專利名稱：電力變壓器/電抗器的制作方法
按照第一方面，本發(fā)明涉及一種電力變壓器／電抗器。
在電能的傳輸和分配期間，離不開變壓器，其任務(wù)是在兩個(gè)或多個(gè)電力系統(tǒng)之間進(jìn)行電能的變換，所述的電力系統(tǒng)一般具有不同的電壓等級(jí)。具有工作范圍從幾伏安到1000MVA的變壓器。關(guān)于電壓范圍，可以高達(dá)目前使用的最高的傳輸電壓。為了在電力系統(tǒng)之間傳輸電能，使用了電磁感應(yīng)。
在傳輸電能時(shí)，也使用電抗器作為重要部件，例如用于相位補(bǔ)償和濾波。
作為本發(fā)明的對(duì)象的變壓器／電抗器屬于所謂的電力變壓器／電抗器，其額定容量從100KVA到1000MVA以上，額定電壓從3-4kV到甚高傳輸電壓。
一般地說，電力變壓器的主要任務(wù)是在兩個(gè)或多個(gè)電力系統(tǒng)之間進(jìn)行電能的交換，所述電力系統(tǒng)大部分具有相同頻率的不同的電壓。
常規(guī)的電力變壓器／電抗器包括一變壓器鐵心，下文稱作鐵心，最好由定向的層疊鋼片制成，所述鋼片一般由硅鐵制成。鐵心包括由磁軛相連的幾個(gè)鐵心柱。圍繞鐵心柱設(shè)置有幾個(gè)繞組，一般被稱為一次繞組、二次繞組和控制繞組。關(guān)于電力變壓器，這些繞組實(shí)際上總是同心設(shè)置的，并沿著鐵心柱的長(zhǎng)度分布。
有時(shí)可以使用其它類型的鐵心結(jié)構(gòu)，例如被包括在所謂的殼式變壓器中的或者被包括在環(huán)形鐵心變壓器中的鐵心結(jié)構(gòu)。這些鐵心結(jié)構(gòu)的例子例如在DE 40414中描述了。鐵心可以由常規(guī)的可磁化材料制成，例如上述的定向鋼片，或者由其它可磁化的材料制成，例如鐵氧體、無定形材料、金屬絲或金屬帶。當(dāng)用于電抗器時(shí)，如同熟知的，可以不包括所述可磁化鐵心。
上述的繞組由一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)線圈構(gòu)成，并包括串聯(lián)連接的許多匝。每個(gè)線圈的各匝一般被連接成一個(gè)幾何上連續(xù)的單元，在物理上和其余線圈分開。
一方面，在線圈／繞組內(nèi)的絕緣系統(tǒng)，在另一方面，在線圈／繞組和其它金屬零件之間的絕緣系統(tǒng)，一般由固體纖維素或在各個(gè)導(dǎo)電元件外部的并最靠近其的固態(tài)纖維素或基于漆的絕緣材料構(gòu)成，它們作為固態(tài)纖維素絕緣和液態(tài)的絕緣可能還有氣態(tài)的絕緣。用這種方式，具有絕緣的繞組以及可能具有的支柱部件是大的處于高的電場(chǎng)強(qiáng)度下的體積，所述高的電場(chǎng)強(qiáng)度存在于變壓器的有源電磁部件內(nèi)或者有源電磁部件周圍。為了能夠預(yù)先確定出現(xiàn)的介電負(fù)荷并獲得具有最小的電擊穿危險(xiǎn)的尺寸，需要具有關(guān)于絕緣材料的性能的淵博知識(shí)。創(chuàng)造一種不改變或者不影響絕緣性能的周圍環(huán)境也是重要的。
目前對(duì)于高壓的常規(guī)電力變壓器／電抗器的最普通的外部絕緣系統(tǒng)包括一構(gòu)成固態(tài)絕緣的纖維素材料和構(gòu)成液態(tài)絕緣的變壓器油。變壓器油基于所謂的礦物油。
除去相當(dāng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)之外，常規(guī)的絕緣系統(tǒng)還需要專門的制造方法，以便取得絕緣系統(tǒng)的好的絕緣性能。該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有低的濕氣含量，在絕緣系統(tǒng)中的固體應(yīng)當(dāng)很好地被周圍液體浸漬，并且在所述固體中含有氣穴的危險(xiǎn)必須最小。因此，在制造期間，在把制成的具有繞組的鐵心置于箱體內(nèi)之前必須對(duì)制成的鐵心進(jìn)行專門的干燥處理。在置于箱體并被密封之后，在箱體被沖油之前通過專門的真空處理抽空箱體內(nèi)的全部空氣。這種處理構(gòu)成總的制造時(shí)間的基本部分，同時(shí)，需要大量的工程資源。
因?yàn)樗龅奶幚硇枰耆槌鰵怏w以便獲得幾乎絕對(duì)真空，所以包圍變壓器的殼體或箱體必須被設(shè)計(jì)成總體真空的結(jié)構(gòu)，這帶來材料和制造時(shí)間的額外消耗。
此外，現(xiàn)場(chǎng)安裝也要求反復(fù)的真空處理，每當(dāng)變壓器被打開進(jìn)行某些測(cè)量或檢查時(shí)，都必須重復(fù)這種處理。
已經(jīng)證明，通過生產(chǎn)用于開頭所述的由高壓絕緣的導(dǎo)體制成的電力變壓器／電抗器的繞組，所述導(dǎo)體具有類似于用于電力傳輸?shù)碾娎|的那種固態(tài)絕緣，就能夠獲得許多優(yōu)點(diǎn)。
用于本發(fā)明的絕緣導(dǎo)體或電纜是柔性的，其在WO 97／45919和WO97／45847中被詳細(xì)說明了。這種絕緣導(dǎo)體或有關(guān)的電纜的附加說明可以參見WO 97／45918，WO 97／45930和WO 97／45931。
因而，在按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，繞組最好是相應(yīng)于具有固態(tài)擠壓絕緣的電纜，即目前用于配電的那種電纜的類型的，例如XLPE電纜或具有EPR絕緣的電纜。這種電纜包括由一股或幾股導(dǎo)體構(gòu)成的內(nèi)部導(dǎo)體，包圍所述導(dǎo)體的內(nèi)半導(dǎo)體層，包圍內(nèi)部半導(dǎo)體層的固態(tài)絕緣層，以及包圍所述絕緣層的外部半導(dǎo)體層。這種電纜是柔性的，在這種應(yīng)用中，這是一個(gè)重要的性能，因?yàn)橛糜诎凑毡景l(fā)明的結(jié)構(gòu)的技術(shù)主要基于繞組系統(tǒng)，其中繞組由在裝配期間被彎曲的電纜構(gòu)成。XLPE電纜的柔性一般相應(yīng)于30mm直徑的電纜具有大約20cm的曲率半徑，以及80mm的電纜具有大約65cm的曲率半徑。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“柔性”用來表示繞組可以被彎曲得下至曲率半徑的數(shù)量級(jí)是電纜直徑的4倍，最好是電纜直徑的8到12倍。
繞組應(yīng)當(dāng)被這樣構(gòu)成，使得即使在其被彎曲以及在操作期間經(jīng)受熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力時(shí)仍然保持其性能。在這個(gè)意義上，重要的是，各層保持其相互之間的粘附。其中層的材料性能是決定性的，尤其是它們的彈性和相對(duì)熱膨脹系數(shù)。例如在XLPE電纜中，絕緣層由交聯(lián)的低密度聚乙烯構(gòu)成，半導(dǎo)體層由其中混合有碳黑和金屬顆粒的聚乙烯制成。由于溫度波動(dòng)而引起的體積變化完全被電纜半徑的改變所吸收，因?yàn)橄鄬?duì)于這些材料的彈性，層的熱膨脹系數(shù)之間相當(dāng)小的差別，可能發(fā)生半徑的增大，但是不破壞層之間的粘附。
