Изолированный проводник для высоковольтных обмоток и способ его изготовления

1 Область техники Первый аспект настоящего изобретения касается изолированного проводника для высоковольтных обмоток во вращающихся электрических машинах. Второй аспект настоящего изобретения касается способа формирования изолированного проводника для высоковольтных обмоток во вращающихся электрических машинах. Третий аспект настоящего изобретения касается вращающейся электрической машины,включающей изолированный проводник описанного выше типа. Машина предназначена, прежде всего, для работы в качестве генератора для производства электроэнергии на электростанции. Изобретение пригодно для вращающихся электрических машин, например, синхронных машин. Изобретение также пригодно для других электрических машин, например, машин с двойным возбуждением, и для использования в асинхронных статических токовых каскадах,машинах с внешним полюсом и синхронных машинах непрерывного действия, при условии,что их обмотки состоят из изолированных электрических проводников, описанных выше, и,предпочтительно, работают при высоких напряжениях. Здесь термин "высокие напряжения" относится к электрическим напряжениям, превышающим 10 кВ. Типичный рабочий диапазон напряжений для изолированного проводника для высоковольтных обмоток, выполненного согласно изобретению, может составлять 36-800 кВ. Уровень техники Для объяснения и описания машины сначала будет дано краткое описание вращающейся электрической машины на примере синхронной машины. Первая часть описания по существу касается магнитной цепи такой машины и ее классического построения. Поскольку магнитная цепь, о которой в большинстве случаев идет речь, расположена в статоре, ниже магнитную цепь обычно будем описывать как статор с пластинчатым сердечником, обмотку которого будем называть обмоткой статора, а пазы для обмотки в пластинчатом сердечнике будем называть пазами статора или просто пазами. Обмотка статора расположена в пазах в листовом железном сердечнике, причем обычно пазы имеют прямоугольное или трапецеидальное поперечное сечение, т.е. имеющее форму прямоугольника или трапеции. Каждая фаза обмотки содержит множество последовательно соединенных групп катушек, а каждая группа катушек включает множество последовательно соединенных катушек. Различные части катушки обозначим следующим образом: боковая часть катушки - та часть, которая помещена в статор, торцевой конец обмотки - та часть, которая расположена вне статора. Катушка вклю 001173 2 чает один или более проводников, объединенных вместе по высоте и/или ширине. Между всеми проводниками имеется тонкая изоляция, например из эпоксидной смолы/стекловолокна. Катушка изолирована от паза с помощью изоляции катушки, т.е. изоляции, рассчитанной на то, чтобы выдерживать номинальное напряжение машины относительно "земли". В качестве изоляционного материала могут использоваться различные пластмассы, лак и стекловолоконные материалы. Обычно используется так называемая слюдяная лента, которая состоит из слюды и прочной пластмассы, выполненная специально для предотвращения частичных разрядов, которые могут быстро пробить изоляцию. Изоляцию наносят на катушку, наматывая несколько слоев слюдяной ленты вокруг катушки. Осуществляют пропитку изоляции, а затем боковую часть катушки окрашивают краской на графитовой основе для улучшения контакта с окружающим статором, который соединен с потенциалом земли. Площадь сечения проводника для обмоток определяется силой текущего через них тока и используемым способом охлаждения. Проводник и катушка обычно имеют прямоугольную форму, чтобы увеличить количество проводящего материала в пазу. Обычная катушка выполнена из так называемых стержней Ребеля и некоторые стержни имеют пустоты для хладагента. Стержень Ребеля содержит множество прямоугольных медных проводников, соединенных параллельно, которые скручены в пазу на 360. Могут использоваться стержни Ринглэнда со скручиванием на 540 и другие параметры скручивания. Скручивание делают во избежание возникновения циркулирующих токов, которые возникают в поперечном сечении проводника, если смотреть в направлении магнитного поля. По причинам механического и электрического свойства машину невозможно сделать произвольного размера. Мощность машины определяют по существу три фактора:- площадь проводника в обмотках. При нормальной рабочей температуре медь, например, имеет максимальную величину тока 3-3,5 А/мм 2;- максимальная плотность потока (магнитного потока) в материале статора и ротора;- максимальная напряженность электрического поля в изолирующем материале, так называемая электрическая прочность диэлектрика. Многофазные обмотки переменного тока выполнены в виде однослойных или двухслойных обмоток. В случае однослойных обмоток на паз приходится только одна боковая часть катушки, а в случае обмоток с двумя слоями на паз приходятся две боковые части катушки. Двухслойные обмотки обычно выполнены в 3 виде равносекционных обмоток, тогда как однослойные обмотки, которые могут быть здесь использованы, могут быть равносекционными или концентрическими. В случае равносекционной обмотки имеется только одна величина шага обмотки (или, возможно, две величины шага обмотки) , тогда как плоские обмотки выполнены как концентрические обмотки, т.