本发明专利技术涉及包括多个同心地布置的圆柱形子元件(3a-c)的金属化膜电容器元件，各个子元件包括以多匝卷绕的至少一个金属涂覆的介电膜。电容器元件还包括设在子元件之间的一个或更多个热传导区段(4a-b)。热传导区段中的各个包括卷绕至少一匝并且具有高于子元件的金属涂覆的介电膜的热导率的片。第二发明专利技术还涉及用于改进电力构件的热导率的热传导膜。热传导膜包括电绝缘膜和设置在膜的至少一侧上的热传导和电绝缘颗粒。
【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金属化膜电容器元件，其包括以多匝卷绕的金属涂覆的介电膜。本专利技术具体涉及干式电力电容器。本专利技术还涉及一种用于电力构件的热传导膜。
技术介绍
存在正在进行来产生更环境友好的干式电力构件的许多研究活动，S卩，不使用油作为电绝缘的电力产品，如干式电容器、干式电套管和干式仪器变压器。此外，由于增加的电压和电流水平，故存在用于干式高压构件的对除去耗散能量的增加的需求。电容器可包括串联或并联连接的一个或更多个电容器元件。现今，高压电容器元件主要使用膜-箔片技术，其中金属箔片(例如铝)与介电膜(例如，聚丙烯膜)交替地卷绕成圆柱形卷，其接着以浸渍流体浸渍。由于导体由金属箔片制成的事实，故热从电容器元件的中心有效地除去。由于能够在壳体内循环的与浸渍流体组合的金属箔片，故产生了从电容器高效除去耗散能量，并且减少了电容器元件内的热点。然而，由于安全性、能量密度和环境原因而需要设计具有〃干式〃技术的电容器，其意味着不将电容器浸入浸渍流体中。在干式金属化膜电容器中，导体通过使薄金属层蒸发在介电膜上来形成金属化膜而制成。金属化膜以多匝卷绕成圆柱形卷，其嵌入在由固体材料如环氧树脂、聚氨基甲酸酯或硅凝胶制成的封壳中，以形成电容器单元。然而，金属化膜的薄金属层不能够将热从电容器元件的中心有效地传送出。此外，固体封壳并未将热有效地传送离电容器。因此，对于干式电容器，除去耗散能量变成问题，尤其是在高压AC应用中。US8159812公开了一种电力电容器，其包括至少一个电容器元件，其中电容器元件包括多个串联连接的圆柱形子元件，其中各个子元件由以多匝卷绕的介电材料的至少两条形成，其中导电材料层设置在绕组的匝之间，并且其中子元件围绕彼此同心地设置，一个在另一个外部。子元件还可包括金属涂覆的聚合物膜的紧密卷绕的条。绝缘提供在子元件之间。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于改进金属化膜电容器元件的耗散能量的除去，并且通过其减少电容器元件中的热点，并且允许元件在较高电场下操作。该目的通过如权利要求1中限定的金属化膜电容器元件实现。金属化膜电容器元件包括至少两个同心地布置的圆柱形子元件，各个子元件包括以多匝卷绕的至少一个金属涂覆的介电膜。电容器元件还包括设在子元件之间的热传导区段。热传导区段包括卷绕至少一匝并且具有高于子元件的金属涂覆的介电膜的热导率的热传导片。设在子元件之间的热传导区段将高热传导材料并入在电容器元件内，并且从而提高了电容器元件的热导率，并且将热从电容器元件的中心引导出至电容器元件的端面。电容器元件内的高热传导材料的使用从其耗散的点除去热。本专利技术实现了电容器元件的耗散能量的高效除去，从而减少了电容器元件内的热点，这导致增大的场、较高允许的环境温度、较高电流额定值，以及较大体积/表面比。实现的益处在于干式电容器设计的功率和能量密度的增大。功率和能量密度对于空间有限的应用是关键的。主要益处是在高压DC或AC应用中。然而，本专利技术可用于低压和中压应用。该解决方案的优点在于有可能使用同一卷绕设备来卷绕热传导片和卷绕子元件的金属化膜。当前使用的卷绕机器可用于制造根据本专利技术的电容器元件。因此，根据本专利技术的电容器元件的制造容易，并且不需要任何附加装备。为了提供电容器元件中的耗散能量的有效除去，热传导区段的热导率应当优选大于0.25ff/mK,并且更优选大于0.3W/mK。根据本专利技术的实施例，热传导片具有0.5到1000 μ m之间的厚度，优选I到100 μ m之间，并且最优选3到50μπι之间。该实施例确保有可能卷绕热传导片。较薄的片为更柔性的，并且因此更容易卷绕。根据本专利技术的实施例，热传导片卷绕多匝。匝数影响了电容器元件的热导率。大数量的匝增大电容器元件的热导率。