电感应器械制造技术

一种电力机械，包括一个磁性材料的铁芯（１０）和围绕该铁芯的固体电绝缘材料的第一绝缘层（１４）。一个导电体形式的高压绕组（１７）卷绕在第一绝缘层的第一部分（１６）的周围，而一个电场平衡部件（１９）设置在第一绝缘层的第二部分（１８）的周围。其次，一个固体电绝缘材料的第二绝缘层（２０）围绕该高压绕组和电场平衡部件。该电场平衡部件包括至少一个绕组（２７，２８，３７，３８）形式的第一子部件，而电缆导体（３１）预定在电场平衡部件处连接到该高压绕组上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力机械，该电力机械包括一个磁性材料的铁芯和一个呈卷绕该铁芯第一部分的导电体形式的高压绕组。本专利技术也涉及上述电力机械的应用。
技术介绍
包括一个高压绕组的电力机械大量用于网络中的各种应用，用于传输和分配电力。这一类型的不转动机器的例子是变压器和电抗器。本文中的高压指超过1kV的电压。除了包括一个高压绕组外，已知的变压器也包括一个低压绕组，而通常高压绕组和低压绕组设置在一个磁性材料芯的周围。绝缘层常常由浸渍了油的纸制成。这些先有技术绝缘层的一个缺点是它们必须挺厚，以便令人满意地起作用。处理此种层的另一缺点是它有污染的危险。这些问题可以用固体绝缘层来避免。在公开号为No.WO 97/45847的国际专利申请中描述了一种带固体绝缘的变压器的例子。该变压器有一围绕磁性材料芯卷绕的电缆。该变压器解决了对环境有害的油的泄漏的问题。该同一技术可以用于制造其它不转动的电力机械，如电抗器。在许多情况下，待安置变压器的位置处相对缺少空间。这确实如此，例如在变压器待安置在一个人口稠密区域内或建筑物内的场合下，希望有一台体积不太庞大的变压器或一台其几何形状适合于可利用空间的变压器。这时该变压器例如可以安置在一个沿墙壁或屋顶下方的已有的电缆通道内。在许多情况下，也希望提供一台重量轻的变压器，例如当变压器待安置在台架上时。当电流分配到私人住所时，希望电压尽可能迟地逐步下降到普通电源，以使损失减到最小。通常，此时电压从10kV的量级逐步降到400伏。在许多国家中，习惯将此类变压器安置在台架顶端。但是，由于变压器的体积，有吹掉下来的危险，这会增加费用以及维护和修理工作。在这种情况下，也希望尽可能减小变压器的体积。在许多情况下，希望将一根电缆连接到上述变压器上的高压绕组上。这样一根电缆通常包括一个由绝缘体围绕的导体。将高压绕组连接在电缆上可以用许多不同的方法完成。但是，在连接期间避免高的电场是重要的，因为这些可以导致电击穿。因此，需要一台尺寸较小的或几何形状不同于目前使用的机械的电力机械，使得上述问题可以避免而同时当电缆连接于高压绕组时避免高电场。本申请人的瑞典专利申请0003037-9(尚未公开)中描述了一个解决许多上述问题的电力机械的例子，该专利参考合并于此。在本申请人的上述申请0003037-9中，电缆的连接是通过将电缆插入变压器的绝缘层之间从而将电缆导体连接在高压绕组上而实现的。当实现这样一种连接时会产生一个问题，就是在高压绕组终端和变压器的绝缘变为电缆绝缘(也就是在电缆终端中)的区域内可能产生高电场。为了控制电缆终端区中的电场，变压器的第一和第二绝缘层因此在电缆连接的区域中已设置所谓电晕保护层。这些层有一作为电场函数的非线性阻抗，而其作用是平衡电场。在某些用途中，例如在具有带高频下陡峭电压导致的高电压分布的用途中，但是，希望有一种对电晕保护层的替代方案。其理由是热量在这些层中累积，而同时电压分布因不同的频率而变化。因此，需要一种其设计不同于目前使用的机械的电力机械，使得上述问题也能在带有高频下陡峭电压导致的高压用途中避免。专利技术概要本专利技术的一个目的是提供一种解决至少一个上述问题的电力机械。本专利技术的另一目的是提供一种包括一个高压绕组的电力机械，该绕组可以有一个柔性的位置并可以连接一根这样的高压电缆，当该电力机械上外加一个高电压时，在该高压电缆中不产生高电场。