е. с сильно меняющимся шагом обмотки. Шагом обмотки называется расстояние по дуге между двумя боковыми частями одной катушки по отношению либо к полюсному шагу, либо ряду промежуточных пазовых шагов. Обычно для придания обмотке требуемых свойств используются различные варианты намотки, например намотка с укороченным шагом. Тип обмотки по существу указывает на то,как расположены катушки в пазах, а именно: как боковые части катушки соединены снаружи статора, т.е. своими торцевыми концами. Вне сложенных листов статора катушка не имеет нанесенного окрашиванием полупроводящего заземленного слоя. На торцевом конце обмотки обычно имеется средство для управления электрическим полем в виде так называемого коронозащитного лака, предназначенного для преобразования радиального поля в аксиальное поле, поскольку изоляция на торцевых концах обмотки находится под высоким потенциалом относительно земли. Это иногда вызывает коронный разряд около торцевых концов обмотки,который может привести к поломкам. Из-за так называемых точек, определяющих поле, у торцевых концов обмотки, во вращающейся электрической машине возникают проблемы. Обычно все большие машины имеют двухслойные обмотки и одинаковые большие катушки. У каждой катушки одну боковую часть помещают в одном из слоев, а другую - в другом слое. Это означает, что все катушки пересекаются друг с другом в торцевых концах обмотки. При использовании более двух слоев эти пересечения затрудняют намотку катушек и ухудшают торцевые концы катушек. Общеизвестно, что подключение синхронной машины/генератора к силовой электросети должно производиться через повышающий трансформатор, соединенный по схеме треугольник-звезда, поскольку напряжение силовой электросети обычно выше, чем напряжение вращающейся электрической машины. Таким образом, этот трансформатор вместе с синхронной машиной является неотъемлемой частью силовой установки. Наличие трансформатора приводит к росту стоимости установки, а также снижает эффективность всей системы. Если бы было возможно изготовление машины для значительно более высоких напряжений, необходимость в повышающем трансформаторе отпала бы. В течение последних десятилетий значительно возросла необходимость во вращающих 001173 4 ся электрических машинах, рассчитанных на более высокие напряжения, чем известные до этого машины. Максимальные напряжения, которых при имеющемся уровне техники можно было достичь для синхронных машин, при хорошем промышленном выходе годных катушек лежат в диапазоне 25-30 кВ. Некоторые попытки осуществления нового подхода к разработке синхронных машин описаны, помимо прочего, в статье "Water-and-oilcooled Turbogenerator TVM-300", J.Elektrotechnika,1, 1970, pp. 6-8, в патенте США 4429244 "Статор генератора" и в патенте СССР 955369. Синхронная машина с водяным и масляным охлаждением, описанная в журналеJ.Elektrotechnika, рассчитана на напряжения до 20 кВ. В статье описана новая система изоляции, состоящая из масляно/бумажной изоляции,которая позволяет погрузить статор полностью в масло. При этом масло может использоваться как хладагент и в то же самое время как изоляция. Для предотвращения просачивания масла из статора к ротору на внутренней поверхности сердечника имеется диэлектрическое маслоудерживающее кольцо. Обмотка статора выполнена из полых проводников овального сечения с масляной и бумажной изоляцией. Боковые части катушки с изоляцией закреплены в пазах прямоугольного сечения посредством клиньев. Как в полых проводниках, так и в отверстиях в стенках статора для их охлаждения используется масло. Однако такие системы охлаждения требуют большого количества как электрических,так и гидравлических соединений на концах катушек. Кроме того, толстая изоляция приводит к увеличению радиуса кривизны проводников, что, в свою очередь, вызывает увеличение вылета обмотки. Вышеупомянутый патент США относится к части статора в синхронной машине, которая содержит листовой магнитный сердечник с трапецеидальными пазами для статорной обмотки. Пазы сужаются, поскольку потребность в изоляции статорной обмотки уменьшается в направлении к внутренней части ротора, где расположена ближайшая к нейтральной точке часть обмотки. Кроме того, часть статора содержит диэлектрический маслоудерживающий цилиндр, расположенный поблизости от внутренней поверхности сердечника. Эта часть может повысить требования к магнитной части устройства по сравнению с машиной без этого кольца. Обмотка статора выполнена из маслонаполненных кабелей одинакового диаметра для каждого слоя катушки. Слои отделены друг от друга посредством распорных деталей, установленных в пазах, и закреплены клиньями. Особенностью обмотки является то, что она содержит две так называемых полуобмотки, соединенные последовательно. Одна из двух полуобмоток расположена по центру внутри трубчатой 5 изоляции. Проводники статорной обмотки охлаждаются окружающим маслом. Недостатками системы с таким большим количеством масла являются риск утечки и большой объем работы по очистке в случае аварии. Те части трубчатой изоляции, которые расположены вне пазов,имеют цилиндрическую часть и коническое завершение, усиленное токонесущими слоями,назначение которых заключается в управлении напряженностью электрического поля в области, где кабель входит в конец обмотки. Из патента СССР 