上述的材料的組合應(yīng)當(dāng)認(rèn)為只是例子而已。滿足規(guī)定條件以及半導(dǎo)體條件，即電阻率范圍為10-1-106Ω．cm，例如1-500Ω．cm或10-200Ω．cm，的其它組合自然也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
絕緣層可以例如由固態(tài)熱塑材料制成，例如低密度聚乙烯(LDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，聚丙烯(PP)，聚丁烯(PB)，聚甲基戊烯(“TPX”)，交聯(lián)材料例如交聯(lián)聚乙烯(XLPE)，或橡膠例如乙丙橡膠(EPR)或硅橡膠。
內(nèi)外半導(dǎo)體層可以由相同的基本材料制成，但是其中混合有導(dǎo)電顆粒，例如碳黑或金屬粉末。
這些材料的機(jī)械性能，尤其是熱膨脹系數(shù)，受其中是否混入碳黑或金屬粉末的影響相當(dāng)小，至少在為達(dá)到按照本發(fā)明所需的導(dǎo)電率時(shí)攙入必需的碳黑或金屬粉末之比例情況下影響相當(dāng)小。這樣，絕緣層和半導(dǎo)體層就具有基本相同的熱膨脹系數(shù)。
乙烯乙酸乙烯酯共聚物／腈橡膠(EVA／NBR)，丁基嫁接的聚乙烯，乙烯丁基丙烯酸鹽共聚物(EBA)和乙烯乙烷基丙烯酸鹽共聚物(EEA)也可以作為構(gòu)成半導(dǎo)體層的合適的聚合物。
即使應(yīng)用不同類型的材料作為各層的基底材料時(shí)，需要使其熱膨脹系數(shù)基本相同。上述所列的材料的組合便能滿足這種要求。
上面所列材料具有相當(dāng)好的彈性，具有E＜500MPa的彈性模量，最好＜200MPa。所述彈性對(duì)于沿彈性的徑向吸收層中材料的熱膨脹系數(shù)之任何微小的差別是足夠的，因而不會(huì)發(fā)生斷裂或任何其它的破壞，使得各層不會(huì)相互分離。在各層中的材料是有彈性的，并且各層之間的黏附力至少和最弱的材料中的黏附力的大小相同。
兩個(gè)半導(dǎo)體層的導(dǎo)電率足以基本上均衡沿著每層的電位。外半導(dǎo)體層的導(dǎo)電性足夠高以嚴(yán)密地封閉電纜內(nèi)部的電場(chǎng)，但是不會(huì)由于沿著層的縱向感應(yīng)的電流而產(chǎn)生大的損耗。
因而，兩個(gè)半導(dǎo)體層的每一層基本上形成一個(gè)等位面，并且這些層基本上封閉它們之間的電場(chǎng)。
當(dāng)然，沒有理由阻止在絕緣層內(nèi)設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)附加的半導(dǎo)體層。
在常規(guī)的油絕緣的變壓器中，由鐵心損耗和繞組產(chǎn)生的熱量借助于油散發(fā)。因此，油必須通過繞組組件以合適的路徑循環(huán)，并且然后被冷卻。油可以通過繞組被強(qiáng)制循環(huán)，但是許多制造者使用自循環(huán)。在自冷的變壓器中，油流入變壓器箱體的底部，接著在通過繞組期間被加熱。熱的油通過箱體的上部離開并在散熱器或冷卻劑中被冷卻。
通過美國(guó)專利文件1481585還已經(jīng)得知把繞組澆鑄在混凝土中。在這種情況下，繞組由所謂的高壓電纜制成，繞組的鐵心由油浸紙或涂有漆或清漆的紡織材料絕緣，并且其中電纜用鉛包覆。然而，按照這個(gè)1919年申請(qǐng)的專利，具有所述類型的絕緣的和相當(dāng)剛性的金屬屏蔽的電纜實(shí)際上不能適應(yīng)在變壓器繞組中所需的曲率半徑和彎曲力。絕緣被破壞、隨后發(fā)生電擊穿的危險(xiǎn)是大的。熱變化(熱膨脹)和其它機(jī)械力容易在絕緣中產(chǎn)生空隙，這些空隙成為電擊穿的起點(diǎn)，或者被立即擊穿，或者在氣體容積中通過局部放電的影響之后被擊穿。此外，在那時(shí)，術(shù)語(yǔ)“高壓”指的是幾十kV，額定容量為幾個(gè)MVA的電壓，因而，所述的電纜根本不能用于現(xiàn)在所稱的“高壓”相關(guān)的電壓及運(yùn)作水平。
利用其它的繞組結(jié)構(gòu)，繞組在很大程度上被水平流動(dòng)的油冷卻，油的流動(dòng)需要借助于擋板被控制。對(duì)于較小的變壓器，油的冷卻是簡(jiǎn)單的。變壓器的箱體壁可以配備往返的冷卻肋，這樣將提供足夠的冷卻表面，使油向下流過箱體壁。隨著變壓器容量的增加，每個(gè)單元表面的損耗也增加，必須進(jìn)行更有效的冷卻。對(duì)于容量范圍直到幾十MAV的變壓器，通常使用使油自循環(huán)的散熱器。大的變壓器通常配備有帶循環(huán)泵和風(fēng)扇的小型冷卻器，也可以利用水冷代替風(fēng)冷。
本發(fā)明的目的在于解決上述問題。本發(fā)明的這個(gè)目的是利用權(quán)利要求1所述的電力變壓器／電抗器實(shí)現(xiàn)的，按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器包括至少一個(gè)繞組，其一般被設(shè)置在各種幾何構(gòu)型的可磁化的鐵心周圍。為了使下面的說明簡(jiǎn)明，下面使用“繞組”這個(gè)表述。繞組包括至少一個(gè)電導(dǎo)體，一圍繞所述電導(dǎo)體的第一半導(dǎo)體層，一圍繞第一半導(dǎo)體層設(shè)置的絕緣層，和一圍繞絕緣層設(shè)置的第二半導(dǎo)體層。此外，繞組還被封閉在充有液體的箱體內(nèi)，所述液體用于冷卻。
當(dāng)繞組利用上述方式構(gòu)成時(shí)，電場(chǎng)將被封閉，這帶來的主要優(yōu)點(diǎn)是，在繞組外部的線圈之端部區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)將接近于0，因而繞組外部的電場(chǎng)不需要被控制。換句話說，電場(chǎng)已經(jīng)利用這種方式被控制。這意味著在鐵心內(nèi)部以及在線圈端部或者在它們之間的過渡區(qū)域，都沒有電場(chǎng)的集中。而且變壓器／電抗器的冷卻被實(shí)現(xiàn)了。
因此，如果第一半導(dǎo)體層的電位基本上等于導(dǎo)體的電位，則將具有一個(gè)另外的優(yōu)點(diǎn)。
在至此的連接中，如果提供第二半導(dǎo)體層用于基本上形成一個(gè)圍繞導(dǎo)體的等位面，將具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
因此，如果電力變壓器／電抗器之繞組的至少兩個(gè)相鄰層具有基本上相等的熱膨脹系數(shù)，將獲得另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這樣，當(dāng)這些層經(jīng)受溫度變化時(shí)，在繞組中不會(huì)發(fā)生斷裂。
在這方面，如果導(dǎo)體導(dǎo)體包括許多線股，并且至少一些線股互相電接觸，則是有利的。
在這方面，如果所述的3層之每一層基本上沿著整個(gè)接觸表面直接和相鄰的層相連，則更加有利。
在這方面，如果繞組由電纜制成，最好由高壓電纜制成，則更加有利。
在這方面，如果高壓電纜被定為導(dǎo)電面積在80-3000mm2之間，并且電纜的外經(jīng)在20-250mm之間，則更加有利。
在這方面，如果高壓電纜包括金屬屏蔽或外殼將是有利的。
在這方面，如果絕緣的導(dǎo)體或高壓電纜是柔性的，則具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