本专利技术的另一目的是提供本专利技术的电力机械的使用。这些目的中的至少一个是利用附属的权利要求中的一种电力机械及其使用来达到的。按照本专利技术的一种电力机械包括一个磁性材料的芯、一个围绕该芯的固体电绝缘材料的第一绝缘层、一个围绕该第一绝缘层的第一部分的导电体形式的高压绕组、一个围绕该第一绝缘层的第二部分的电场平衡部件，以及一个围绕该高压绕组的电场平衡部件的固体电绝缘材料的第二绝缘层。该电场平衡部件包括至少一个绕组形式的第一子部件。一个电缆导体预定连接在电场平衡部件的高压绕组上。按照本专利技术的电力机械除了第一子部件外还包括一个绕组形式的第二子部件。在该机械只包括一个绕组的情况下，该机械做成当其连接在高压绕组上时围绕该铁芯和电缆导体两者。通过提供一个绕组形式的电场平衡部件，当将一根电缆连接在该机械上时，可以避免电击穿。通过使用一种固体绝缘材料，可以在该高压绕组和该铁芯之间有一个显著更小的距离。这可以制成一个比其它类型的绝缘材料显著更小的电力机械，或一种效率显著更高的机械。该绝缘层最好用聚合物管制成。这允许这些管通过一种良好确立的制造技术即挤压的连续工艺制造。或者是，该绝缘层可以直接向着铁芯挤压。利用电力机械如具有上述类型的绝缘层的变压器，如上所述，当连接一个导体时有时会产生高电场形式的问题。按照本专利技术的电力机械中的电场平衡部件能够在连接区域中控制电场，使得该电场不会变得太高，从而避免电击穿。这意味着变压器和电缆之间的连接显著地更安全，从而大大地减小电击穿的危险。该导电体最好沿相对于铁芯纵轴的基本上切线的方向卷绕铁芯。该铁芯最好有一基本上圆柱形，有利的是基本上圆形的圆柱形。这导致这些绝缘层优先地具有圆形截面。但是，为实用起见，铁芯的形状以及因此绝缘层的形状可以偏离该形状。铁芯有利地用多个铁片叠成，以避免铁芯中的涡流。按照本专利技术的电力机械最好具有这样卷绕的第一子部件，使其紧接第一绝缘层的外表面，而第二子部件这样卷绕，使其紧接第二绝缘层的内表面。因为绝缘层最好如上所述地具有圆形截面，所以这意味着两个子部件最好也有圆形截面。其次，可以提到，因为这两个绝缘层以彼此间隔的关系围绕铁芯配置，所以两个子部件也以彼此间隔的关系配置。这两个子部件最好具有相同的电位，它们每一个沿轴向拉开电场。按照一个实施例，按照本专利技术的一种电力机械中的第一和第二子部件每个在一端处连接到地线上。通过将这些子部件的一端连接到地线上，这些子部件的电位彼此相连，使得其电位沿该机械的纵向在同一位置中相等。按照另一实施例，所述第一和第二子部件每个在一端处连接到一高压绕组上。最好是，这两个子部件每个在第一端部处连接到地线连接件上，而在第二端部处连接到高压绕组上，以避免在两端处有大的电压导数。为了能够使用该电力机械，一个电缆导体必须连接到该高压绕组上。该高压绕组地连接到导电体上可以用许多不同方法完成。一个连接在高压绕组上的电缆导体最好的被一个电绝缘材料的第三绝缘层围绕。该导体部分安置在第一和第二绝缘层之间。也即是，最好安置在所述第一和第二子部件之间。当按照本专利技术的电力机械连接在交流电压上时，铁芯中有一个磁通量。该磁通量可以用于与一个电感性电场平衡部件连接来控制电场。在这种情况下，利用在磁场中产生的通过一个环路感应的电压。该电场平衡部件最好与该电力机械整体组合。按照一个实施例，该电场平衡部件不是与该电力机械组合，而是可以与电缆构成一个单元，当连接该电缆时，该单元被插入变压器。为了尽可能地用电感控制电场，所述第一和第二子部件的卷绕匝数最好相等。其次，按照本专利技术的一个优选实施例，所述第一和第二子部件的卷绕匝数这样选择，使得跨过每个子部件的感应电压与跨过高压绕组的感应电压相等。这意味着，高压绕组的卷绕匝数与两个子部件的卷绕匝数相等。因为铁芯中的磁通量对两个子部件是共用的，所以其中的每个匝将具有同样的匝电压。这导致连接区中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力机械，包括一个磁性材料的芯（１０）、一个围绕该芯的固体电绝缘材料的第一绝缘层（１４）、一个呈围绕该第一绝缘层的第一部分（１６）而卷绕的导电体形式的高压绕组（１７）、一个围绕第一绝缘层的第二部分（１８）而设置的电场平衡部分（１９），以及一个围绕该高压绕组和该电场平衡部件的固体电绝缘材料的第二绝缘层（２０），其中该电场平衡部件包括至少一个呈绕组（２７，２８，３７，３８）形式的第一子部件，其中电缆导体（３１）是用来在电场平衡部件处连接在该高压绕组上。

