn)貨汽車上運(yùn)輸?shù)谋景l(fā)明電站站。圖1表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的同步補(bǔ)償電站的單線圖，其中電機(jī)安排為與電力網(wǎng)直接連接，在兩個不同的電壓等級之間不用任何升壓變壓器。在根據(jù)圖2的轉(zhuǎn)子1的扇區(qū)的示意軸向視圖中，還表示了電機(jī)的轉(zhuǎn)子17，它從屬于同步補(bǔ)償電站中所包括的電機(jī)。定子1按常規(guī)方式由分層鐵芯構(gòu)成。圖2表示對應(yīng)于一個極距的電機(jī)的扇區(qū)。從沿徑向位于最外的鐵芯的磁軛部分9開始，沿徑向向轉(zhuǎn)子17延伸若干齒4，并且這些齒4由槽7分隔，在槽7中安排定子繞組。形成這個定子繞組的電纜6是高壓電纜，這些高壓電纜可以和配電所使用的那些電纜大致為相同類型，即XLPE電纜，但是無任何外部機(jī)械保護(hù)層。因此，對機(jī)械損壞敏感的半導(dǎo)電層裸露位于電纜的表面上。圖2中示意說明了電纜6，僅畫出了各電纜部分的中央導(dǎo)電部分或線圈邊。如所能看見，各槽7具有交替寬部和窄部的變化截面。寬部大致為圓形，并且環(huán)繞電纜，這些寬部之間的中間細(xì)部形成窄部。中間細(xì)部徑向固定各電纜的位置。槽7的截面還沿徑向向內(nèi)變窄。這是因為越是沿徑向靠近它們所位于的定子1的內(nèi)部，電纜部分上的電壓越低。因此這里能使用較細(xì)電纜，而進(jìn)一步向外必須用較粗電纜。在說明例子中，使用三種不同尺寸的電纜，它們安排在槽7的三種對應(yīng)定尺寸的部分中。圖3表示用于本發(fā)明的高壓繞組6的截面。高壓繞組6包括一個載流導(dǎo)體，它取若干具有圓形截面的股線12的形式，這些股線12安排在高壓繞組6的中央。在股線12周圍，有一個具有半導(dǎo)電特性的第一層13。在第一半導(dǎo)電層13周圍，安排一層固體絕緣14，例如XLPE絕緣。在絕緣層14周圍，有一個具有半導(dǎo)電特性的第二層15。高壓繞組的直徑為20-250mm，并且導(dǎo)電面積位于80-3000mm2之間。即使當(dāng)電纜彎曲時，這三層也安排為相互粘附。所示電纜是柔性的，并且這種特性在電纜的整個壽命期間得到保持。在圖4中，示意說明了整個電站怎樣構(gòu)成能在運(yùn)貨汽車上運(yùn)輸?shù)囊苿友b置21。權(quán)利要求1.一種同步補(bǔ)償電站，包括至少一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)，它具有至少一個繞組，其特征在于電機(jī)中至少一臺中的繞組包括一種絕緣系統(tǒng)，這種絕緣系統(tǒng)包括至少兩個半導(dǎo)電層，各層實質(zhì)上構(gòu)成一個等電位表面，并且包括安排在它們之間的固體絕緣，以及在于該電站是一種可移動裝置，就尺寸、重量和元件數(shù)量來說，整個裝置(21)大致上可以用運(yùn)貨汽車、鐵路貨車或直升飛機(jī)來運(yùn)輸。2.如權(quán)利要求1所述的電站，其特征在于各層中至少一個層和固體絕緣大致上具有相同的熱膨脹系數(shù)。3.如權(quán)利要求1或2中任何一項所述的電站，其特征在于絕緣是由電纜(6)建立的，該電纜(6)預(yù)定用于高壓，并且包括一個或多個載流導(dǎo)體(12)，在導(dǎo)體周圍至少有一個半導(dǎo)電層(13，15)，具有一個固體絕緣的中間絕緣層(14)。4.如權(quán)利要求3所述的電站，其特征在于最內(nèi)半導(dǎo)電層(13)和導(dǎo)體(12)大致為相同的電位。5.如權(quán)利要求3或4中任何一項所述的電站，其特征在于外半導(dǎo)電層中的一個(15)安排為實質(zhì)形成環(huán)繞導(dǎo)體(12)的等電位表面。6.如權(quán)利要求5所述的電站，其特征在于所述外半導(dǎo)電層(15)與選擇電位連接。7.如權(quán)利要求6所述的電站，其特征在于選擇電位是地電位。8.如權(quán)利要求3至7中任何一項所述的電站，其特征在于所述層中至少兩個層大致具有相同的熱膨脹系數(shù)。9.如權(quán)利要求3至5中任何一項所述的電站，其特征在于載流導(dǎo)體包括多條股線，僅有幾條股線相互不絕緣。10.如權(quán)利要求1至9中任何一項所述的電站，其特征在于繞組由一條包括一個或多個載流導(dǎo)體(12)的電纜組成，各導(dǎo)體由若干股線組成，在各導(dǎo)體周圍安排一個內(nèi)半導(dǎo)電層(13)，在各內(nèi)半導(dǎo)電層(13)周圍安排一個固體絕緣的絕緣層(14)，以及在各絕緣層(14)周圍安排一個外半導(dǎo)電層(5)。11.如權(quán)利要求1至10中任何一項所述的電站，其特征在于所述層(13，14，15)即使在絕緣導(dǎo)體或電纜彎曲時，也安排為相互粘附。12.如權(quán)利要求10所述的電站，其特征在于電纜還包括金屬屏蔽和護(hù)皮。13.如上述權(quán)利要求任何一項所述的電站，其特征在于磁路安排在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，電機(jī)的定子(3)在地電位下冷卻。14如上述權(quán)利要求任何一項所述的電站，其特征在于電機(jī)的磁路包括一個布置在槽(5)中的定子繞組，所述槽(5)以若干筒形開口(7)設(shè)計，它們沿軸向和沿徑向布置，一個在另一個外側(cè)，這些筒形開口大致具有圓形截面，并且在它們之間由窄中間細(xì)部(8)分隔。