在這方面，如果這些層被設(shè)置得即使在絕緣的導(dǎo)體或高壓電纜被彎曲時(shí)也相互粘結(jié)，將是有利的。
使用這種電纜意味著經(jīng)受高的電負(fù)荷的電力變壓器／電抗器的區(qū)域被局限于電纜的固態(tài)絕緣內(nèi)。變壓器／電抗器的其余部分只經(jīng)受高壓范圍內(nèi)的非常適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)強(qiáng)度。此外，使用這種電纜意味著在說明本發(fā)明的技術(shù)背景時(shí)所述的幾個(gè)問題得以消除。本絕緣是非常簡(jiǎn)單的。和常規(guī)的電力變壓器／電抗器相比，制造時(shí)間被大大縮短。繞組可以單獨(dú)制造，因而，電力變壓器／電抗器可以最后在運(yùn)行地點(diǎn)組裝。
不過，使用這種電纜帶來必須回答的新的問題。在電纜中或在電纜的兩端附近，外部半導(dǎo)體層必須直接接地，使得在正常運(yùn)行電壓期間以及在瞬變電壓期間產(chǎn)生的電負(fù)荷之主要部分只由電纜的固態(tài)絕緣負(fù)擔(dān)。所述的層和這些直接接地形成一閉合電路其中在操作期間被感應(yīng)一電流。為了使在層中的電阻損失可以被忽略，層的電阻率必須足夠高。
除去這種磁感應(yīng)電流之外，由于在電纜的兩端直接接地，一電容電流將通過所述的層。如果層的電阻率被這樣選擇，使得其足夠高，該電容電流將成為被如此限定，使得在交流電壓的一個(gè)周期期間，層的部分的電位可偏離地電位如此之多，使得除去繞組的固態(tài)絕緣之外，電力變壓器／電抗器的其它區(qū)域承受一電負(fù)荷。通過使半導(dǎo)體層的幾個(gè)點(diǎn)直接接地，最好每匝繞組有一個(gè)點(diǎn)，將確保整個(gè)外層處于地電位上，如果層的導(dǎo)電率足夠高，則能消除所述問題。
所述外層每匝的一個(gè)點(diǎn)接地可以這樣實(shí)現(xiàn)使接地點(diǎn)位于繞組的一個(gè)母線上，沿著繞組的軸向長(zhǎng)度電氣地連接接地點(diǎn)，并把接地點(diǎn)直接和一導(dǎo)電的接地軌電氣相連，然后把接地軌和公共地電位相連。
為了把外層中的損耗保持盡可能低，層的電阻率需要如此之高，使得可能要求每匝具有多個(gè)接地點(diǎn)。繞組的每匝外層上的接地點(diǎn)之?dāng)?shù)量可以選擇，不過，每匝的接地點(diǎn)的數(shù)量是相等的。以和上述一個(gè)接地點(diǎn)接地的相同的方式，這些接地點(diǎn)可以位于繞組的一個(gè)母線上，沿著繞組的軸向長(zhǎng)度電氣地連接這些接地點(diǎn)，并把接地點(diǎn)直接和導(dǎo)電的接地軌電氣相連，然后把接地軌和公共地電位相連。不過，可以以這樣的方式選擇接地點(diǎn)，使得在對(duì)接地軌的連接中沒有任何磁感應(yīng)電流。為了確保實(shí)現(xiàn)上述要求，接地點(diǎn)和接地軌之間的連線應(yīng)當(dāng)按照優(yōu)選實(shí)施例通過鐵心或磁軛。
在極端的情況下，繞組可能經(jīng)受瞬變過電壓，該過電壓是如此之快，使得外部半導(dǎo)體層的部分達(dá)到這樣一個(gè)電位，以致除去電纜絕緣之外，電力變壓器／電抗器的其它區(qū)域也經(jīng)受不希望的電負(fù)荷。為了阻止這種情況出現(xiàn)，對(duì)于繞組的每一匝，在所述層和地之間可以連接幾個(gè)非線性元件，例如火花間隙、氣體二極管、齊納二極管或壓敏電阻。通過在外部半導(dǎo)體層和地之間連接一電容器，也能阻止出現(xiàn)任何不希望的電負(fù)荷。電容器在50Hz下也減少電壓負(fù)荷。這些接地原理在下面被稱為“間接接地”。
被單獨(dú)接地的接地軌可以通過以下方式和地相連1非線性元件，例如火花間隙或氣體二極管；2和電容器并聯(lián)的線性元件；3電容器；或者這些方案的組合。
如果所述液體是不導(dǎo)電液體，則獲得一種按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器之有利的實(shí)施例。
在這方面，如果不導(dǎo)電的液體是絕緣油，則是有利的。
如果所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)?shù)停詈胑小于等于10，則獲得一種按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器之有利的實(shí)施例。
如果所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)高，最好e大于10，則獲得一種按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器之另一個(gè)有利的實(shí)施例。
在這方面，如果第二半導(dǎo)體層通過每個(gè)繞組的兩端或兩端附近接地，并且兩端之間的其它點(diǎn)被直接接地將是有利的。
如果所述液體是低導(dǎo)電率液體，則獲得一種按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器之有利的實(shí)施例。
在這方面如果低導(dǎo)電率液體具有在1和100000Wm之間的特定電阻率r，則是有利的。
因此，如果低導(dǎo)電率液體具有在10和10000Wm之間的特定電阻率r，則獲得另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
因此，如果低導(dǎo)電率液體由水構(gòu)成，則是有利的。
如果所述的層由耐水系材料(water tree resistant material)制成，則獲得一種按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器之有利的實(shí)施例。水樹(water tree)是在暴露于濕氣的某類聚合物材料中的一種老化現(xiàn)象，其可以引起絕緣的電擊穿。
按照本發(fā)明，如果圍繞第二半導(dǎo)體層設(shè)置不透水層，則獲得另一種按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器之有利的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，如果低導(dǎo)電率液體由有機(jī)極性液體構(gòu)成，則獲得另一種按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器之有利的實(shí)施例。
因此，如果有機(jī)極性液體由乙烯乙二醇，丙烯乙二醇，乙烯碳酸鹽，或丙烯碳酸鹽組成，則是有利的。
因此，如果有機(jī)極性液體添加有用于調(diào)節(jié)液體的導(dǎo)電能力的添加劑，則更加有利。
因此，如果所述添加劑由四元銨鹽組成，則是有利的。
按照本發(fā)明，如果所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)?shù)?，最好e小于或等于10，則可以獲得一個(gè)有利的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，如果所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)高，最好e大于10，則可以獲得電力變壓器／電抗器之另一個(gè)有利的實(shí)施例。
