静止感应设备制造技术

提供一种浪涌电压下绝缘性能优秀的静止感应设备，接线端侧上的线圈件被一个静电屏蔽绝缘层包围，以及线圈件和静电屏蔽绝缘层与另一个线圈件一起被另一个静电屏蔽绝缘层包围，从而形成有序的嵌套结构。每个静电屏蔽绝缘层包括一个由合成纤维板制成的电绝缘层和设在电绝缘层的内外侧上的第一和第二导电层。可调节每个静电屏蔽绝缘层的电容以控制浪涌电压下的电位分布。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及静止感应设备如变压器或电抗器，特别涉及其绕组的绝缘结构。变压器是包括一个或两个绕组的静止感应设备。变压器在用于电力传输的电力系统中被广泛地使用，并用于通过在等频电路之间电磁感应的应用来转换电流值和电压值。另外，电抗器由一个或多个绕组组成，并用于增加电路或电力系统的电感。一般地，在内部冷却模式中，有油冷却、气体冷却、液体冷却、和空气冷却，而在外部冷却模式中，有空气冷却、水冷却、和其它冷却形式。另外，在磁路中，有通过堆叠硅钢片形成的铁心和无铁心的空气心。在任何情况中，形成绕组的导电体部分具有不同的电压。导电体之间绝缘使用如用绝缘油和纤维绝缘材料的充油模式、充六氟化硫(SF6)气体的模式、树脂浇注模式、以及其它模式的绝缘模式。通常，这些绝缘模式包括绝缘性能互不相同的多种材料或层的复合。从一方面，为了增强整体绝缘性能，在常规的变压器或电抗器中，绝缘性能比固体低的绝缘介质部分如油、气体或形成为液体或气体的空气由固体绝缘层分割以减小绝缘介质部分中的距离。例如，如在日本电气工程协会(the Institute of Electrical Engineers of Japan)的“ElectricalEngineering Handbook”1988，第673-674页所述，常规的变压器构造为高压绕组、低压绕组、铁心和箱体之间的每个油层通过层间绝缘纸制成的绝缘间壁分隔。已公知通过减小油层宽度的距离能提高每单位距离油层的绝缘性能。即，通过层间绝缘纸制成的绝缘间壁分隔，油层宽度距离的减小不仅增强了绝缘强度而且增强了绕组间的绝缘性能，另外还能对绝缘部分形成的放电现象的发生有抑制效果，该放电现象可引起介质击穿。同样，在气体绝缘装置中，由巴邢定律可知，分隔气体部分用于每个气体层宽度的距离减小，从而增强介质击穿电场。此外，常规充油变压器中出现的绝缘问题涉及所谓“流动起电(flow electrification)”的起电现象。通常，在充油变压器中，油从绕组的较低部分流到其较高部分以用于冷却。当油与绝缘材料的表面接触时，在油和绝缘材料之间边界的附近发生电荷转移。另外，由油流动引起的转移电荷被带走而产生电荷分离。从而，使油和绝缘材料带相反极性的电荷。如果带电电荷积累在绝缘材料的表面上，沿油层或绝缘件的表面局部出现强电场，这导致异常绝缘。为了防止这种流动起电，防范措施有(1)利用电量随油流速度的减小而减少的特性，将油流速限制到某一极限值以下，以及(2)在油中加入添加剂以抑制电荷转移。日本未审技术申请公开No.(SHO)58-175618公开了一种技术，其中为了减小绝缘距离，绝缘纸被布置到圆柱形绕组之间以用绝缘纸作填充物。这利用了浸油固体绝缘层的绝缘性能比油层的绝缘性能高的事实。然而，由于其结构和制造的精确性，绕组表面上的不规则性是不可避免的，该精确性表示在使得绝缘纸与绕组紧密接触的实际中所遇到的困难。如果油层存在于绕组表面上，由于绝缘纸和油之间不同的介电常数，电场集中在油层中。另外，如上所述，由于油层比绝缘纸的绝缘性能差，所以形成不良的绝缘结构。从而，难于使绝缘纸显示其整体的绝缘性能。到目前为止，防止绝缘结构中缺点的方法被用于高压旋转电机中。对于大于1千伏的高压旋转电机的定子绕组，使用所谓“成型线圈”的绕组。其结构为多个绝缘涂敷的导体被捆扎并被合成树脂和云母的复合固体绝缘覆盖，并被嵌入铁心中的箱体内。在这些导体和固体绝缘之间和固体绝缘和铁心之间产生气隙，这是由例如在制造过程中、在开始/停止或在操作期间出现的应力或劣化所产生，其在绝缘上构成一个薄弱点并导致局部放电。在由Kaihatsusha(最初由H.Seuentz出版的”Herstellung der Wicklungen electrischer Maschinen”)出版的Hisayasu Mitsui等翻译的“Manufacturing and Maintenance ofElectric Coil”1990，第133页描述了防止这种情况的方法。即，所谓内部电晕屏蔽的半导体层被布置在固体绝缘内部以及固体绝缘和导体之间以相对于导体保持相同的电位，而所谓外部电晕屏蔽的半导体层被布置在固体绝缘外部以及固体绝缘和铁心之间以相对于铁心保持相同的电位。在此，半导体层被构造为相对于固体绝缘具有高的附着力，从而在半导体层和导体之间或在半导体层和铁心之间更易于形成气隙。因此，甚至如果在半导体层和导体之间或在半导体层和铁心之间形成气隙，也能降低气隙内的电场，从而抑制局部放电的发生并防止绝缘结构中薄弱点的出现。