【技术特征摘要】
SE 2002-1-23 0200179-01.一种电力机械，包括一个磁性材料的芯(10)、一个围绕该芯的固体电绝缘材料的第一绝缘层(14)、一个呈围绕该第一绝缘层的第一部分(16)而卷绕的导电体形式的高压绕组(17)、一个围绕第一绝缘层的第二部分(18)而设置的电场平衡部分(19)，以及一个围绕该高压绕组和该电场平衡部件的固体电绝缘材料的第二绝缘层(20)，其中该电场平衡部件包括至少一个呈绕组(27，28，37，38)形式的第一子部件，其中电缆导体(31)是用来在电场平衡部件处连接在该高压绕组上。2.一种按照权利要求1的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(19)包括呈绕组(27，28，37，38)形式的第一和第二子部件。3.一种按照权利要求2的电力机械，其特征在于，第一子部件这样卷绕，使其邻接第一绝缘层(14)的外表面，而第二子部件这样卷绕，使其邻接第二绝缘层(20)的内表面。4.一种按照权利要求2或3的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的一端单个地连接在一地线连接件上。5.一种按照权利要求2或3的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的一端单个地连接在该高压绕组上。6.一种按照权利要求2或3的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件在第一端单个地连接到一地线连接件上，而在第二端单个地连接到高压绕组上。7.一种按照上述任何一项权利要求的电力机械，其特征在于，该电力机械还包括一个由电绝缘材料的第三绝缘层(32)包围的电缆导体(31)，所述电缆导体连接在高压绕组(17)上，并部分地配置在第一和第三绝缘层(14，20)之间。8.一种按照权利要求1的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(19)是电感性的。9.一种按照权利要求2～7中任何一项的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(19)是电感性的。10.一种按照权利要求9的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的绕组匝数是不同的。11.一种按照权利要求9或10的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件的绕组匝数是这样选择的，使得当一交流电压施加到该高压绕组上时，通过每个子部件感应的电压与通过高压绕组(17)的感应电压相等。12.一种按照权利要求2～7或9～11之一的电力机械，其特征在于，所述第一和第二子部件每个包括一根涂漆的电线(25，26)。13.一种按照权利要求1的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(34)是电容性的。14.一种按照权利要求2～7之一的电力机械，其特征在于，电场平衡部件(34)是电容性的。15.一种按照权利要求14...

【专利技术属性】
技术研发人员：S瓦尔德马松，
申请(专利权)人：ABB股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]