因此，如果箱體呈具有環(huán)形橫截面的圓柱形，則是有利的。
因此，如果所述箱體具有和液體接觸的n(n≥2)的導(dǎo)電部件，則具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所述導(dǎo)電部件被電絕緣材料隔開，并把其中的每一個(gè)直接接地，在第二半導(dǎo)體層和所述導(dǎo)電部件之間實(shí)現(xiàn)所述電連接。
按照本發(fā)明，如果箱體由被n個(gè)絕緣的中間扇部分隔開的導(dǎo)電扇形部分構(gòu)成，則可以獲得電力變壓器／電抗器之一個(gè)有利的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，如果箱體由電絕緣材料制成，所述n個(gè)導(dǎo)電部件由導(dǎo)電材料制成的n個(gè)電極構(gòu)成，并被設(shè)置在箱體的內(nèi)部和所述液體接觸，則可以獲得電力變壓器／電抗器之另一個(gè)有利的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，如果通過至少一個(gè)繞組的至少一匝使n個(gè)點(diǎn)(n≥2)直接接地，則可以獲得電力變壓器／電抗器之另一個(gè)有利的實(shí)施例。
因此，如果n個(gè)直接接地點(diǎn)以這樣的方式接地，使得n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接，把磁通劃分為n份，以便減少由接地產(chǎn)生的損耗，則是有利的。
因此，如果繞組包圍一個(gè)橫截面積A，而且，如果每個(gè)繞組匝的圓周具有長(zhǎng)度l，其中在n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接把所述橫截面積A劃分為n個(gè)子面積A1，A2……An，使得A=Σi=1nAi]]>并且把所述長(zhǎng)度l劃分為n段l1，l2，……ln，使得l=Σi=1nli]]>并且在n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接以這樣的方式構(gòu)成，使得每段l1的端部以這樣的方式電連接，使得只有子面積Ai被所述電連接和所述的段li構(gòu)成的環(huán)所包圍，并且滿足條件φiφ=lil]]>其中fi是通過子面積Ai的磁通，則具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
因此，當(dāng)在鐵心的整個(gè)橫截面上磁通密度B為恒定時(shí)，如果在n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接以這樣的方式設(shè)置，使得滿足條件AiA=lil]]>則是有利的。
因此，如果第二半導(dǎo)體層在每個(gè)繞組的兩端之間的至少一個(gè)點(diǎn)被間接接地，則具有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
按照本發(fā)明，如果間接接地借助于連接在第二半導(dǎo)體層和地之間的一個(gè)電容器實(shí)現(xiàn)，則獲得電力變壓器／電抗器之一個(gè)有利的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，如果間接接地借助于一具有非線性電壓電流特性的并被連接在第二半導(dǎo)體層和地之間的元件實(shí)現(xiàn)，則獲得電力變壓器／電抗器之另一個(gè)有利的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，如果間接接地借助于一被連接在第二半導(dǎo)體層和地之間的，并且包括一具有非線性電壓電流特性的并和一個(gè)電容器并聯(lián)之元件的電路實(shí)現(xiàn)，則獲得電力變壓器／電抗器之另一個(gè)有利的實(shí)施例。
因此，如果間接接地借助于一上述方案的組合來實(shí)現(xiàn)，則是有利的。
因此，如果該具有非線性電壓電流特性的元件由火花間隙、充氣二極管、齊納二極管或壓敏電阻構(gòu)成，則具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
按照本發(fā)明，如果所述電力變壓器／電抗器包括一由其導(dǎo)磁率比空氣之導(dǎo)磁率高的材料制成的鐵心，將獲得所述電力變壓器／電抗器之一個(gè)有利的實(shí)施例。
按照本發(fā)明，如果所述電力變壓器／電抗器沒有一由其導(dǎo)磁率比空氣的導(dǎo)磁率高的材料制成的鐵心，將獲得所述電力變壓器／電抗器之一個(gè)有利的實(shí)施例。
其中，如果繞組是柔性的，并且如果所述層相互粘結(jié)，則是有利的。
因此，如果所述層由這樣的材料構(gòu)成，則具有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所述材料具有這樣的彈性，并且在熱膨脹系數(shù)之間具有這樣的關(guān)系，使得在運(yùn)行期間，由溫度變化引起的層之體積的變化可以被材料的彈性吸收，以便使這些層保持其間的相互接觸，而不管在運(yùn)行其間發(fā)生的溫度變化。
因此，如果所述層中的材料具有高的彈性，則是有利的。
下面通過參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
圖1表示一高壓電纜的截面圖；圖2示意地表示按照本發(fā)明之電力變壓器／電抗器的第一實(shí)施例；圖3示意地表示按照本發(fā)明之電力變壓器／電抗器的第二實(shí)施例；圖4示意地表示按照本發(fā)明之電力變壓器／電抗器的第三實(shí)施例；圖5是每匝具有3個(gè)接地點(diǎn)的繞組的透視圖，所述繞組被包括在按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器中；圖6是每匝具有1個(gè)直接接地點(diǎn)和兩個(gè)間接接地點(diǎn)的繞組的透視圖，所述繞組被包括在按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器中；以及圖7a和7b分別表示用于實(shí)現(xiàn)間接接地的不同的元件。
圖1是高壓電纜10的截面圖。所述電纜在傳統(tǒng)上用于輸送電功率。所示的高壓電纜10例如可以是沒有外殼和屏蔽的標(biāo)準(zhǔn)的145kVXLPE電纜。高壓電纜10包括一電導(dǎo)體，電導(dǎo)體可以包括一個(gè)或幾個(gè)線股12，它們具有圓形截面，并由銅(Cu)制成。這些線股12被設(shè)置在高壓電纜10的中部。在線股12的周圍，設(shè)置有一第一半導(dǎo)體層14。在第一半導(dǎo)體層14的周圍，設(shè)置一絕緣層16，例如XLPE絕緣。在絕緣層16的周圍，設(shè)置一第二半導(dǎo)體層18，所述3層被這樣設(shè)置，使得即使電纜被彎曲時(shí)，它們也相互粘結(jié)在一起。所示的電纜是柔性的，并且在電纜的整個(gè)壽命期間都保持這個(gè)特性。
