专利名称：静止感应设备的制作方法
技术领域：
本发明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。
日本未审实用新型申请公开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圈相邻的状态下布置端电位的静电片。因此，在浪涌电压情况下，可减小绕组端部的共享电压。
更有效的另一个方法包括减小接地电容以使得主要取决于串联电容的电压分布接近于取决于绕组电感的正常电压分布。因此，对于其中多个绕组被同轴布置的同轴布置绕组布置，常规技术应用一种在绕组外部布置静电屏蔽以增加绕组电容以及布置用于实现平衡接地电容的线路端部的方法，或应用一种调整绕组中导体位置次序以增加绕组中串联电容的方法。然而，不利地，这些方法使得绕组的制造复杂化。另外，问题存在于通过静电屏蔽使得接地电容的减小不适用于其中多个绕组被交替卷绕在铁心上的交替布置绕组。
如上所述，在常规静止感应设备的情形中，由于减小绝缘距离，构成薄弱点的油层部分与绝缘纸或类似件紧密组合。然而，在将这种结构应用于如绕组和绝缘纸之间以及绝缘纸和绝缘纸之间的所有油隙的实际中遇到了困难。如在旋转电机的情形中，当垂直于电场作用方向延伸的固体绝缘的两个表面都被半导体材料覆盖时，获得高的绝缘可靠性，但如果这种结构被用于静止感应设备中，那么空间系数减小，因此增加了设备的体积。另外，在仅使用固体绝缘的情形中，减少设备使用寿命的缺陷出现在制造过程中。并且，由于绕组接地电容的存在，以及不等的串联电容的出现，所以在浪涌电压下电压分布缺少均匀性，并且绝缘距离很长。此外，初始电压分布缺少均匀性产生使随后的电压振荡变得很强烈的问题。
因此，本发明旨在克服上述问题，以及本发明的一个目的是提供一种静止感应设备，其在浪涌电压下具有优秀的绝缘特性并且其适于消除在减小绝缘尺寸的绕组结构上的绝缘薄弱部分，以及还适于检测流动起电。
根据本发明，提供一种具有绕组的静止感应设备，绕组包括多个线圈件和包围线圈件的多个静电屏蔽绝缘层，其中每个静电屏蔽绝缘层包括电绝缘层、位于电绝缘层的内表面侧上的第一导电层、和位于电绝缘层的外表面侧上的第二导电层，以及一个或多个线圈件被静电屏蔽绝缘层之一包围以构成一个线圈/屏蔽组合，而构成线圈/屏蔽组合的线圈件之外的线圈件和线圈/屏蔽组合被所述一个静电屏蔽绝缘层之外的静电屏蔽绝缘层包围。
在如上所述构造的具有由多个线圈件和包围线圈件的多个静电屏蔽绝缘层组成的绕组的静止感应设备的情形中，每个静电屏蔽绝缘层包括电绝缘层、位于电绝缘层的内表面侧上的第一导电层、和位于电绝缘层的外表面侧上的第二导电层，以及一个或多个线圈件被静电屏蔽绝缘层之一包围以构成一个线圈/屏蔽组合，而构成线圈/屏蔽组合的线圈件之外的线圈件和线圈/屏蔽组合被所述一个静电屏蔽绝缘层之外的静电屏蔽绝缘层包围，由于线圈件的接地电容被屏蔽从而在浪涌电压下电压分布主要仅取决于静电屏蔽绝缘层引起的串联电容以使得线圈件之间产生的电压与常规技术相比更加均匀，可减小绕组端部的局部高应力以有利于在浪涌电压下增强绝缘特性。另外，可消除绝缘薄弱点而无须精确地形成绝缘结构，其中，例如，如常规技术中一样，形成薄弱点部分的油层部分与绝缘纸或类似件紧密组合，以及可减小绝缘距离。此外，当油用于冷却目的的流通时，在静电屏蔽绝缘层中，导电层减少由绝缘层表面上的冷却油流一起生成的带电电荷从而抑制流动起电。这能防止由带电电荷引起的电场的劣化并能减少由流动起电引起的绝缘异常出现的可能性。
结合附图根据下面对本发明的详细描述，本发明的上述和其它目的、特性、形式和优点将更加明显。
