传统发电机中的定子绕组由使用云母带、环氧或聚酯树脂浸渍的矩形截面导电线棒绕制而成，其工作场强仅为2.5～3kV/mm。对使用云母带的绝缘系统来说，最重要的是在制造过程中要保持绝缘系统无空隙。但是，机械应力和热循环会导致空隙的形成，随着电压的增高，绝缘内必定会出现局部放电。传统定子线圈截面是长方形的，导致导体表面的电场不均匀，转角处的电场强度高。在绕组端部区域，必须采取复杂措施以控制电场强度，避免发生局部放电和电晕。传统发电机的这种设计原则使其输出电压不能超过30～35kV。

　　相比而言，高压发电机采用整根具有坚固绝缘的圆形XLPE电缆绕制其电枢绕组，中间没有接头。绕组绕组的电缆是由导体、内半导电层、绝缘层和外半导电层组成，如图1—2所示。此设计的好处包括：

　　1)端部线圈中的电场无需控制，绕组设计时的电场控制得到简化;

　　2)有效地规避了常规发电机绕组设计时可能出现的局部放电或者电晕放电的风险;

　　3)运行维护人员的安全得到了保证，因为绕组的端部区域在地电位工作。

　　根据Maxwell电磁场方程，圆形导体产生的电场均匀分布。高压发电机由于发电机所用的导体暴露在比电力电缆高得多的磁场环境中，为了减少由于漏磁通造成的如涡流损耗等额外损失，将导体细分为彼此绝缘的多股导线是很有必要的。

　　圆形导体和矩形导体的电场分布对比如图1-3所示。从图中可见，矩形导体周围的电场分布并不均匀，在矩形的拐角处，电场强度相对较高，而对于边侧，其电场强度相对较低。与之形成对比，圆形导体周围的电场分布均匀。根据电缆的设计，外半导电层将电场限制在绝缘介质(固体电介质)内部，则末端绕组区的电场强度不需要刻意控制，因为通过这样的设计已经消除了电晕和放电的危险。根据CAD技术分析，圆形电缆较传统电机电枢绕组所用的成型矩形线棒具有损耗及电动力小等特点。为了维持线匝外皮在地电位，电缆外层需要具备一定的导电性。

　　电枢绕组为多层同心绕组，从里到外电位逐匝递增。因此，高压发电机定子绕组电缆的绝缘采用的是分级绝缘，这是因为发电机中的感应电压从定子绕组的中性点到线末端逐渐增加，使得电缆沿着绕组方向产生不同的电应力，即定子绕组中各匝绕组对地电位并不相同，设计者采用三种不同尺寸的电缆绕制定子绕组，靠近转子处的定子铁芯的圆形槽直径较小，此处使用绝缘层较薄的电缆;远离转子处的直径较大的圆形槽中使用绝缘层较厚的电缆。该设计的初衷是尽可能地减小定子的体积，减少定子的耗材和运行时的铁耗。通过这样的设计，理论上高压发电机的机端电压由XLPE电缆的耐压水平唯一决定。为了连接到更高电压等级的电网，绕制高压发电机绕组的电缆额定电压需要设计得更高。但是，电缆的绝缘层变厚，使得电缆成型、绕组安装和槽内固定都变得相当困难。因此，高压电缆的成型与固定是研制和推广高压发电机必须着重解决的课题。

　　所有高压发电机所用的电缆和和电缆接头及终端等附件都需要根据统一标准进行常规测试。为了保证处理绕组时不损伤电缆，在进行电缆连接之前，对每个电压等级都要开展高压测试工作。XLPE电缆的高压测试技术也是高压发电机研究需要重点关注的问题。

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