955369 понятно, что еще одна попытка увеличить номинальное напряжение синхронной машины заключается в том, что охлаждаемая маслом статорная обмотка содержит известный высоковольтный кабель одинакового размера для всех слоев. Кабель помещен в пазы статора, выполненные в виде круговых радиально расположенных отверстий,размеры которых соответствуют площади поперечного сечения кабеля и необходимому месту для их установки и для хладагента. Различные расположенные радиально слои обмотки окружены трубчатой изоляцией и закреплены в ней. В пазу статора трубки закреплены изолирующими распорками. Из-за масляного охлаждения во внутреннем воздушном зазоре необходимо установить внутреннее диэлектрическое кольцо для создания уплотнения для предупреждения просачивания масляного хладагента. Описанные выше недостатки, связанные с наличием масла в системе, присущи и этой конструкции. Кроме того, конструкция характеризуется очень малыми радиальными промежутками между различными пазами в статоре, что подразумевает большой поток утечки в пазах и значительно влияет на требования к машине, связанные с намагничиванием. В докладе Научно-исследовательского института электроэнергии (EPRI), EL-3391,1984 г., выполнен обзор концепций для построения вращающейся электрической машины повышенного напряжения для подключения ее к силовой электросети без промежуточного трансформатора. Такое решение, судя по исследованиям, способно обеспечить повышение эффективности и экономичности. Главной причиной для рассмотрения в 1984 г. проектов генераторов для непосредственного подключения к электросети было то, что в это время был изготовлен сверхпроводящий ротор. Большие магнитные поля, создаваемые сверхпроводником,позволяют использовать обмотку с воздушными зазорами при достаточно толстой изоляции для противодействия электрическим нагрузкам. Было решено, что при объединении наиболее многообещающей, согласно проекту, концепции создания магнитной цепи с обмоткой так называемого монолитного цилиндрическогоякоря,т.е. концепции, согласно которой обмотка содержит два цилиндра с проводниками, концентрически заключенными в трех цилиндрических 6 изоляционных кожухах, а вся система установлена на железном сердечнике без зубцов, высоковольтная вращающаяся электрическая машина могла бы быть непосредственно подключена к силовой электросети. Решение подразумевало,что главная изоляция должна быть сделана достаточно толстой, чтобы выдержать напряжения"сеть-сеть" и "сеть-земля". После обзора всех известных на то время систем изоляции было решено, что система изоляции, которая должна была выдержать более высокое напряжение,будет такой, какая обычно используется для силовых трансформаторов и состоит из прессованной целлюлозы с пропиткой диэлектрической жидкостью. Очевидные недостатки предложенного решения заключаются в том, что в дополнение к требованиям, обусловленным наличием сверхпроводящего ротора, требуется очень толстая изоляция, которая увеличивает размер машины. Для того чтобы выдерживать большие электрические поля, торцевые концы обмоток должны быть изолированы и охлаждаться маслом или фреонами. Вся машина должна быть герметично закрыта для предотвращения поглощения жидким диэлектриком влаги из атмосферы. При изготовлении вращающихся электрических машин согласно данному уровню техники обмотку с проводниками и системами изоляции изготавливают в несколько этапов, причем обмотка должна быть выполнена заранее до установки в магнитной цепи. Пропитку для подготовки системы изоляции выполняют после установки обмотки в магнитную цепь. Сущность изобретения Целью изобретения является создание высоковольтной вращающейся электрической машины без какой-либо сложной предварительной подготовки обмотки и без необходимости пропитки системы изоляции после установки обмотки. Известно, что для увеличения мощности вращающейся электрической машины необходимо увеличить электрический ток в катушках переменного тока. Это было достигнуто оптимизацией количества проводящего материала,т.е. плотной упаковкой прямоугольных проводников в прямоугольных пазах ротора. Цель состояла в том, чтобы справиться с возникающим из-за этого повышением температуры за счет увеличения количества изолирующего материала и использования более термостойких и, следовательно, более дорогих изоляционных материалов. Кроме того, повышенная температурная и электрическая нагрузка на изоляцию сокращает срок ее службы. В относительно толстостенных изолирующих слоях, которые используются для высоковольтного оборудования, например пропитанных слоях из слюдяной ленты, серьезной проблемой является частичный разряд. При изготовлении этих изолирующих слоев легко образуются полости, поры и т.п., в которых при 7 действии на изоляцию мощного электрического поля возникает коронный разряд. Этот коронный разряд постепенно разрушает материал и может привести к электрическому пробою изоляции. Настоящее изобретение основано на понимании того, что для увеличения мощности вращающейся электрической машины технически и экономически приемлемым способом необходимо, чтобы изоляция не была разрушена из-за описанных выше явлений. Согласно изобретению это может быть достигнуто с использованием слоев изоляции, выполненных так, чтобы риск образования полостей и пор был минимален, например, с использованием полученных с помощью экструзии слоев из подходящего твердого изоляционного материала, например термопластических смол, термопластических смол с поперечными связями, каучука, например силиконового каучука, и т.