圖2是按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器的第一實(shí)施例的示意圖。電力變壓器／電抗器100包括至少一個(gè)繞組(未示出，參看圖4和圖5)，所述繞組例如由圖1所示的高壓電纜10制備。所述繞組被封閉在充有液體的箱體102內(nèi)。在圖2所示的實(shí)施例中，箱體102由4個(gè)導(dǎo)電部件1041，1042，1043，1044構(gòu)成。在這種情況下，導(dǎo)電部件由導(dǎo)電扇形部分1041，1042，1043，1044構(gòu)成，它們和箱體102內(nèi)的液體接觸。導(dǎo)電扇形部分1041，1042，1043，1044由電絕緣材料分開，在這種情況下，電絕緣材料呈4個(gè)絕緣的中間扇形部分1061，1062，1063，1064的形狀。導(dǎo)電扇形部分和電絕緣扇形部分的數(shù)量不一定是4個(gè)。在一般情況下，具有n(n＞2)個(gè)導(dǎo)電扇形部分1041，1042……104n，和n個(gè)電絕緣扇形部分1061，1062……106n。在圖2所示的實(shí)施例中，所述液體是低導(dǎo)電率的液體。這使得在繞組和所述導(dǎo)電扇形部分1041，1042，1043，1044之間形成電連接。如果繞組用圖1所示的高壓電纜10制備，則實(shí)現(xiàn)第二半導(dǎo)體層18(圖1)和導(dǎo)電扇形部分1041，1042，1043，1044之間的連接。所述液體還用于對(duì)繞組進(jìn)行冷卻。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電扇形部分1041，1042，1043，1044借助于電連接1081，1082，1083，1084直接和地110相連。電連接(引線)1081，1082，1083，1084以這樣的方式通過鐵心112(圖中僅僅是示意的表示)，使得它們把鐵心112(因而也是磁通f)的截面區(qū)域A劃分為4個(gè)子區(qū)域A1-A4。通過以上述的方式接地，在第二半導(dǎo)體層18(圖1)中的損耗被保持為最低。如果液體也具有被如此調(diào)節(jié)的導(dǎo)電能力，使得在液體中的感應(yīng)電流不會(huì)產(chǎn)生太多的損耗，與此同時(shí)，所述導(dǎo)電能力對(duì)于實(shí)現(xiàn)高壓電纜的第二半導(dǎo)體層的接地又是足夠的，則關(guān)于冷卻和接地的問題被同時(shí)解決了。合適的低導(dǎo)電率液體具有特定的電阻率r，其范圍在1和100000Wm之間，最好在10和10000Wm之間。為了進(jìn)一步說明直接接地的原理，可以參看圖5以及對(duì)圖5的說明。
圖3示意地示出了按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器的第二實(shí)施例。電力變壓器／電抗器120包括至少一個(gè)繞組(未示出，參看圖5和圖6)，所述繞組例如由圖1所示的高壓電纜10制備。所述繞組被封閉在充有液體的箱體122內(nèi)。在圖3所示的實(shí)施例中，箱體122由絕緣材料制成。箱體122也具有4個(gè)導(dǎo)電部件1241，1242，1243，1244，它們分別由用導(dǎo)電材料制成的并被設(shè)置在箱體122內(nèi)部的和液體接觸的4個(gè)電極1241，1242，1243，1244構(gòu)成。在一般情況下，具有n(n＞2)個(gè)電極1241，1242……124n。在圖3所示的實(shí)施例中，所述液體是低導(dǎo)電率的液體，例如在圖2所示的情況下的液體。在本實(shí)施例中，電極1241，1242，1243，1244借助于電連接1081，1082，1083，1084直接和地110相連。以和按照?qǐng)D2所示的實(shí)施例類似的方式，電連接(引線)1081，1082，1083，1084以這樣的方式通過鐵心112(圖中僅僅是示意的表示)，使得它們把鐵心112的截面區(qū)域A(因而也是磁通)劃分為4個(gè)子區(qū)域A1-A4。至于其余部分，本實(shí)施例的工作方式和圖2所示的實(shí)施例相同。
圖2和圖3所示的箱體102、122具有一為環(huán)形截面的圓柱形形狀。箱體102、122還具有一帽和一底，如圖2和圖3所示。在所示的箱體102、122中，電力變壓器／電抗器100、120的鐵心／鐵心柱被設(shè)置在提供在箱體102、122中的圓柱形孔114中。
箱體102、122也可以被制成沒有一單獨(dú)底的一件或兩件結(jié)構(gòu)。
圖4示意地示出了按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器的第三實(shí)施例。電力變壓器／電抗器130包括至少一個(gè)繞組(未示出，參看圖5和圖6)，所述繞組例如由圖1所示的高壓電纜10制備。所述繞組被封閉在充有液體的箱體132內(nèi)。如圖4所示，箱體132具有3個(gè)圓柱孔1141，1142，1143，其中設(shè)置有鐵心柱1341，1342，1343。雖然圖4沒有示出，箱體132具有n個(gè)導(dǎo)電部件，或者呈相應(yīng)于圖2的導(dǎo)電扇形部分的形狀，或者呈和圖3所示的和液體接觸的電極的形狀。在圖4所示的實(shí)施例中，所述液體是低導(dǎo)電率的液體，例如在圖2和圖3所示的情況下的液體。以和圖2、圖3相同的方式，以這樣的方式實(shí)行直接接地，使得電連接把鐵心柱1341，1342，1343的橫截面區(qū)域A(因而也是磁通)劃分為n個(gè)子區(qū)域A1-An。至于其余部分，本實(shí)施例的工作方式和圖2以及圖3所示的實(shí)施例相同。
在按照本發(fā)明的以及圖2-4所示的電力變壓器／電抗器100，120，130中，使用低導(dǎo)電率的液體，根據(jù)液體的性能，可以獲得要求不同類型之接地的兩種情況。
如果低導(dǎo)電率液體具有一相當(dāng)高的相對(duì)介電常數(shù)e，最好e＞10，則液體以電容方式實(shí)行間接接地或脈沖接地。所需的唯一的另一種接地是圖2和圖3所示的直接接地。在本文所述的情況下，低導(dǎo)電率液體是水。此時(shí)如果層14，16，18(圖1)具有耐水系材料(water treeresistant material)是合適的。其中，另一種替代的方法是，在絕緣層16和第二半導(dǎo)體層18之間設(shè)置不透水層。具有高的介電常數(shù)e的低導(dǎo)電率液體也可以包括有機(jī)極性液體。有機(jī)極性液體的例子有乙烯乙二醇，丙烯乙二醇，乙烯碳酸鹽，或丙烯碳酸鹽。有機(jī)極性液體也可以增補(bǔ)添加劑，用于調(diào)整液體的導(dǎo)電能力。所述的添加劑例如有四元銨鹽。
在另一方面，如果低導(dǎo)電率液體具有一相當(dāng)?shù)偷南鄬?duì)介電常數(shù)e，最好e≤10，則液體不實(shí)行足夠有效的間接接地或脈沖接地。在這種情況下，圖2-4所示的直接接地必須增補(bǔ)一間接接地(圖6)。這種e≤10的低導(dǎo)電率液體的例子有具有添加劑例如四元銨鹽的礦物油。
如果在箱體中的液體是不導(dǎo)電的或者絕緣的液體，則可以獲得按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器的另外的實(shí)施例。根據(jù)液體的性能，其中也可以獲得需要不同的接地類型的兩種情況。