如果将其中垂直于电场作用方向延伸的固体绝缘表面被上述半导体材料覆盖的绝缘结构用于变压器或电抗器中，可防止绝缘性能的降低并可增强可靠性。用于变压器或电抗器的这样的绝缘结构是已经公开的，例如，在日本未审专利申请公开No.(HEI)10-6350或PCT国际公开No.WO97/45847中。然而，常规高压旋转电机被构造为在整个绕组中，使得绝缘具有相同的厚度，以及绝缘中的电场在绕组高压部分和低压部分有很大的不同。换句话说，在绝缘的低电场部分，需要更大的体积用于绝缘，以及存在增大导体和铁心空间系数的空间。另外，由于在高压旋转电机中的固体绝缘中复合有不同材料，当内应力出现时，在材料之间的边界面中的薄弱点处产生气隙以加速劣化，其缩短绝缘寿命。下面描述PCT国际公开No.WO97/45847。这涉及具有通过卷绕绝缘导体形成的绕组的变压器或电抗器，与固体电缆相似，绝缘导体包括同轴布置的第一半导体层、固体绝缘层和第二半导体层，沿此次序从内向外布置。该PCT国际公开说明导体之间的部分用由半导体层包围的固体绝缘来绝缘，从而整个电压由于具有高绝缘可靠性的固体绝缘层是可保持的。然而，在这种常规技术中，由于以下两个原因空间系数被减小，因此尺寸增加。一个原因是在提供到绕组之间或绕组和铁心之间的正常电压下需要不同绝缘特性的部分中，使用均匀的厚的绝缘层，其是用于经受浪涌电压期间的整个电压所必需的。第二个原因是使用的导体具有圆形断面从而在绕组外侧的绕组之间形成有气隙。另外，通常，在如在常规技术中固体绝缘的情况下，缺陷出现在固体绝缘层内绝缘形成的过程中。甚至如果固体绝缘中这样的缺陷是微小的从而难于通过测试来检测，在超过几十年的设备使用寿命期间，缺陷部分逐渐发展使设备使用寿命的缩短。在电应力中，变压器或电抗器除接收正常电压外，还接收由雷电冲击引起的雷电浪涌电压和如在断路器、隔离开关等类似器件中出现的断开/闭合冲击的浪涌电压。如在由Corona Co.，ltd出版的(最初由John Wiley&Sons，Inc.出版的L.F.Blume等的TransformerEngineering”1951，第444页)，Fumio Aoki翻译的“TransformerEngineering”1972中所述，在浪涌电压下，绕组的电压分布与正常电压分布不同，以及在构成绕组最高电压部分的线路端部和接地端或形成最低电压部分的串联端部，共享的电压增加，从而增强绝缘是必要的。使得电压分布更均匀的一种方法包括提供在与线路端部处的线圈相邻的状态下形成线路电位的电导体的静电片，以及还包括在与接地端或串联端处的线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括绕组的静止感应设备，绕组由多个线圈件和包围所述线圈件的多个静电屏蔽绝缘层组成，其中每个所述静电屏蔽绝缘层包括电绝缘层、位于所述电绝缘层的内表面侧上的第一导电层、和位于所述电绝缘层的外表面侧上的第二导电层，以及一个或多个所述线圈件被所述静电屏蔽绝缘层之一包围以构成一个线圈／屏蔽组合，而构成所述线圈／屏蔽组合的所述线圈件之外的所述线圈件和所述线圈／屏蔽组合被所述一个静电屏蔽绝缘层之外的所述静电屏蔽绝缘层包围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括绕组的静止感应设备，绕组由多个线圈件和包围所述线圈件的多个静电屏蔽绝缘层组成，其中每个所述静电屏蔽绝缘层包括电绝缘层、位于所述电绝缘层的内表面侧上的第一导电层、和位于所述电绝缘层的外表面侧上的第二导电层，以及一个或多个所述线圈件被所述静电屏蔽绝缘层之一包围以构成一个线圈/屏蔽组合，而构成所述线圈/屏蔽组合的所述线圈件之外的所述线圈件和所述线圈/屏蔽组合被所述一个静电屏蔽绝缘层之外的所述静电屏蔽绝缘层包围。2.根据权利要求1所述的静止感应设备，其中，所述电绝缘层是复合绝缘层，其包括具有连续微小空隙的固体材料和填充所述空隙的流体。3.根据权利要求1所述的静止感应设备，还包括层间绝缘层，用于覆盖所述第一导电层的外表面侧和所述第二导电层的内表面侧的至少一个。4.根据权利要求1所述的静止感应设备，其中，所述静电屏蔽绝缘层的所述第一和第二导电层分别被连接到在所述静电屏蔽绝缘层的内部和外部的所述线圈件上。5.根据权利要求1所述的静止感应设备，其中，所述第二导电层的电位被置为等于与带有所述第二导电层的所述静电屏蔽绝缘层的外侧相邻的所述静电屏蔽绝缘层的所述第一导电层的电位。6.根据权利要求4所述的静止感应设备，其中，所述第一导电层被连接到与其内侧相邻的所述线圈件的中间电位部分上，而所述第二导电层被连接到与其外侧相邻的所述线圈件的中间电...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤惠一，辻考誠，长谷川武敏，细川登，石川清之，鸟羽靖雄，吉住安二，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]