[發(fā)明專利]具有靜電屏蔽的電氣設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980157233.X
• 申請日: 2009-02-20
• 公開（公告）號: CN102326252A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佩爾-奧洛夫·赫德布拉德;吳冬
• 申請（專利權(quán)）人: ABB技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L23/60
• 分類號: H01L23/60;H01L23/473;H05K7/20;H05K9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;李春暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電氣設(shè)備，優(yōu)選地涉及一種工作在1kV以上的電壓的設(shè)備，即工作在大約1kV和50kV之間的中電壓電平或工作在50kV以上的高電壓電平的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括靜電屏蔽。

背景技術(shù)

在電氣設(shè)備中使用靜電屏蔽，用于例如通過降低特定區(qū)域的場強或通過簡單地改變場的空間分布，以期望的方式影響設(shè)備周圍的電場分布。

這樣的電氣設(shè)備可以例如是電力變壓器、電動機、發(fā)電機、電氣開關(guān)裝置、電抗電感器、或諸如電力換流器的電力電子器件，特別是例如作為電力換流器的一部分的換流閥組。

對于所有這些不同類型的設(shè)備，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是：使用由通常為金屬的傳導(dǎo)材料制成的一個或幾個靜電屏蔽，用來削弱由電氣設(shè)備產(chǎn)生的電場，從而通過增加設(shè)備周圍環(huán)境的擊穿電壓或閃絡(luò)電壓來降低設(shè)備周圍環(huán)境的介電擊穿概率，由此保護(hù)設(shè)備的通常充滿空氣的周圍環(huán)境。

在WO2007/149023A1中給出了具有靜電屏蔽的電氣設(shè)備的一個示例，其中描述了一種高電壓電力換流器，該高電壓電力換流器包括采用塔(column)形式設(shè)置的換流閥，即閥組形式的換流閥。塔體被填充有冷卻劑流體的管圍繞，用于冷卻換流器，其中這些管部分由塑料制成，部分由金屬制成。在管由塑料制成的區(qū)域中，管的外表面設(shè)置有金屬屏障用于靜電屏蔽。在管由金屬制成的區(qū)域中，管接替電場屏蔽屏障的功能。在WO2007/149023A1中，管在任何可能的地方由金屬制成，以減少額外金屬屏障的數(shù)量。只有在管與冷卻塊之間形成連接的特定接觸點處，管由電絕緣材料制成，而冷卻塊又與換流閥的功率半導(dǎo)體器件形成物理接觸。由于這些接觸點之間存在不同的電壓電平，如果不設(shè)置隔離將會導(dǎo)致金屬管內(nèi)有電流流動，因此上述接觸點的絕緣是必要的。

電氣設(shè)備隨著其工作電壓電平的升高，通常變得更加復(fù)雜且昂貴。因此，正在試圖降低電氣設(shè)備的成本并簡化其設(shè)計和結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提出一種具有簡單從而成本較低的設(shè)計的上述類型的電氣設(shè)備。

該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備實現(xiàn)。

通常，具有低濃度礦物從而具有低濃度離子的水，特別是凈化水或去離子水已知為電介質(zhì)。由于凈化水的電阻率非常低，所以凈化水甚至被用作絕緣體。

本發(fā)明目前基于本發(fā)明人獲得的料想不到的發(fā)現(xiàn)：包含在介電外殼中的水、即使是低離子化水或凈化水也可以足夠充分地影響并改善其周圍區(qū)域的靜電場強分布，從而被成功地用作靜電屏蔽。這是料想不到的，因為如在WO2007/149023A1中所述的，靜電屏蔽通常由傳導(dǎo)材料制成，而不是由包含電介質(zhì)的介電外殼制成。

由于此驚人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明提出了以如下方式設(shè)置電氣設(shè)備的靜電屏蔽：使靜電屏蔽至少部分由包含水的介電外殼形成。本發(fā)明具有各種優(yōu)點，諸如電氣設(shè)備易于設(shè)計，這是因為介電外殼可以設(shè)置得更靠近或直接與設(shè)備的傳導(dǎo)部分接觸，或者設(shè)置在設(shè)備的處于不同電壓電平的不同部分之間。另一個優(yōu)點在于成本方面，由于外殼使用優(yōu)選為像塑料的合成材料的介電材料，從而通常使得外殼的制造和安裝成本較低，這是因為與金屬相比，其設(shè)計可能性更為多變。相比而言，水本身一點都不貴。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，介電外殼是冷卻水線路的一部分。在工作在中或高電壓電平即1kV以上的電壓的電氣設(shè)備中，使用水尤其是凈化水作為冷卻流體是十分普遍的。如WO2007/149023中所述，已知的是使用由諸如鋁的金屬或塑料制成的冷卻導(dǎo)管。假如是塑料導(dǎo)管，根據(jù)WO2007/149023，需要設(shè)置獨立的電場屏蔽裝置。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用到已存在于電氣設(shè)備中的冷卻水線路時，可以省去獨立的電場屏蔽裝置，從而簡化電氣設(shè)備的整體設(shè)計，并減少電氣設(shè)備的重量、材料成本以及制造和/或安裝工作量。

在本發(fā)明的另一個實施例中，介電外殼通過第一連接點連接到第一電壓電平。如上所述，介電外殼本質(zhì)上具有低傳導(dǎo)性的優(yōu)點，使得其可以設(shè)置在電氣設(shè)備的有電部分附近，或直接與該電氣設(shè)備的有電部分接觸。因為介電外殼不導(dǎo)電，所以其甚至可以通過第二連接點連接到不同于第一電壓電平的第二電壓電平，而無任何短路風(fēng)險。這是超越現(xiàn)有技術(shù)中已知的由傳導(dǎo)材料制成的電氣屏蔽的明顯優(yōu)點。

在本發(fā)明的又一個實施例中，介電外殼設(shè)置成管。假如電氣設(shè)備的大量表面區(qū)域需要覆蓋靜電屏蔽，那么可以彼此平行地放置若干這樣的管。如果管同時是冷卻水線路的一部分，那么平行管中的水可以向不同方向流動，即平行管的一部分可以包含所謂的流入水而另一部分可以包含流出水，其中，流入水是流進(jìn)電氣設(shè)備的低溫淡(fresh)水，而流出水是已被電氣設(shè)備加熱并正流出電氣設(shè)備的水。