д. Кроме того,важно, чтобы изолирующий слой включал внутренний слой, окружающий проводник, с полупроводящими свойствами и чтобы изоляция включала также, по меньшей мере, один дополнительный внешний слой с полупроводящими свойствами. В этом контексте считается, что полупроводящими свойствами обладает материал, который имеет значительно более низкую проводимость, чем проводник электрического тока, но который не имеет такой низкой проводимости, как изолятор. При использовании только изолирующих слоев, которые могут быть изготовлены с минимумом дефектов и, кроме того, при создании изоляции с внутренним и внешним полупроводящими слоями, можно обеспечить снижение тепловых и электрических нагрузок. Изолирующая часть и, по меньшей мере, один соседний полупроводящий слой должны иметь по существу один и тот же коэффициент теплового расширения. В этом случае при наличии температурных градиентов не будут создаваться дефекты, обусловленные различным температурным расширением изоляции и окружающих слоев. Электрическая нагрузка на материал уменьшается, так как полупроводящие слои вокруг изоляции образуют эквипотенциальные поверхности, и электрическое поле в изолирующей части будет распределено относительно равномерно по толщине изоляции. На внешний полупроводящий слой может быть подан заданный потенциал, например потенциал земли. Это означает, что для такого кабеля внешняя оболочка по всей длине будет находиться под нулевым потенциалом. Кроме того,внешний слой может иметь разрезы в подходящих местах вдоль проводника и на каждый отрезок может быть непосредственно подан заданный потенциал. Вокруг внешнего полупроводящего слоя могут иметься другие слои, кожуха и т.п., например, металлический экран и защитная оболочка. 8 Дополнительная информация, связанная с настоящим изобретением, заключается в том,что увеличение токовой нагрузки ведет к проблемам, связанным с концентрацией электрического поля в углах поперечного сечения катушки, и это приводит в этих местах к большим местным нагрузкам на изоляцию. Аналогично,магнитное поле в зубцах статора концентрируется на углах. Это означает, что возникает местное магнитное насыщение, магнитный сердечник используется не полностью, и форма генерируемого синусоидального напряжения/тока искажается. Кроме того, потери на индуцированные вихревые токи в проводниках, которые возникают из-за геометрии проводников по отношению к магнитному полю, приводят к дополнительным недостаткам, увеличивая плотность тока. Дальнейшее усовершенствование изобретения достигнуто за счет того, что катушки и пазы, в которые эти катушки помещают, выполнены по существу круглыми, а не прямоугольными. Когда поперечное сечение катушек круглое, они окружены постоянным магнитным полем и нет областей, где может быть достигнуто магнитное насыщение. Кроме того, электрическое поле в катушке будет распределено равномерно по поперечному сечению, и локальные нагрузки на изоляцию значительно уменьшатся. Кроме того, круглые катушки легче разместить в пазах так, чтобы число боковых частей катушки на группу катушек возросло, а увеличение напряжения имело бы место без необходимости увеличения тока в проводниках. Причина этого заключается в том,что охлаждение проводников облегчается, с одной стороны, из-за меньшей плотности тока и, следовательно, уменьшения градиентов температуры поперек изоляции, и, с другой стороны, из-за круглой формы пазов, которая обеспечивает более равномерное распределение температуры по поперечному сечению. Дополнительных преимуществ можно достичь при составлении проводника из меньших частей, так называемых жил. Жилы могут быть изолированы друг от друга, и лишь небольшое их число может быть оставлено неизолированными и в контакте с внутренним полупроводящим слоем,чтобы обеспечить нахождение его под тем же потенциалом, что и проводник. Преимуществом использования вращающейся электрической машины, выполненной согласно изобретению, является то, что машина может работать без повреждения при перегрузке в течение значительно более длительного времени, чем обычно. Это является следствием конструкции машины и ограниченной тепловой нагрузки на изоляцию. Например, оказывается возможным осуществить 100% перегрузку в течение времени от 15 мин и до 2 ч. В одном варианте выполнения изобретения магнитная цепь вращающейся электрической машины содержит обмотку из проложен 9 ного в ней кабеля, включающего один или более проводников с твердой изоляцией, нанесенной путем экструзии, причем как на проводнике, так и на оболочке имеется полупроводящий слой. На внешний полупроводящий слой может быть подан потенциал земли. Для того чтобы решить проблемы, возникающие при непосредственном соединении вращающихся электрических машин со всеми типами высоковольтных силовых электросетей, машина, выполненная согласно изобретению, имеет ряд признаков, которые отличают ее от известных машин. Как описано выше, обмотка вращающейся электрической машины может быть изготовлена из кабеля с одним или более проводников и нанесенной путем экструзии твердой изоляцией,имеющего полупроводящий