本發(fā)明總體性地涉及高壓應(yīng)用裝置。更特別地，本發(fā)明涉及一種包括第一和第二繞組的電感裝置。

背景技術(shù)：

在輸電系統(tǒng)中使用的電壓變得越來(lái)越高。已知將使用在600-1200kv范圍內(nèi)的電壓等級(jí)。

在這些等級(jí)下，所使用設(shè)備的尺寸巨大，在使用諸如變壓器之類(lèi)的電感裝置的情況下尤其如此。將在上述電壓等級(jí)下操作的變壓器可能如此巨大且笨重以致于難以運(yùn)輸。諸如繞組之類(lèi)的不同組件可能因而變得沉重。

因此需要限制尺寸。同時(shí)，絕緣能夠提供充分的絕緣也是重要的。通常通過(guò)使用纖維素和變壓器油來(lái)提供絕緣。

雖然上述問(wèn)題在高壓等級(jí)下是重要的，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是在較低電壓等級(jí)下這可能也是所關(guān)心的。

在jps62-126609中公開(kāi)了用以減小電感裝置的尺寸的一種方式。jps62-126609公開(kāi)了箔繞組變壓器，其中圍繞著高壓繞組提供低壓繞組。此外，高壓引線從在外繞組的中心的內(nèi)部高壓繞組引出。

在上述類(lèi)型的變壓器中，還必須提供對(duì)引線所穿過(guò)的繞組的屏蔽。提供此類(lèi)屏蔽的傳統(tǒng)方式是，通過(guò)在繞組的頂部和底部處提供作為兩個(gè)分離薄屏蔽環(huán)的屏蔽。然而，這樣電場(chǎng)就在屏蔽環(huán)處是不均勻且高的。

還必須在中心導(dǎo)線與其所通過(guò)的繞組之間提供絕緣。此絕緣可能難以設(shè)計(jì)。

絕緣的設(shè)計(jì)所面臨的一個(gè)問(wèn)題是上述屏蔽系統(tǒng)在絕緣中引起高介電蠕變應(yīng)力(dielectriccreepstress)。

絕緣的設(shè)計(jì)可能面臨的另一問(wèn)題是，如何設(shè)計(jì)該絕緣以使得其還能夠接收組裝力以及外部繞組上的短路力。

在這方面，存在對(duì)于解決上述問(wèn)題中的至少某些的改進(jìn)屏蔽的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有改進(jìn)屏蔽的緊湊型電感裝置。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)一種電感裝置來(lái)達(dá)到此目的，所述電感裝置包括：第一和第二同心繞組，其纏繞在電感裝置的中心軸線周?chē)?，其中第二繞組被放置在第一繞組外部，并且以兩個(gè)分離部分、即第一上部和第二下部來(lái)提供，

其中在第二繞組的第一和第二部分之間存在開(kāi)口，并且第一繞組具有通過(guò)所述開(kāi)口的第一繞組連接，

所述電感裝置還包括圍繞中心軸線并在第二繞組的上部和下部之間一直伸展的同心電屏蔽元件，所述屏蔽元件包括金屬屏蔽層。

本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。其提供了一種緊湊型且不那么笨重的電感裝置。此外，由于屏蔽元件從第二繞組的第一部分一直伸展到第二繞組的第二部分，所以在接近于第二繞組的任何部分的絕緣中不存在邊緣。從而，避免了絕緣中的高介電蠕變應(yīng)力(dielectriccreepstress)的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

下面將參考附圖來(lái)描述本發(fā)明，在所述附圖中：

圖1示意性地示出了變壓器，

圖2示意性地示出了穿過(guò)圖2中的變壓器的橫截面，

圖3示意性地示出了穿過(guò)在變壓器中使用的屏蔽元件的橫截面，

圖4示出了絕緣的各部分、屏蔽元件和屏蔽元件中的開(kāi)口的一部分處的繞組的橫截面圖，其中圍繞開(kāi)口的屏蔽元件的一部分是開(kāi)口對(duì)接部，以及

圖5示出了屏蔽元件的開(kāi)口對(duì)接部的詳細(xì)橫截面。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及一種可以在諸如高壓轉(zhuǎn)換器變壓器之類(lèi)的高壓應(yīng)用中使用的電感裝置，例如變壓器。作為示例，可以在超高壓ac(uhvac)和超高壓dc(uhvdc)應(yīng)用中使用該電感裝置，其中，ac電壓在750kv-1000kv的區(qū)域中，并且dc電壓可以在600-800kv范圍內(nèi)。