如果不導(dǎo)電的或者絕緣的液體具有相當(dāng)高的介電常數(shù)e，最好e＞0，則液體以電容方式實(shí)行間接接地或脈沖接地。因?yàn)橥ㄟ^液體對(duì)地具有高的電容，所以實(shí)行一電容脈沖接地。一般地說，唯一所需的另一種接地是直接接地，不過和圖2-4所示的接地不完全相同(圖5)。
然而，如果不導(dǎo)電的或者絕緣的液體具有相當(dāng)?shù)偷慕殡姵?shù)e，最好是e≤10，則液體不能實(shí)行間接接地或脈沖接地。因而，需要直接接地，不過不完全和圖2、3所示的直接接地相同(比較圖5)，也不完全和脈沖接地或間接接地相同(圖6)。如果液體是不導(dǎo)電的或者絕緣液體，則箱體沒有導(dǎo)電部件，因?yàn)椴荒茉谝后w中實(shí)現(xiàn)電連接。這種不導(dǎo)電的液體的例子是絕緣油。這種絕緣油的例子有礦物油，例如變壓器油，合成的碳?xì)浠衔锖凸栌汀＝^緣液體冷卻電力變壓器／電抗器，但是不能用于間接接地和直接接地。
圖5中示出了每匝具有3個(gè)接地點(diǎn)的繞組之透視圖，所示繞組被包括在按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器中。在圖5中，標(biāo)號(hào)20表示一被包括在電力變壓器或電抗器中的鐵心柱，在鐵心柱20周圍，設(shè)置有兩個(gè)繞組221，222，所述繞組由圖1所示的高壓電纜10制備。沿徑向提供有間隔部件241，242，243，244，245，246，用于固定繞組221，222。在圖5所示的情況下，每匝繞組具有6個(gè)間隔部件。在每個(gè)繞組221，222的兩端261，262；281，282，外部半導(dǎo)體層接地(對(duì)照?qǐng)D1)。用黑線表示的間隔部件241，243，245用于實(shí)現(xiàn)每匝的3個(gè)接地點(diǎn)。這些間隔部件241，243，245因而和高壓電纜10的第二半導(dǎo)體層相連。在繞組222的圓周并沿其軸向長(zhǎng)度，間隔部件241直接和第一接地元件301相連，間隔部件243直接和第二接地元件302相連，間隔部件245直接和第三接地元件303相連。接地元件301，302，303可以是和公共地電位32相連的接地軌301，302，303。3個(gè)接地元件301，302，303借助于兩個(gè)電連接341，342(引線)相連。電連接341被導(dǎo)入一被設(shè)置在鐵心柱20中的第一槽361中，并和接地元件302，302相連。電連接342被導(dǎo)入一被設(shè)置在鐵心柱20中的第二槽362中，并和接地元件301，303相連。槽361，362以這樣的方式設(shè)置，使得它們把鐵心柱20的橫截面區(qū)域A(因而磁通f)劃分為3個(gè)子區(qū)域A1，A2，A3。因而，槽361，362把鐵心柱20劃分為3個(gè)部分201，202，203。這使得在到接地軌的連接中沒有磁感應(yīng)電流。通過按上述方式接地，在第二半導(dǎo)體層中的損耗被保持為最小。在圖6中示出了繞組的透視圖，所述繞組的每匝具有一個(gè)直接接地點(diǎn)和兩個(gè)間接接地點(diǎn)，并且被包括在按照本發(fā)明的電力變壓器／電抗器中。在圖6中，標(biāo)號(hào)20表示一被包括在電力變壓器或電抗器中的鐵心柱，在這種情況下，在鐵心柱20周圍設(shè)置有兩個(gè)繞組221，222，所述繞組包括圖1所示的高壓電纜10。繞組221，222的每匝借助于6個(gè)間隔部件241，242，243，244，245，246固定。在每個(gè)繞組221，222的兩端261，262；281，282，第二半導(dǎo)體層接地(對(duì)照?qǐng)D1)。在這種情況下，用黑線表示的間隔部件241，243，245用于實(shí)現(xiàn)每匝的一個(gè)直接接地點(diǎn)和兩個(gè)間接接地點(diǎn)。間隔部件241直接和第一接地元件301相連，間隔部件243直接和第二接地元件302相連，間隔部件245直接和第三接地元件303相連。由圖6可見，接地元件301直接和地36相連，而接地元件302，303間接接地。接地元件302被間接接地，因?yàn)樗ㄟ^火花間隙34串聯(lián)接地。接地元件303被間接接地，因?yàn)樗ㄟ^一包括和電容器40并聯(lián)之火花間隙38的電路串聯(lián)接地?；鸹ㄩg隙34和38是非線性元件的例子，它們是具有非線性的電壓電流特性的元件。
在圖7a、7b中，示出了用于實(shí)現(xiàn)間接接地的不同的元件。在圖7a中，間接接地借助于電路50實(shí)現(xiàn)，其包括一具有非線性電壓電流特性的并和電容器54并聯(lián)的元件52，在這種情況下，具有非線性電壓電流特性的元件52由火花間隙52構(gòu)成。元件52也可以由充氣二極管、齊納二極管或壓敏電阻構(gòu)成。在圖7b中，間接接地由齊納二極管56實(shí)現(xiàn)。
實(shí)際上，上述的直接接地和間接接地的原理根據(jù)被使用的液體的性能以不同的方式實(shí)現(xiàn)?？梢缘玫?種不同的情況·繞組被浸在具有低的相對(duì)介電常數(shù)e的不導(dǎo)電液體中。按照?qǐng)D5進(jìn)行直接接地，并按照?qǐng)D6進(jìn)行間接接地。
·繞組被浸在具有高的相對(duì)介電常數(shù)e的不導(dǎo)電液體中。按照?qǐng)D5進(jìn)行直接接地，同時(shí)通過由于液體的大的對(duì)地電容而實(shí)現(xiàn)間接接地。
·繞組被浸在具有高的相對(duì)介電常數(shù)e的低導(dǎo)電率的液體中。首先，使用一按照?qǐng)D2-4的具有導(dǎo)電部件的箱體。由于液體的大的對(duì)地電容而實(shí)現(xiàn)間接接地。按照?qǐng)D5的原理局部實(shí)現(xiàn)直接接地。不同之處在于，當(dāng)液體只具有好的導(dǎo)電性時(shí)，不需要特定的接地元件50(對(duì)照?qǐng)D5)。在電纜的第二／外部半導(dǎo)體層和低導(dǎo)電率的液體之間沿著整個(gè)電纜實(shí)現(xiàn)均勻的接地。此時(shí)電流將流向?qū)щ娫?02／124，在那里電流被“捕獲”并被引導(dǎo)到地。在另一方面，導(dǎo)電元件以圖2-5所示的方式和地相連。
·繞組被浸在具有低的相對(duì)介電常數(shù)e的低導(dǎo)電率的液體中。在這種情況下，同樣使用按照?qǐng)D2-4的具有導(dǎo)電部件的箱體。按照?qǐng)D5的原理局部實(shí)現(xiàn)直接接地，并且按照?qǐng)D6局部實(shí)現(xiàn)間接接地。不同之處在于，當(dāng)液體是低導(dǎo)電率的液體時(shí)，不需要特定的接地元件30(對(duì)照?qǐng)D5和圖6)。在電纜的第二／外部半導(dǎo)體層和低導(dǎo)電率的液體之間沿著整個(gè)電纜實(shí)現(xiàn)均勻的接地。此時(shí)電流將流向?qū)щ娫?02／124，在那里電流被“捕獲”并被引導(dǎo)到地。在另一方面，導(dǎo)電元件以圖2-6所示的方式和地相連，以便實(shí)現(xiàn)間接接地和直接接地。
在另一方面，應(yīng)當(dāng)指出，上述的所有的接地方法，通過液體或借助于單獨(dú)的裝置直接接地或間接接地，是被組合或者可以同時(shí)存在。