слой как на проводнике, так и на оболочке. Типичными примерами является кабель, содержащий полиэтилен с межмолекулярными связями, или кабель с изоляцией из этилен-пропиленового каучука. Возможно дальнейшее совершенствование проводника, составленного из жил, путем изоляции жил друг от друга для уменьшения вихревых потерь в проводнике. Одна или несколько жил могут быть оставлены неизолированными, чтобы полупроводящий слой, который окружает проводник, находился под тем же потенциалом,что и сам проводник. Известно, что высоковольтный кабель для передачи электрической энергии состоит из проводников с твердой изоляцией, нанесенной путем экструзии, с внутренней и внешней полупроводящими частями. В процессе передачи электрической энергии требуется, чтобы изоляция не имела дефектов. При использовании высоковольтных кабелей для передачи электрической энергии целью не является максимизация тока через кабель, поскольку для передающего кабеля отсутствуют пространственные ограничения. Изоляция проводника для вращающейся электрической машины может быть нанесена каким-либо другим способом, нежели экструзией, например распылением и т.п. Однако важно,чтобы изоляция не имела никаких дефектов в поперечном сечении и обладала тепловыми свойствами, аналогичными свойствам проводника. Полупроводящие слои могут быть снабжены изоляцией, связанной с изоляцией, нанесенной на проводники. Предпочтительно использовать кабели круглого поперечного сечения. Для достижения лучшей плотности упаковки, помимо прочего,можно использовать кабели с различным поперечным сечением. Для создания напряжения во вращающейся электрической машине кабель выполнен в виде нескольких последовательных витков в пазах в магнитном сердечнике. Для уменьшения числа пересечений торцевых концов обмотки она может быть выполнена в виде многослойной концентрической кабельной об 001173 10 мотки. Для лучшего использования магнитного сердечника кабель может быть выполнен с сужающейся изоляцией, при этом форма пазов может быть приспособлена для сужающейся изоляции обмотки. Существенным преимуществом вращающейся электрической машины, выполненной согласно изобретению, является то, что в области торцевых концов обмотки снаружи внешнего полупроводника электрическое поле близко к нулю и если внешняя оболочка находится под потенциалом земли, то электрическое поле не нужно контролировать. Это означает, что не возникнет концентрации поля ни в пределах листов, ни в области торцевых концов, ни в переходных областях между ними. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу изготовления магнитной цепи и,в частности, обмотки. Способ изготовления включает размещение обмотки в пазах путем продевания кабеля в отверстия в пазах магнитного сердечника. Поскольку кабель является гибким, это можно сделать, разместив отрезок кабеля в нескольких витках катушки. В результате торцевые концы обмотки будут состоять из изогнутых зон кабеля. Кроме того, кабель может быть подсоединен так, что его свойства остаются постоянными по всей длине. Этот способ позволяет сделать значительные упрощения по сравнению с известными. Так называемые стержни Ребеля не являются гибкими, им нужно заранее придать требуемую форму. Сегодня пропитка катушек также является чрезвычайно сложной и дорогой процедурой при производстве известных вращающихся электрических машин. Цели изобретения достигаются путем использования изолированного проводника для высоковольтных обмоток во вращающихся электрических машинах, как определено в п.1 формулы изобретения, способом формирования изолированного проводника для высоковольтных обмоток во вращающихся электрических машинах, как определено в п.11 формулы изобретения, а также использованием вращающихся электрических машин, содержащих изолированный проводник, описанный выше, согласно п.10 формулы изобретения. Согласно настоящему изобретению высоковольтный кабель содержит одну или более жил, окруженных первым полупроводящим слоем. Этот первый полупроводящий слой, в свою очередь, окружен первым изолирующим слоем, который окружен вторым полупроводящим слоем. Этот второй полупроводящий слой заземлен, по меньшей мере, в двух различных точках вдоль высоковольтного кабеля. Часть кабеля, которая находится в пазах статора, должна быть электрически изолирована от магнитной стали статора. Между каждой парой заземленных точек вдоль высоковольтного кабеля во втором полупроводящем слое имеется электрический разрыв. В 11 месте каждого такого разрыва во втором полупроводящем слое имеется устройство для уменьшения возрастания электрического поля в этих разрывах. Согласно изобретению способ формирования изолированного проводника для высоковольтных обмоток во вращающихся электрических машинах включает следующие операции:- создание электрического разрыва во втором полупроводящем слое между каждой парой заземленных точек и- установку в каждом из указанных разрывов во втором полупроводящем слое устройства для уменьшения возрастания электрического поля в этом месте. Благодаря вышеописанному способу и высоковольтному кабелю, выполненному согласно изобретению, высоковольтный кабель не имеет тепловых потерь, обусловленных индуцированным напряжением во внешнем полупроводящем слое. Создается высоковольтный кабель, в котором риск электрического пробоя минимален. Теперь