15.如權(quán)利要求14所述的電站，其特征在于定子繞組的相是Y連接。16.如權(quán)利要求15所述的電站，其特征在于定子繞組的Y點(diǎn)與地電位絕緣，或通過高歐姆阻抗與地電位連接，并且借助于電涌放電器保護(hù)免受過電壓。17.如權(quán)利要求15所述的電站，其特征在于定子繞組的Y點(diǎn)通過三次諧波類型的抑制濾波器接地，該抑制濾波器設(shè)計成大大減小或消去電機(jī)中的三次諧波電流，同時確定尺寸，以在電站中發(fā)生故障時，限制電壓和電流。18.如權(quán)利要求17所述的電站，其特征在于抑制濾波器借助于電涌放電器保護(hù)免受過電壓，電涌放電器與抑制濾波器并聯(lián)連接。19.如權(quán)利要求3或15所述的電站，其特征在于從高壓側(cè)向Y點(diǎn)觀看，構(gòu)成定子繞組的電纜(6)具有逐漸減小的絕緣。20.如權(quán)利要求19所述的電站，其特征在于絕緣厚度的逐漸減小是分步的或連續(xù)的。21.如權(quán)利要求14或19所述的電站，其特征在于從磁軛部分向轉(zhuǎn)子觀看，用于定子繞組的大致筒形槽(5)的圓形截面(7)具有逐漸減小的半徑。22.如權(quán)利要求13至21中任何一項所述的電站，其特征在于旋轉(zhuǎn)部分具有慣性和電動勢。23.如權(quán)利要求22所述的電站，其特征在于電機(jī)能用本地電源起動。24.如權(quán)利要求23所述的電站，其特征在于電機(jī)具有兩個或多個磁極。25.如權(quán)利要求24所述的電站，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)和定子(3)這樣定尺寸，以便在額定電壓、額定功率因數(shù)和過激操作下，定子和轉(zhuǎn)子基于熱的電流極限大約同時超過。26.如權(quán)利要求24所述的電站，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)和定子(3)這樣定尺寸，以便在額定電壓、額定功率因數(shù)和過激操作下，在超過基于熱的轉(zhuǎn)子電流極限之前，超過基于熱的定子電流極限。27.如權(quán)利要求25或26所述的電站，其特征在于在額定電壓、額定功率因數(shù)和過激操作下，它具有100％的過負(fù)荷容量。28.如權(quán)利要求25或26所述的電站，其特征在于轉(zhuǎn)子磁極明顯。29.如權(quán)利要求29所述的電站，其特征在于交軸同步電抗大大小于直軸同步電抗。30.如權(quán)利要求29所述的電站，其特征在于電機(jī)備有激勵系統(tǒng)，它能夠?qū)嵭姓詈拓?fù)激勵兩者。31.如權(quán)利要求3至30中任何一項所述的電站，其特征在于電纜(6)具有供高壓用的固體絕緣，該電纜(6)具有30mm2到3000mm2之間的導(dǎo)體面積，并且具有20mm到250mm之間的外電纜直徑。32.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的電站，其特征在于定子和轉(zhuǎn)子電路(3，2)備有冷卻裝置，其中冷卻劑是液體和/或氣體形式。33.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的電站，其特征在于電機(jī)安排與幾種不同的電壓等級連接。34.如權(quán)利要求1至33中任何一項所述的電站，其特征在于電機(jī)不用任何升壓變壓器而與電力網(wǎng)連接。35.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的電站，其特征在于電機(jī)的繞組安排為自調(diào)節(jié)磁場控制，并且不用控制磁場的輔助裝置。36.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的電站，其特征在于繞組具有一種絕緣系統(tǒng)，就其熱和電特性來說，這種絕緣系統(tǒng)容許電機(jī)中的電壓超過36kV。37.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的電站，其特征在于該電站安裝在滾輪上。38.根據(jù)權(quán)利要求1至37中任何一項的電站，用于高壓電力網(wǎng)的不同位置處的相位補(bǔ)償。39.一種高壓電力網(wǎng)中相位補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于在電網(wǎng)中不同位置之間運(yùn)輸根據(jù)權(quán)利要求1至36中任何一項的電站，以在這些不同位置處進(jìn)行相位補(bǔ)償。全文摘要在一種直接與20—800kV,優(yōu)選地高于36kV的高供電壓連接的電機(jī)中,包括同步補(bǔ)償電站的磁路。該電機(jī)備有固體絕緣,并且其繞組由供高壓補(bǔ)償用的電纜(6)構(gòu)成,該電纜(6)包括一個或多個具有若干股線(36)的載流導(dǎo)體(31),在其周圍至少有一個外半導(dǎo)電層和一個內(nèi)半導(dǎo)電層(34,32),以及一個中間絕緣層(33)。該電站以一種可移動裝置制成。文檔編號H02J3/18GK1272240SQ9880966公開日2000年11月1日申請日期1998年9月29日優(yōu)先權(quán)日1997年9月30日發(fā)明者馬茨·萊昂,博泰爾·伯格林申請人:Abb股份公司