在上面所示的圖中，電力變壓器／電抗器包括可磁化的鐵心。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)說電力變壓器／電抗器可以包括由具有比空氣高的導(dǎo)磁率的材料制成的鐵心。也可以不提供具有由比空氣高的導(dǎo)磁率的制成的鐵心。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，在所附權(quán)利要求的構(gòu)思內(nèi)可以作出各種修改和變型。
權(quán)利要求
1．一種包括至少一個(gè)繞組(221，222)的電力變壓器／電抗器(100；120)，其特征在于，所述繞組(221，222)包括至少一個(gè)電導(dǎo)體，一圍繞所述電導(dǎo)體的第一半導(dǎo)體層(14)，一圍繞第一半導(dǎo)體層(14)設(shè)置的絕緣層(16)，和一圍繞絕緣層(16)設(shè)置的第二半導(dǎo)體層(18)，并且，繞組(221，222)被封閉在一充有液體的箱體(102；122)內(nèi)，所述液體用于冷卻。
2．如權(quán)利要求1所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，第一半導(dǎo)體層(14)的電位基本上和導(dǎo)體的電位相同。
3．如權(quán)利要求1或2所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，設(shè)置第二半導(dǎo)體層(18)，用于基本上形成一個(gè)圍繞導(dǎo)體的等位面。
4．如權(quán)利要求1-3任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述電力變壓器／電抗器之繞組的至少兩個(gè)相鄰的層具有基本上相等的熱膨脹系數(shù)。
5．如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述導(dǎo)體包括許多線股(12)，至少一些線股互相電接觸。
6．如權(quán)利要求1-5任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述的3層之每一層基本上沿著整個(gè)接觸表面直接和相鄰的層相連。
7．如權(quán)利要求1-6任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，繞組(221，222)由一電纜，最好是一高壓電纜(10)制成。
8．如權(quán)利要求7所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，高壓電纜(10)被生產(chǎn)得具有在80-3000mm2之間的導(dǎo)電面積，并具有在20-250mm之間的電纜外經(jīng)。
9．如權(quán)利要求7或8所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，高壓電纜(10)包括一金屬屏蔽層或外殼。
10．如權(quán)利要求1-9任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，被絕緣的導(dǎo)體或高壓電纜(10)是柔性的。
11．如權(quán)利要求10所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述層被設(shè)置得即使在被絕緣的導(dǎo)體或高壓電纜(10)被彎曲時(shí)也相互粘結(jié)。
12．如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述液體是一不導(dǎo)電液體。
13．如權(quán)利要求12所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述不導(dǎo)電的液體是絕緣油。
14．如權(quán)利要求12或13所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)?shù)?，最好e小于或等于10。
15．如權(quán)利要求12或13所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)高，最好e大于10。
16．如權(quán)利要求14或15所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，第二半導(dǎo)體層(18)在每個(gè)繞組(221，222)的兩端(261，262；281，282)或鄰近接地，并且兩端(261，262；281，282)之間的另一個(gè)點(diǎn)被直接接地。
17．如權(quán)利要求1-11任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述液體是一低導(dǎo)電率液體。
18．如權(quán)利要求17所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，低導(dǎo)電率液體具有在1和100000Wm之間的電阻率r。
19．如權(quán)利要求18所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述低導(dǎo)電率液體具有在10和10000Wm之間的電阻率r。
20．如權(quán)利要求17-19所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，低導(dǎo)電率液體由水構(gòu)成。
21．如權(quán)利要求20所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述的層由耐水系材料(water tree resistantmaterial)制成。
22．如權(quán)利要求20所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，圍繞第二半導(dǎo)體層(18)設(shè)置一不透水層。
23．如權(quán)利要求17-19任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，低導(dǎo)電率液體由一有機(jī)極性液體構(gòu)成。
24．如權(quán)利要求23所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，有機(jī)極性液體由乙烯乙二醇，丙烯乙二醇，乙烯碳酸鹽，或丙烯碳酸鹽組成。
25．如權(quán)利要求24所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，有機(jī)極性液體被添加一用于調(diào)節(jié)液體的導(dǎo)電能力的添加劑。
26．如權(quán)利要求25所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述添加劑由四元銨鹽組成。
27．如權(quán)利要求17-19任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)?shù)停詈胑小于或等于10。
28．如權(quán)利要求17-26任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述液體的相對(duì)介電常數(shù)e相當(dāng)高，最好e大于10。