然而，必須強(qiáng)調(diào)的是，這僅僅是其中可以使用本發(fā)明的一個(gè)領(lǐng)域。

然后可以為電感裝置(諸如變壓器)裝配由第二繞組同心地圍繞的第一繞組。

此類(lèi)電感裝置的功率傳輸能力可能需要是高的，這進(jìn)而要求大絕緣距離和因此要求大繞組。

類(lèi)似于電壓器的電感裝置可能因此而變得笨重，其中影響該笨重性的一個(gè)因素因此是所需絕緣距離。然而可以減小該尺寸。減小尺寸的一個(gè)方式是，通過(guò)使到第一繞組的連接通過(guò)電感裝置的第二繞組的中心以物理方式抽出。

減小尺寸的一個(gè)方式因此是通過(guò)提供用于通過(guò)第二繞組的中間連接至第一繞組的第一繞組導(dǎo)體。

圖1示出了具有此類(lèi)實(shí)現(xiàn)的示意性變壓器的透視圖。圖2示出了圖1中的變壓器的示意性剖面圖。

如在圖1和2中可以看到的，變壓器tr具有圓筒形狀，并且包括纏繞在芯部c周?chē)亩鄠€(gè)物理繞組。在這里存在有第一內(nèi)繞組w1，并且在此第一繞組w1外部存在第二外繞組，該第二繞組是以兩個(gè)分離部分提供的：第一上部w2u和第二下部w2l。芯部c從而形成或限定中心軸線，第一繞組w1和第二繞組纏繞在該中心軸線周?chē)?，其中第二繞組纏繞在第一繞組w1外部。繞組可以被相互電感耦合。因此繞組圍繞著變壓器芯部c同心地提供。芯部的下端被連接到第一磁軛y1，并且上端被連接到第二磁軛y2。

第一上部w2u和第二下部w2l此外被同心靜電屏蔽元件sh分離，該同心靜電屏蔽元件sh從第二繞組的上部w2u向其下部w2l一直伸展。該屏蔽此外被電(galvanically)連接至第二繞組。從而，圍繞著中心軸線還同心地提供了靜電屏蔽元件。

此外，如在圖1和2中可以看到的，在此第一繞組w1的中間處提供了第一繞組連接w1c，即到第一繞組w1的電連接。第一繞組連接w1c還伸展或通過(guò)第二繞組的上部和下部w2u和w2l之間的開(kāi)口。屏蔽元件hs進(jìn)一步圍繞該開(kāi)口。在圍繞開(kāi)口的區(qū)域中，屏蔽sh提供有開(kāi)口對(duì)接部。該開(kāi)口對(duì)接部可以具有類(lèi)似于半個(gè)圓管(toroid)的形狀，其完全環(huán)繞所述孔。這意味著開(kāi)口對(duì)接部可以具有類(lèi)似于半圓形的剖面區(qū)域。

此外，可以以兩半或兩個(gè)部分提供屏蔽元件?？梢源嬖趶牡诙@組的上部w2u開(kāi)始伸展的上部shu和從第二繞組的下部w2l開(kāi)始伸展的下部shl。然后屏蔽元件的第一和第二部分可以在中心軸線的方向上在開(kāi)口處彼此相接。

通過(guò)以兩個(gè)部分提供屏蔽元件，簡(jiǎn)化了變壓器的組裝。

雖然在圖1和2中未示出，但在第一繞組w1、第二繞組與第一繞組連接w1c之間可以存在絕緣。于是通常還可以在屏蔽元件sh與第一繞組連接w1c之間的開(kāi)口中提供此類(lèi)絕緣。在芯部c與第一繞組w1之間也可以存在絕緣。此外可以在第二繞組的外部(即在背對(duì)中心軸線的側(cè)面上)以及圍繞著離開(kāi)變壓器tr的第一繞組連接w1c)提供絕緣。

通過(guò)第二繞組的上部w2u和w2l之間的開(kāi)口離開(kāi)變壓器tr的第一繞組連接w1c，這一上述實(shí)現(xiàn)具有提供更加緊湊的變壓器的優(yōu)點(diǎn)。因而，變壓器tr運(yùn)輸起來(lái)更為容易，并且搬運(yùn)起來(lái)也更為容易。這還提供了經(jīng)濟(jì)、具有低損耗和高可靠性的變壓器。此外，由于不均勻的絕緣系統(tǒng)，所以在軸向方向上從第一繞組w1(即經(jīng)由第一或第二磁軛y1和y2)取出的電壓具有比第一繞組連接w1c的電位顯著更低的電位。