图1是表示本发明第一优选实施例的变压器的断面图；图2是表示图1中所示变压器的线圈件布置的断面图；图3是表示图1中所示变压器的静电屏蔽绝缘层的断面图；图4是用于说明图1中所示变压器绕组的电压分布的等效电路图；以及图5是是表示本发明第二优选实施例的变压器的断面图。
图1是大致表示形成本发明第一优选实施例的静止感应设备的变压器的右半部分的断面图，其左半部分具有类似结构，省略其说明，从而提供一种铁心型变压器。另外，在实际中线圈件4的数量很大，而图1中仅为了易于理解，所示的线圈件4和静电屏蔽绝缘层6的数量被减少(图5类似示出)。
在图1中，标号1表示构成磁路的铁心，标号2和3分别表示设在铁心1上并同轴布置的高压绕组和低压绕组。每个高压绕组2和低压绕组3被构造为竖直地层叠多个盘状线圈件4并依次将其连接，以及被形成为整体圆柱形结构。低压绕组3位于铁心1的外侧，而高压绕组2位于低压绕组3的外侧。此外，标号6表示与高压绕组2和低压绕组3连接的多个静电屏蔽绝缘层并形成为包围线圈件4的结构，即，形成为空心环状结构，其空心部分用于容纳线圈件4以允许嵌套。标号5表示位于高压绕组2和低压绕组3的线路端部侧(说明中的上侧)上的电容器5，并被构造为类似静电屏蔽绝缘层6。这些电容器5并不围绕线圈件4。标号7表示用于容纳上述部件1-6的箱体，该箱体7的内部被填充有绝缘油。
图2是表示线圈件4的断面图。在图2中，标号9表示用于组成高压绕组2和低压绕组3的电流路径的导电体，其绕铁心1布置。标号10表示由如具有高导电性的铜或铜合金的金属的直角线制成的导线，一个或多个导线10形成为每匝平行的导电体9。标号11表示位于导线10表面上的线绝缘，线绝缘通过卷绕塑料膜或绝缘纸片形成、可选择地通过用绝缘材料烘干涂覆形成，从而减少绕组中的涡流损失。标号12表示形成在平行捆扎的导线10表面上的匝间绝缘，匝间绝缘通过卷绕塑料膜或绝缘纸片形成，从而实现匝间绝缘。
图3是表示静电屏蔽绝缘层6内部结构和相对于线圈件4布置的断面图。在图3中，标号14表示由合成纤维板制成的电绝缘层，该电绝缘层用绝缘油浸渍。合成纤维板是具有连续微小空隙的固体，该空隙被填充有流体(液体或气体)(在此，为绝缘油)，从而形成复合绝缘层。鉴于此原因，甚至如果在制造过程中或由于由时间引起的劣化在绝缘内部或边界面中出现缺陷，上述流体也可进入缺陷部分以防止绝缘性能的降低。标号15和16分别表示布置为使得其与电绝缘层14的内表面侧和外表面侧紧密接触的第一导电层和第二导电层。标号17表示形成为薄薄地覆盖第二导电层16的外表面侧的层间绝缘层。可以理解，层间绝缘层17被形成在第一导电层15的内表面侧上。上述的部件14至17构成静电屏蔽绝缘层6。另外，在说明中，为了易于理解，示出的静电屏蔽绝缘层6的层14至17的厚度大于实际的厚度。由于上述结构，当油用于冷却目的流通时，在静电屏蔽绝缘层中导电层减少与绝缘层表面上的冷却油流一起成长的带电电荷从而抑制流动起电。这能防止由带电电荷引起的电场的畸变并能减少由流动起电引起的绝缘异常出现的可能性。
静电屏蔽绝缘层61包围一个线圈件41以形成一个线圈/屏蔽组合181，以及另一个静电屏蔽绝缘层62包围线圈/屏蔽组合181和另一个线圈件42以形成一个新的线圈/屏蔽组合182。用这样的方式，如图1所示，在高压绕组2和低压绕组3中，总体地，当从线路端部侧依次包围线圈件4时多个静电屏蔽绝缘层6布置为嵌套形式。另外，在图3中，尽管示出每个线圈件41和线圈件42的一个，其也可以是两个或更多线圈件。
因此，静电屏蔽绝缘层6的这种结构在线圈件4之间、高压绕组和低压绕组之间、在高压绕组2和低压绕组3与铁心1之间、以及在高压绕组2和低压绕组3与箱体7之间在提供绝缘。