изобретение будет объяснено более подробно в последующем описании предпочтительных вариантов его выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показано поперечное сечение высоковольтного кабеля; на фиг. 2 А - вид с частичным сечением высоковольтного кабеля с разрывом во втором полупроводящем слое для иллюстрации увеличения электрического поля на краях разрыва; на фиг. 2 В - перспективный вид части кабеля, показанного на фиг. 2 А; на фиг. 3 - сечение вдоль продольной оси высоковольтного кабеля, выполненного согласно настоящему изобретению; на фиг. 4 А - изображение электрического поля, рассчитанное для высоковольтного кабеля с разрывом во втором полупроводящем слое; на фиг. 4B - изображение электрического поля, рассчитанное для высоковольтного кабеля, выполненного согласно настоящему изобретению; и на фиг. 5 - блок-схема алгоритма способа формирования высоковольтного кабеля согласно изобретению. Подробное описание вариантов выполнения изобретения На фиг. 1 показано поперечное сечение высоковольтного кабеля 10, традиционно используемого для передачи электроэнергии. Показанный высоковольтный кабель 10 может быть стандартным кабелем с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями, рассчитанной на 145 кВ, но без оболочки или экрана. Высоковольтный кабель 10 содержит электрический проводник, который может содержать одну или более медных жил 12, например,имеющих круглое поперечное сечение. Эти жилы 12 расположены в середине высоковольтного 12 кабеля 10. Вокруг жил 12 имеется первый полупроводящий слой 14, а вокруг первого полупроводящего слоя 14 имеется первый изолирующий слой 16, например, с изоляцией из полиэтилена с межмолекулярными связями. Вокруг первого изолирующего слоя 16 имеется второй полупроводящий слой 18. На фиг. 2 А показан вид с частичным сечением высоковольтного кабеля с разрывом во втором полупроводящем слое для иллюстрации увеличения электрического поля на границах разрыва. Сечение, показанное на фиг. 2 А, выполнено по продольной оси высоковольтного кабеля. На фиг. 2 В показан вид в перспективе части кабеля, показанной на фиг. 2. На фиг. 2 А и 2 В эквивалентные части обозначены теми же позициями, что и на фиг. 1. Жилы 12 показаны на фиг. 2 А лишь схематично. Как видно на фиг. 2 А и 2 В, второй полупроводящий слой 18 удален по кольцу по окружности высоковольтного кабеля 10 так, что образовалась канавка 20. Таким образом, в канавке 20 открыт первый изолирующий слой 16. Этот разрыв электрического контакта во втором полупроводящем слое 18 между двумя заземленными точками обеспечивает отсутствие тока и, следовательно, тепловых потерь, обусловленных индуцированным напряжением. Однако все разрывы во втором полупроводящем слое 18 вызывают увеличение электрического поля на границах разрыва. На фиг. 2 показаны линии электрического поля(обозначены позицией 22). Концентрация линий 22 поля преобладает на краях канавки 20, показывая, что напряженность электрического поля там резко возрастает. Это увеличивает риск электрического пробоя, которого требуется избежать. На фиг. 3 показано сечение вдоль продольной оси высоковольтного кабеля, выполненного согласно настоящему изобретению. Подобно высоковольтному кабелю 10 на фиг. 1,высоковольтный кабель 30 содержит жилы 12,первый проводящий слой 14, первый изолирующий слой 16 и второй полупроводящий слой 18. Как можно видеть на фиг. 3, второй полупроводящий слой 18 удален по кольцу вдоль периферии с формированием канавки 20, в которой открывается первый изолирующий слой 16. Как видно на фиг. 3, канавка 20 имеет скошенные края, т.е. канавка 20 шире в верхней части полупроводящего слоя 18, чем у первого изолирующего слоя 16. Канавка 20 может иметь, например, прямые края, хотя скошенные края предпочтительнее. На фиг. 3 расстояние между краями второго полупроводящего слоя 18 у первого изолирующего слоя 16 обозначено как b. Ширина b канавки 20 предпочтительно составляет 4 мм. Высоковольтный кабель 30 содержит также второй изолирующий слой 24,нанесенный на канавку 20 так, чтобы он заполнил эту канавку. Преимущество скошенных краев в канавке 20 заключается в том, что при 13 формировании второго изолирующего слоя 24,когда заполняют канавку 20 подходящим изолирующим материалом, например самоамальгамирующей изолирующей лентой из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM) (например, изолирующей лентой IV-tejp, IA 2332 от ABB Kabeldon),на краях не образуется никаких полостей. Второй изолирующий слой 24 покрывает также скошенные края второго полупроводящего слоя 18 и части второго полупроводящего слоя 18 около скошенных краев. Кроме того, высоковольтный кабель 30 содержит третий полупроводящий слой 26, например, в виде полупроводящей ленты (HL-tejp, IA 2352 от ABB Kabeldon), которую наносят поверх второго изолирующего слоя 24 так, что третий полупроводящий слой 26 одним концом закрывает один край второго изолирующего слоя 24 и находится в электрическом контакте со вторым полупроводящим слоем 18. Другой конец третьего полупроводящего слоя 26 не закрывает другого конца второго изолирующего слоя 24, но вместо этого заканчивается на расстоянии c от другого края изолирующего слоя 24. Толщина второго изолирующего слоя 24 должна быть, по меньшей мере, 1 мм на краю, где третий полупроводящий слой 26 не