然而，除非特別注意屏蔽的實(shí)現(xiàn)，否則可能發(fā)生與圍繞著第二繞組提供的絕緣相關(guān)聯(lián)的許多問(wèn)題。

通常地將發(fā)生的問(wèn)題中的一個(gè)是由不均勻電場(chǎng)引起的介電高蠕變應(yīng)力的問(wèn)題。

由于屏蔽元件sh在第二繞組的上部和下部w2u和w2l之間一直伸展這一事實(shí)，所以該屏蔽在第二繞組的上部和下部中的任一個(gè)處均不具有邊緣。因此這從介電觀點(diǎn)出發(fā)是有益的，因?yàn)殡妶?chǎng)是均勻的，并且可以避免高介電應(yīng)力。

與絕緣相關(guān)聯(lián)的另一問(wèn)題是繞組將被暴露于組裝力和短路力。這些可能使第二繞組的上部和下部w2u和w2l之間的絕緣設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。

本發(fā)明的一個(gè)變型涉及此該進(jìn)一步問(wèn)題。根據(jù)本變型，屏蔽元件sh擱置在第二繞組的下部w2l上，第二繞組的上部w2u擱置在屏蔽元件上。從而，屏蔽元件sh接收所有的組裝和短路力。由于屏蔽元件sh接收到所有力，所以在開(kāi)口中提供的用于在第二繞組與第一繞組導(dǎo)體w1c之間絕緣的絕緣并未接收到此力。因此，只須將此絕緣尺寸確定為用于提供良好的絕緣性質(zhì)。不需要考慮來(lái)自組裝和短路的力，這簡(jiǎn)化了絕緣的構(gòu)造。

圖3示意性地示出了穿過(guò)適合于接收第二繞組的上部的力的屏蔽元件sh的橫截面，該橫截面是在與圍繞孔的區(qū)域分開(kāi)的區(qū)域處截取的。

屏蔽元件包括被設(shè)計(jì)成接收并承受第二繞組的力的支撐材料層sum、圍繞支撐材料層sum的絕緣材料層inm和在支撐材料層sum與絕緣材料層inm之間的屏蔽材料層shm。支撐材料sum層或支撐層從而比屏蔽材料層shm或屏蔽層更厚，并且有利地比屏蔽層和絕緣材料層inm或絕緣層一起更厚。

支撐層可以由能夠承受力的材料制成。其因此可以有利地是絲繞玻璃纖維。

屏蔽層進(jìn)而被設(shè)計(jì)成用于具有良好的屏蔽能力。出于此原因，其可以是電絕緣材料的，諸如具有良好電傳導(dǎo)能力的金屬。因此其可以是鋁箔或鋁膜，這另外是輕質(zhì)的。從而還可以看到屏蔽必須是電屏蔽。

絕緣層可以是常規(guī)絕緣層，諸如一層纖維素。

此類(lèi)結(jié)構(gòu)具有承受機(jī)械力的良好能力。

上文提到了開(kāi)口對(duì)接部被成形為是具有圓形橫截面的圓管的半部分。這可以略微改變。

圖4示出了絕緣is的各部分、屏蔽元件shl的下部的開(kāi)口對(duì)接部ois的部分以及開(kāi)口區(qū)域中的第二繞組的下部w2l的一部分的橫截面圖。在圖5中更詳細(xì)地示出了開(kāi)口對(duì)接部ois的橫截面。

可以看到的是，開(kāi)口對(duì)接部ois不是完全圓形的，而是具有偏離圓形的彎曲部分。該彎曲部分此外從與中心軸線成直角地面向第一繞組w1的第一點(diǎn)fp向與中心軸線成直角地背對(duì)第一繞組w1的第二點(diǎn)sp伸展一百八十度。

此外，橫截面的彎曲部分的半徑r改變。半徑r在徑向向內(nèi)(即朝向第一繞組w1)的方向上比從變壓器徑向向外更高。

開(kāi)口對(duì)接部ois的結(jié)緣層inm此外從第一點(diǎn)朝著第二點(diǎn)sp伸展近似一百二十度。

開(kāi)口對(duì)接部ois的此實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)點(diǎn)，即相對(duì)于絕緣且尤其是在介電應(yīng)力的減小方面提供了進(jìn)一步改善。

其中本發(fā)明有利的一個(gè)明顯領(lǐng)域與高壓下的輸電相關(guān)，因?yàn)樵诖祟I(lǐng)域中尺寸限制是令人關(guān)心的。然而，尺寸限制在其它電壓范圍內(nèi)也可以是令人關(guān)心的。因此必須認(rèn)識(shí)到的是，本發(fā)明局不限于高壓應(yīng)用。此外，即使已相對(duì)于變壓器描述了本發(fā)明，應(yīng)知道的是，其可以在包括至少兩個(gè)同心繞組的任何電感裝置中實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)先前的討論顯而易見(jiàn)的是，可以用許多方式來(lái)改變本發(fā)明。

因此應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是本發(fā)明僅受到以下權(quán)利要求的限制。