在静电屏蔽绝缘层6的边角部分的内侧上的每个凹口部分的结构是使得电绝缘层14的凹口部分具有大于电绝缘层14厚度的弯曲半径。因此，边角部分的电场没有集中在电绝缘层14中，并且其分布基本均匀，从而使得绝缘性能增强并减小了绝缘距离。相反，其弯曲半径的减小致使很强的电场集中在所述部分的电绝缘层14中。然而，太小的弯曲减少静电屏蔽绝缘层6的构造自由度。即，难于将静电屏蔽绝缘层6的结构形成为取决于相对于线圈件4的位置的所需形状。从而，这是不可取的。
此外，第一导电层15和第二导电层16大致覆盖电绝缘层14的整个内表面和外表面。然而，为了防止第一导电层15和第二导电层16经受过多的热量，以及防止由感应绕组电压的铁心1中的主磁通引起的第一导电层15和第二导电层16中环流所致的破坏，用于分割，在每个第一导电层15和第二导电层16的至少一部分中形成小气隙以避免在通过主磁通的铁心1周围形成完全封闭的曲部。
第一导电层15和第二导电层16被连接到用于电位控制的线圈件4的中间电位部分上。因此，在相邻的静电屏蔽绝缘层6中的第一导电层15和第二导电层16相互连接。即，在参考图3的描述中，静电屏蔽绝缘层6的第二导电层16被连接到中间电位部分的一点上，而相邻的另一个静电屏蔽绝缘层62的第一导电层15被连接到相同的点上。用这样的方式，静电屏蔽绝缘层6的第一导电层15和第二导电层16被依次相邻连接。在图1中，最外边的静电屏蔽绝缘层6的第二导电层16被连接到另一端侧端子23(将参考图4在下文描述)或接地电位部分上。因此，由于多个线圈件4的匝数相互近似相等，所以电绝缘层14中的电场相互近似等于静电屏蔽绝缘层6之间的电场，以及静电屏蔽绝缘层6外面的电场可达到零。鉴于此原因，可控制或减小静电屏蔽绝缘层6和线圈件4之间的电场，从而增强绝缘性能并减小绝缘距离。
另外，由于使得第一导电层15和第二导电层16的电位等于在内部和外部线圈件4的电位，所以，第一导电层15和第二导电层16和线圈件4中的电场是可控的并是可减小的，从而实现绝缘性能的增强和绝缘距离的减小。
而且，由于使得第二导电层16的电位等于位于其相邻外侧的静电屏蔽绝缘层6的第一导电层15的电位，所以无须注意两种导电层15和16的结构之间的相互影响。换句话说，可增加构造的自由度，并可将电场集中在具有高绝缘性能的电绝缘层中。这有利于增强绝缘性能并减小绝缘距离。
在另一方面，层间绝缘层17维护静电屏蔽绝缘层6的互相相邻的第一导电层15和第二导电层16。这样，相邻的第一导电层15和第二导电层16以多点相互接触以形成回路从而在该回路磁通相互交链以防止环流出现。
由上述可见，例如，在正常电压下的正常操作中，线圈件4的中间电位部分的电压被施加到静电屏蔽绝缘层6，其中第一导电层15和第二导电层16被连接到线圈件4上。因此，一个线圈件4的近似一半共享电压被施加到线圈件4的端部和在静电屏蔽绝缘层6的内侧上的第一导电层15之间，而一个线圈件4的一半电压同样被施加到位于外侧的第二导电层和位于其外侧的线圈件4的端部之间。此外，这些电压由第一导电层15和第二导电层16和线圈件4中的油通道绝缘。从而，可使得第一导电层15和第二导电层16与线圈件4中的电位差最小，并可实现绝缘性能的增强和绝缘距离的减小。第一导电层15和第二导电层16与线圈件4之间以及相邻的第一导电层15和第二导电层16之间的连接方式和连接位置并不限于上述情况，也可使用其它适当的改形。另外，可以理解在第一导电层15和第二导电层16没有连接到线圈件4上的情况下通过静电屏蔽绝缘层6的电容分割的电压可以控制第一导电层15和第二导电层16的电位。
图4是用于说明绕组的电压分布的等效电路。在图4中，标号22表示连接到图1中最外面线圈件4中的绕组一端的线路端部端子。标号23表示被连接到例如，接地部分、中性点、另一个绕组或接线的另一侧端的另一侧端子。端子23被连接到图1中最低的线圈件4中的绕组的另一端。