закрывает второй изолирующий слой 24. С другой стороны, этот другой конец третьего полупроводящего слоя 26 должен лежать над вторым полупроводящим слоем 18, расположенным ниже второго изолирующего слоя 24 (перекрывать его). Расстояние между краем третьего полупроводящего слоя 26 и краем второго полупроводящего слоя 18 в продольном направлении кабеля 30 равно d, как показано на фиг. 3. Третий полупроводящий слой 26 должен иметь толщину, по меньшей мере, 1 мм. Канавка 20 со вторым изолирующим слоем 24 и третьим полупроводящим слоем 26,выполненными способом, показанным на фиг. 3,выполнена между каждой парой заземленных точек вдоль высоковольтного кабеля 30. Количество канавок 20 с устройствами 24, 26 равно,таким образом, числу заземленных точек минус единица. Таким образом, если число заземленных точек равно N, число канавок 20 и устройств 24, 26 будет N-1. На фиг. 4 А показано электрическое поле,рассчитанное для высоковольтного кабеля с разрывами в полупроводящем слое, т.е. высоковольтного кабеля, показанного на фиг. 2 А и 2 В. На фиг. 4 А схематично показан кабель 10 в сечении, демонстрирующем второй полупроводящий слой 18 и канавку 20. Стрелки соответствуют направлению электрического поля Е(В/м),причем длина стрелок пропорциональна напряженности поля. Как видно на фиг. 4 А, наибольшая напряженность электрического поля имеется на краях канавки 20. Максимальная напряженность поля в углах равна 4 кВ/мм. 14 На фиг. 4 В показано электрическое поле,рассчитанное для высоковольтного кабеля 30,выполненного согласно настоящему изобретению, т.е. согласно фиг. 3. На фиг.4 В схематично показано сечение кабеля 30, демонстрирующее второй полупроводящий слой 18, канавку 20,второй изолирующий слой 24 и третий полупроводящий слой 26. Стрелки показывают направление электрического поля Е(В/м), причем длина стрелок пропорциональна напряженности поля. Как видно на фиг. 4 В, напряженность электрического поля у краев канавки 20 не столь велика, как на фиг. 4 А. Максимальная напряженность поля в углах равна 2,3 кВ/мм. Поэтому при использовании устройств 24, 26(например, состоящих из второго изолирующего слоя 24 и третьего полупроводящего слоя 26) в разрыве 20 максимальная напряженность поля в углах может быть уменьшена от 4 кВ/мм до 2,3 кВ/мм. Это значительно уменьшает опасность электрического пробоя. В то же самое время нет потерь на нагрев из-за индуцированного напряжения. На фиг. 5 показана блок-схема алгоритма способа формирования высоковольтного кабеля для высоковольтных обмоток во вращающихся электрических машинах согласно изобретению. Используется высоковольтный кабель 10, выполненный согласно фиг. 1, причем указанный кабель 10 содержит электрический проводник,содержащий одну или более жил 12, первый полупроводящий слой 14, первый изолирующий слой 16 и второй полупроводящий слой 18. Этот второй полупроводящий слой 18 заземлен, по меньшей мере, в двух различных точках вдоль высоковольтного кабеля. Блок-схема начинается с блока 40. Следующим шагом в блоке 42 является создание электрического разрыва 20 во втором полупроводящем слое 18 между всеми точками заземления. Если в высоковольтном кабеле имеются N точек заземления, то в полупроводящем слое 18 будет N-1 разрывов 20. Далее на шаге 44 размещают устройство 24, 26 в каждом разрыве 20 во втором полупроводящем слое 18 для уменьшения возрастания напряженности электрического поля в указанном разрыве 20. Таким образом, операции 42 и 44 повторяютN-1 раз до того, как на шаге 46 достигается конец процедуры. Разрывы 20 создают, удаляя второй полупроводящий слой 18 по окружности высоковольтного кабеля до первого изолирующего слоя 16 так, чтобы боковые стороны канавок 20 были образованы вторым полупроводящим слоем 18. Края канавок 20 скашивают, как показано на фиг. 3. В каждую канавку 20 укладывают второй изолирующий слой 24. Этот слой 24 покрывает также часть второго полупроводящего слоя 18 по обе стороны от канавки 20. После этого на второй изолирующий слой 24 наносят третий полупроводящий слой 26, который одним концом закрывает один край второго изолирующего слоя 24 и находится в электриче 15 ском контакте со вторым полупроводящим слоем 18. Другой конец третьего полупроводящего слоя 26 не закрывает другого края второго изолирующего слоя 24, но лежит над частью второго полупроводящего слоя 18, расположенного ниже второго изолирующего слоя 24 (см. фиг. 3). Изобретение не ограничено рассмотренными вариантами его выполнения. Возможны изменения в пределах формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Изолированный проводник (30) для высоковольтных обмоток в электрических машинах, отличающийся тем, что он содержит одну или более жил (12), внутренний первый полупроводящий слой (14), окружающий жилы (12),первый изолирующий слой (16), окружающий внутренний первый полупроводящий слой (14),и внешний второй полупроводящий слой (18),окружающий первый изолирующий слой (16),причем второй полупроводящий слой (18) заземлен, по меньшей мере, в двух различных точках вдоль изолированного проводника и имеет электрический разрыв (20) между двумя последовательными заземленными точками, а в каждом из указанных разрывов (20) во втором полупроводящем слое (18) размещено устройство (24, 26) для уменьшения возрастания напряженности электрического поля в указанном разрыве (20). 