电绝缘材料、包括电绝缘材料的电气设备和变压器制造技术

技术编号:5468275 阅读:253 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
根据本发明专利技术限定一种用于电气设备的电绝缘材料(1),该电气设备包括一个或者多个电导体和布置于导体周围或者多个导体之间的电绝缘材料,并且该绝缘材料浸渍有电介质绝缘液体。电绝缘材料包括具有表面层(3)的主层(2),该表面层具有比主层的介电常数更低的介电常数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于电气设备的电绝缘材料、一种包括电绝缘材料的电气设备和一种变压器。
技术介绍
在高压装置如高压变压器中,绝缘系统包括浸渍有绝缘液体的基于纤维的绝缘体 是普遍的,例如在油或者其它电介质液体中浸透的基于纤维素的绝缘体或者具有低的或者 实质上闭合的多孔性的基于如聚乙烯的热塑聚合物的绝缘体。基于纤维素的压制板绝缘屏障通常使用于由油填充的高压(HV)变压器的设计 中。屏障的目的在于防止预击穿事件,比如PD (部分放电)和放电,这些事件可能在表面上 出现并且沿着绝缘体传播(所谓流注(streamer))以发展成绝缘系统的击穿。通常,压制 板屏障被设计成厚到足以防止冲击流注击穿屏障。然而,未击穿屏障的流注可能沿着它的 表面传播。流注可以按不同速度传播,作为慢速模式的流注(2-3km/s)或者快速事件(大 于lOkm/s、高达数百km/s)。对于典型变压器设计,沿着表面的快速传播的流注比慢速传播 的流注风险大得多。有关于此的一个示例是如果变压器暴露于高压雷击。由于该脉冲持续 时间短(为50 μ s数量级),所以传播的速度强烈地影响全击穿的可能性。另外,如附图1 (摘自下文给出的Limdgaard等人的论文)中所见,已知与在纯油 中发生的情形相比,快速事件针对更低电压沿着压制板表面出现。在本图中可见针对油+ 压制板这一组合快速事件在约250kV出现,而仅有油的快速事件直至约350kV才出现。快 速事件在油+压制板中的速度也高得多。一种可能的解释可以是流注顶端中的电荷的镜 像电荷出现在压制板中。来自镜像电荷的力Fas随着流注被迫朝着压制板的表面向下而 修改流注形状,从而在流注顶端造成增强的场,这可以有助于向快速事件转变。参见附图 2(摘自下文给出的 Lundgaard 等人的论文)。在 Lundgaard、Linhjel 1、Berg、Sigmond 在 IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulationl998 年 6 月第 5 卷第 3 期的"Propagation of Positive and NegativeStreamers in Oil with and without Pressboard Interfacees“中描:了一根据上文清楚将希望发现用于抑制快速事件沿着压制板表面开始的手段。作为说明流注如何在油中传播的附加文献,特此引用Francis 0' Sullivan 于2007年5月在美国麻省理工学院的博士论文〃 A Model for the Initiation and Propagation of Electrical Streamers in Transformer Oil and Transformer Oil Based Nanofluids"。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适合于在电气设备中使用的电绝缘材料,该电气设备 包括一个或者多个电导体和布置于导体周围或者多个导体之间的电绝缘材料,并且该绝缘 材料浸渍有电介质绝缘液体,并且该材料具有抑制快速事件开始的能力。具体而言,本专利技术的目的在于提供一种其中减少流注和快速事件的出现风险的高压变压器。本专利技术的目的借助如专利权利要求1所限定的一种电绝缘材料、如权利要求9所 限定的一种电气设备和如权利要求11所限定的一种变压器来实现。相应地如权利要求1所限定的,一种用于电气设备的电绝缘材料,该电气设备包 括一个或者多个电导体和布置于导体周围或者多个导体之间的电绝缘材料,并且该绝缘材 料浸渍有电介质绝缘液体,其特征在于电绝缘材料包括具有表面层的主层,该表面层具有 比主层的介电常数更低的介电常数通过用介电常数比主层的介电常数更低的材料层涂敷主层,在它与电介质绝缘液 体接触时所在表面的介电常数的更低值将减少镜像力,并且它应当因此抑制向快速事件的 转变。