29．如權(quán)利要求27或28所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述箱體(102；122)呈一具有環(huán)形橫截面的圓柱形。
30．如權(quán)利要求29所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述箱體(102；122)具有和液體接觸的n(n≥2)個(gè)導(dǎo)電部件(1041-104n；1241-124n)，所述導(dǎo)電部件(1041-104n；1241-124n)被一電絕緣材料隔開，并且其中的每一個(gè)被接地，而且在第二導(dǎo)體層(18)和所述半導(dǎo)體部件(1041-104n；1241-124n)之間實(shí)現(xiàn)電連接。
31．如權(quán)利要求30所述的電力變壓器／電抗器(100，)，其特征在于，所述箱體(102)由被n個(gè)絕緣的中間扇形部分(1061-106n)隔開的n個(gè)導(dǎo)電扇形部分(1041-104n)構(gòu)成。
32．如權(quán)利要求30所述的電力變壓器／電抗器(120)，其特征在于，所述箱體(122)由電絕緣材料制成，所述n個(gè)導(dǎo)電部件由導(dǎo)電材料制成的n個(gè)電極(1241-124n)構(gòu)成，并被設(shè)置在箱體的內(nèi)部和所述液體接觸。
33．如權(quán)利要求16所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，通過至少一個(gè)繞組(221，222)的至少一匝使n個(gè)點(diǎn)(n≥2)直接接地。
34．如權(quán)利要求30-33任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，n個(gè)直接接地點(diǎn)以這樣的方式接地，使得n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接把磁通劃分為n份，以便減少由接地產(chǎn)生的損耗。
35．如權(quán)利要求34所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其中繞組包圍的橫截面積為A，每個(gè)繞組匝的圓周具有長(zhǎng)度l，其中在n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接(341，342，……，34n-1)把所述橫截面積A劃分為n個(gè)子面積A1，A2……An，使得A=Σi=1nAi]]>并且把所述長(zhǎng)度l劃分為n段l1，l2，……ln，使得l=Σi=1nli]]>其特征在于，在n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接以這樣的方式構(gòu)成，使得每段l1的端部以這樣的方式電連接，使得只有子面積Ai被所述電連接(no．i)和所述的段li構(gòu)成的環(huán)包圍，并且滿足條件φiφ=lil]]>其中fi是通過子面積Ai的磁通。
36．如權(quán)利要求35所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其中在鐵心的整個(gè)橫截面上的磁通密度B為恒定，其特征在于，在n個(gè)接地點(diǎn)之間的電連接以這樣的方式設(shè)置，使得滿足條件AiA=lil.]]>
37．如權(quán)利要求34-36任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，條件從屬于權(quán)利要求14或27，其特征在于，第二半導(dǎo)體層(18)在每個(gè)繞組(221，222)的兩端(261，262；281，282)之間的至少一個(gè)點(diǎn)被間接接地。
38．如權(quán)利要求37所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，間接接地借助于連接在第二半導(dǎo)體層(18)和地之間的一個(gè)電容器實(shí)現(xiàn)。
39．如權(quán)利要求37所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，間接接地借助于一具有非線性電壓電流特性的并被連接在第二半導(dǎo)體層(18)和地之間的元件(34)實(shí)現(xiàn)。
40．如權(quán)利要求37所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，間接接地借助于一被連接在第二半導(dǎo)體層(18)和地之間的，并且包括一具有非線性電壓電流特性的并和一個(gè)電容器(40)并聯(lián)的元件(38)的電路(38，40)實(shí)現(xiàn)。
41．如權(quán)利要求40所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，間接接地借助于一按照權(quán)利要求38-40所述方案的組合來實(shí)現(xiàn)。
42．如權(quán)利要求39-41任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述具有非線性電壓電流特性的元件可由火花間隙(34，38，52)、充氣二極管、齊納二極管(56)或壓敏電阻構(gòu)成。
43．如權(quán)利要求1-42任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述電力變壓器／電抗器包括一由其導(dǎo)磁率比空氣的導(dǎo)磁率高的材料制成的鐵心。
44．如權(quán)利要求1-43任何一個(gè)所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述電力變壓器／電抗器沒有由其導(dǎo)磁率比空氣的導(dǎo)磁率高的材料制成的鐵心。
45．如權(quán)利要求1所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，繞組(221，222)是柔性的，并且所述層相互支承。
46．如權(quán)利要求45所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述層由這樣的材料構(gòu)成，所述材料具有這樣的彈性，并且在其熱膨脹系數(shù)之間具有這樣的關(guān)系，使得在運(yùn)行期間，由溫度變化引起的層的體積的變化可以被材料的彈性吸收，以便使這些層保持其間的相互接觸，即使在運(yùn)行其間發(fā)生溫度變化。
47．如權(quán)利要求46所述的電力變壓器／電抗器(100，120)，其特征在于，所述層中的材料具有高的彈性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)繞組(2文檔編號(hào)H01F27/28GK1279815SQ98811510
公開日2001年1月10日 申請(qǐng)日期1998年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月27日
發(fā)明者M·萊永, A·雅克斯特斯, T·許特, 劉榮生, U·弗洛姆, C·薩瑟 申請(qǐng)人:Abb股份有限公司