2. Изолированный проводник (30) для высоковольтных обмоток во вращающихся электрических машинах, отличающийся тем, что он содержит одну или более жил (12), внутренний первый полупроводящий слой (14), окружающий жилы (12), первый изолирующий слой (16),окружающий внутренний первый полупроводящий слой (14), и внешний второй полупроводящий слой (18), окружающий первый изолирующий слой (16), причем второй полупроводящий слой (18) заземлен, по меньшей мере, в двух различных точках вдоль изолированного проводника и имеет электрический разрыв (20) между двумя последовательными заземленными точками, а в каждом из указанных разрывов (20) во втором полупроводящем слое (18) размещено устройство (24, 26) для уменьшения возрастания напряженности электрического поля в указанном разрыве (20). 3. Изолированный проводник (30) по п.2,отличающийся тем, что второй полупроводящий слой (18) электрически изолирован от статора в пределах паза статора и имеет, по меньшей мере, один разрыв и одну точку заземления в области вылета обмотки статора для каждого паза статора, через который проходит кабель. 4. Изолированный проводник (30) по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что электрический разрыв во втором полупроводящем слое (18) обеспечен путем удаления второго 16 полупроводящего слоя (18) по окружности изолированного проводника (30) до первого изолирующего слоя (16) так, чтобы сформировать канавки (20), боковые стороны которых образованы вторым полупроводящим слоем (18). 5. Изолированный проводник (30) по п.4,отличающийся тем, что устройство (24, 26) для уменьшения возрастания напряженности электрического поля в указанном разрыве (20) включает второй изолирующий слой (24), нанесенный поверх каждой канавки (20) и покрывающий также часть второго полупроводящего слоя (18) по обе стороны от каждой канавки(20), при этом указанные устройства (24, 26) включают также третий полупроводящий слой(26), размещенный на втором изолирующем слое (24), причем третий полупроводящий слой(26) одним своим концом закрывает один край второго изолирующего слоя (24) и находится в электрическом контакте со вторым полупроводящим слоем (18), а другим концом не закрывает другого края второго изолирующего слоя(24), но лежит над частью второго полупроводящего слоя (18), расположенного под вторым изолирующим слоем (24). 6. Изолированный проводник (30) по п.5,отличающийся тем, что в указанной канавке(20) края второго полупроводящего слоя (18) скошены так, что канавки (20) имеют наименьшую ширину у первого изолирующего слоя(16). 7. Изолированный проводник (30) по п.6,отличающийся тем, что конец третьего полупроводящего слоя (26), закрывающий один край второго изолирующего слоя (24), находится в механическом контакте со вторым полупроводящим слоем (18), а другой конец третьего полупроводящего слоя (26) не находится в механическом или электрическом контакте со вторым полупроводящим слоем (18). 8. Изолированный проводник (30) по п.7,отличающийся тем, что второй изолирующий слой (18) содержит изоляционную ленту из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера. 9. Изолированный проводник (30) по п.8,отличающийся тем, что третий полупроводящий слой (26) содержит полупроводящую ленту на каучуковой основе. 10. Электрическая машина, содержащая изолированный проводник (30), выполненный согласно любому из пп.1-9. 11. Способ формирования изолированного проводника (30) для высоковольтных обмоток в электрических машинах, причем указанный изолированный проводник содержит одну или более жил (12), внутренний первый полупроводящий слой (14), окружающий жилы (12), первый изолирующий слой (16), окружающий внутренний первый полупроводящий слой (14),и внешний второй полупроводящий слой (18),окружающий первый изолирующий слой (16) и 17 заземленный, по меньшей мере, в двух различных точках вдоль изолированного проводника(30), при этом согласно данному способу создают электрический разрыв (20) во втором полупроводящем слое (18) между каждой парой заземленных точек и размещают в каждом из указанных разрывов (20) во втором полупроводящем слое (18) устройство (24, 26) для уменьшения возрастания напряженности электрического поля в этом разрыве (20). 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что разрыв (20) во втором полупроводящем слое(18) создают путем удаления второго полупроводящего слоя (18) по окружности изолированного проводника (30) до первого изолирующего слоя (16) так, чтобы сформировать канавки (20),боковые стороны которых образованы вторым полупроводящим слоем (18). 18 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что операция размещения указанных устройств (24,26) включает нанесение второго изолирующего слоя (24) поверх каждой канавки (20) так, чтобы покрыть часть второго полупроводящего слоя(18) по обе стороны от каждой канавки (20), и нанесение третьего полупроводящего слоя (26) на второй изолирующий слой (24) так, чтобы третий полупроводящий слой (26) одним концом закрывал один край второго изолирующего слоя (24) и находился в электрическом контакте со вторым полупроводящим слоем (18), а другим концом не закрывал другого края второго изолирующего слоя (24), но лежал над частью второго полупроводящего слоя (18), расположенного под вторым изолирующим слоем (24).