这一类分层材料例如在变压器的压制板屏障中将抑制沿着表面的流注传播而不明显 改变良好的击穿阻止性质。根据本专利技术的一个方面,表面层的介电常数在主层的介电常数以下至少0. 3。应当注意当提及绝缘材料的介电常数时将意味着电气设备中的浸渍绝缘材料的 介电常数。某一材料的介电常数受它浸渍有的并且在设备中使用的电介质液体类型影响。 一种常见类型的电介质绝缘液体为介电常数(O约为2. 2的矿物油。其它可能的绝缘液 体为酯(ε为3.0数量级)、硅油等。根据本专利技术的另一方面,表面层具有至少ΙΟμπι的厚度。表面层的厚度应当优选 地至少为与典型流注直径相同的尺寸。在多种情况下这将意味着10-40 μ m或者20-40 μ m 的厚度。需要更厚的表面层以保证抵抗可能影响表面的偶然放电以及一般磨损和撕裂的稳 健性。例如在绝缘材料在绕组之间或者在绕组与接地之间(比如在变压器中)用作 绝缘屏障的应用中,整个绝缘屏障的厚度可以范围为1-3毫米。适当表面层然后将具有 10-1000 μ m 的厚度。作为另一示例可以描述在变压器的如下区域中的塔式绝缘体,变压器套管在该区 域连接到变压器。在这样的应用中,绝缘屏障构建为圆柱体,该圆柱体在交替层中具有高密 度压制板和波浪形压制板直至总绝缘厚度的范围从几个分米上至一米、有时甚至更大。表 面层的适当厚度范围然后将为10-5000 μ m。当考虑不同应用的可能性并且也考虑实现表面 层的实用方面时,40-5000 μ m或者10-5000 μ m的一般厚度范围是合理选择。根据本专利技术的一个方面,主层包括从以下材料中选择的材料-基于纤维素的材料-聚合材料-由环氧树脂浸渍的材料-橡胶材料。基于纤维素的材料的示例为高密度压制板。聚合材料的示例为诺梅克斯(基于纤 维的聚合材料),而环氧材料的示例为纤维玻璃加固环氧。当选择主材料时,应当考虑将要 使用的电介质绝缘液体类型以及与表面材料的组合。根据本专利技术的一个方面,表面层包括从以下材料中选择的材料-基于纤维素的材料-聚合材料-由环氧树脂浸渍的材料-橡胶材料。基于纤维素的材料的示例是低密度压制板、波浪形压制板、牛皮纸、绉纸。关于用于表面层的聚合材料,它可以选自于PE-聚乙烯、PP聚乙烯、PS聚苯乙烯、 氟化聚合物。可能的氟化聚合物的示例为PTFE-聚四氟乙烯、PEP氟化乙烯丙烯、PEA全氟 乙火布ο根据本专利技术还限定一种电气设备,该设备包括一个或者多个电导体和布置于一个 导体周围或者多个导体之间的电绝缘材料,并且该绝缘材料浸渍有电绝缘液体,其特征在 于它包括如限定电绝缘材料的任一权利要求所述的电绝缘材料。根据一个具体实施例,电气设备为高压电气装置。本专利技术也涉及一种变压器,其特征在于根据与电绝缘材料有关的任一权利要求所 述的电绝缘材料在电应力高的区域之间用作绝缘屏障。电应力高通常意味着在105V/m以 上。附图说明现在将参照以下附图更具体描述本专利技术,其中图1图示了在有和无d = IOcm的压制板表面时在过电压处的平均击穿速度,图2图示了流注沿着固体表面如压制板P的传播;上图示出了如在Limdgaard等 人的引用文献中说明的用于流注的模型,而下图示出了在压制板表面上观测的实际轨道, 并且图3示出了仅作为示例给出的形式为压制板的本专利技术一个实施例的示意图。 具体实施例方式作为示例现本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于电气设备的电绝缘材料(1),所述电气设备包括一个或者多个电导体和布置于所述导体周围或者所述多个导体之间的电绝缘材料,并且所述电绝缘材料浸渍有电介质绝缘液体,其特征在于所述电绝缘材料包括具有表面层(3)的主层(2),所述表面层具有比所述主层的介电常数更低的介电常数,并且所述主层(2)包括从以下材料中选择的材料:-高密度压制板-聚合材料-由环氧树脂浸渍的材料-橡胶材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:O赫乔特斯坦刘荣生A贾特斯LA佩特尔森
申请(专利权)人:ABB研究有限公司
类型:发明
国别省市:CH[瑞士]

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