然而，大数量的匝还增大了电容器的尺寸和成本。所需的匝数取决于待除去的能量的量，其取决于电容器的类型和其应用，并且还取决于片的热导率。如果片的热导率为高的，则较少匝足以除去耗散能量。热传导片适合地卷绕I到100匝之间，优选2到50匝之间，并且最优选2到20匝之间。薄片的合理数量的匝没有对电容器元件的设计和成本的较大影响。根据本专利技术的实施例，电容器元件包括多个同心地布置的圆柱形子元件和以离电容器元件的中心的不同径向距离布置在子元件之间的多个热传导区段。通过提供以离电容器元件的中心的不同径向距离布置的多个热传导区段，有可能进一步增大电容器元件中的热导率，并且从而增加耗散能量的除去。此外，电容器元件的热导率的增大更均匀地分布，并且热从电容器元件的不同部分除去。该实施例对于中压和高压电容器特别有用，它们具有除去耗散能量的大需求。作为优选，各个区段中的导热片的匝数在I到20之间。这有可能利用现有技术水平的卷绕机器产生。根据本专利技术的实施例，热传导区段为圆柱形的，并且区段的高度等于或大于子元件的高度。为了能够将热高效地从电容器元件的内部引导至设在电容器元件的端面处的电极，并且因此引导至电容器元件周围，热传导区段的高度应当优选等于或大于子元件的高度。根据本专利技术的实施例，热传导片为金属箔片，例如，铝或铜。热传导区段与包绕的子元件中的金属涂覆介电膜电绝缘。市场上存在适合的金属箔片。金属箔片具有高热导率，并且为可承受的。使用金属箔片，热传导区段变得导电。为了使该实施例工作，热传导区段需要与包绕的金属化膜绝缘，这可通过增加纯绝缘膜如丙烯来完成。根据本专利技术的实施例，热传导片为热传导膜，其包括电绝缘膜，该电绝缘膜设有设置在膜的至少一侧上的热传导和电绝缘颗粒层。作为优选，颗粒应当具有大于0.25ff/mK的热导率。由于膜和颗粒由电绝缘材料制成的事实，故热传导区段变得电绝缘。因此，不必要的是使热传导区段与子元件隔离，这便于制造电容器元件，并且因此降低成本。根据该实施例，热传导颗粒置于电绝缘膜的顶部上，替代了与聚合物混合。难以将纳米或微米颗粒(例如，聚丙烯)足够良好地分散在内部来产生足够薄而使其适合地卷绕的质量良好的膜。该实施例使得有可能向薄膜提供良好的热导率。作为优选，热传导膜具有I到50μπι之间的厚度，并且更优选3到10 μ m之间。具有此类厚度的膜有可能卷绕。较薄的膜为更柔性的，并且因此更容易卷绕。根据本专利技术的实施例，热传导颗粒由陶瓷材料如钛酸钡(BaT13)和氮化硼(BN)制成。作为优选，应当使用无机金属氧化物颗粒，如，氧化铝(Al2O3)和二氧化钛(T12)。金属氧化物为具有高热导率的电绝缘材料，并且良好适于该应用。根据本专利技术的实施例，热传导颗粒层以热传导型式设置在电绝缘膜上，从而向电绝缘膜提供了高热传导型式。热传导型式意思是设计成关于膜沿至少一个方向传导热的型式。该实施例使得有可能提供热传导膜的不均匀的热导率。热传导型式可设计成关于绝缘膜沿某一期望方向传导热，例如，将热从膜的一个短侧传导至相对的短侧。通过以关于膜的型式设置热传导颗粒，有可能减少从电容器元件除去热所需的热传导材料的量，并且因此降低成本。根据本专利技术的实施例，热传导颗粒以沿圆柱形电容器元件的纵向方向延伸的型式设置在膜上。例如，型式包括沿横跨绝缘膜的纵轴线的方向延伸的多条线，并且通过其沿圆柱形电容器元件的纵向方向延伸。通过该布置，来自电容器元件的内部的热沿电容器元件的纵向方向传导至其端面。因此，有可能减少膜上的高热材料的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属化膜电容器元件，其包括多个同心地布置的圆柱形子元件(3a‑c)，各个子元件包括以多匝(9,11)卷绕的至少一个金属涂覆的介电膜，其特征在于，所述电容器元件还包括设在所述子元件之间的至少一个热传导区段(4;4';4a‑4b)，所述热传导区段包括卷绕至少一匝(10;10a)并且具有高于所述子元件的金属涂覆的介电膜的热导率的片。
【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：L佩特斯森，C施勒格，S莱霍恩，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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