在静电屏蔽绝缘层6中，调整电绝缘层14的厚度、面积和介电常数以使得第一导电层15和第二导电层16之间的电容相互近似相等。电容器5的第一导电层被连接到线路端部端子22上，同时电容器5的第二导电层被连接到最里面的静电屏蔽绝缘层6的第一导电层15上。为了增加电容51，也可以理解具有电容大于线圈件4中导体匝之间串联电容的另一个电容器与电容器5并联连接，或该电容可代替电容器5连接。另外，电容器可与最外面的静电屏蔽绝缘层6并联连接以增加电容52。即，也可以理解电容器被连接到最里面的静电屏蔽绝缘层6的第一导电层15和线路端部端子22之间和/或连接到最外面的静电屏蔽绝缘层6的第一导电层15和另一侧端子23之间。
这里，端部的电容51和电容52被置为静电屏蔽绝缘层6的电容的两倍。如所述的，当静电屏蔽绝缘层6被连接到线圈件4的中间电位部分上时，电容51和52的绕组范围是静电屏蔽绝缘层6中包括绕组范围的一半。从而，优选电容51和52被置为相对于浪涌电压下的电场分布的静电屏蔽绝缘层6的电容的两倍。因此，由于多个线圈件4的匝数相互几乎相等，所以浪涌电压下的电压分布接近正常电压下的电压分布，其允许在浪涌电压下绕组端部的局部高应力的减弱。这能够增强绝缘性能并减小绝缘距离。
由于线圈件4中的匝间的串联电容足够小于静电屏蔽绝缘层6的电容，所以浪涌电压下的初始电压分布基本由静电屏蔽绝缘层6以及电容51和52的串联电路的电容确定。另外，通过调整静电屏蔽绝缘层6和静电电容51和52的电容，如上所述，使得其初始电压分布接近于取决于绕组电感的正常电压分布。即，使得线圈件4之间的电压分配比接近于正常电压下的电压分配比。因此，浪涌电压下匝间和线圈件4之间的局部应力减弱。从而，在浪涌电压下除增强绝缘性能之外，还可消除绝缘薄弱点部分而无须精确形成绝缘结构，其中，例如，如常规技术中一样形成薄弱点部分的油层部分与绝缘纸或类似件紧密组合，并可减小绝缘距离。此外，易于减小绝缘距离。
用作电绝缘层14的材料的合成纤维板是通过斗式筛滤、加热和压制、以及干燥由纤维素制成的浆制作的高密度板。合成纤维板具有高的绝缘油浸渍能力，并在油浸渍后具有高的绝缘性能。因此，可增强绝缘性能并能减小绝缘距离。绝缘性能的形成是由于具有流动性的绝缘介质渗透以高密度硬化的纤维而填充其气隙。甚至如果使用除纤维素之外的高密聚合纤维材料，也可构成固体材料和绝缘油的复合绝缘。这可获得类似于上述的效果。另外，在由聚合物材料制成的层压膜的情况中，由于使用普通目的的材料，即，膜，所以可增强由聚合物材料制成的每层的强绝缘强度，并形成固体材料和绝缘油的复合绝缘。这种情况也可得到类似于上述的效果。例如，在由层叠云母或类似物所制成的薄层的材料的情况中，尽管其在渗透方向具有很好的绝缘强度，但如果使用沿层方向具有相当低的绝缘强度的高各向异性的材料并在层间浸渍绝缘油，也可增强绝缘性能并减小绝缘距离。而且，同样在使用绝缘介质和气体的情况中，可获得相同的效果。
另外，在上述描述中，尽管复合材料被用于静电屏蔽绝缘层6，但固体绝缘材料的使用也可产生与上述相同的效果。
而且，第一导电层15和第二导电层16由具有1.01至10W，更好为约0.1W的表面电阻率的非磁性导电材料制成。第一导电层15和第二导电层16的材料可使用由如铜、铝、不锈钢、或其它导电材料制成的薄膜或板，并还可使用如掺碳纸的掺纸导电材料。由于第一导电层15和第二导电层16是由非磁性材料制成的，所以，可控制电场而并不出现电流通过导电体时的磁场无序，其有利于增强绝缘性能。
此外，在应用如掺碳纸的导电材料作为导电层的情况中，由于其是具有与电绝缘层相同的热膨胀系数的材料，所以在难于温度变化时如在制造过程中、在开始/停止、在操作期间出现导电层和绝缘层之间的结构变化。另外，当导电层和电绝缘层相互紧密接触时，温度变化引起的边界面上的应力是可减小的，从而抑制了层间空隙的出现。由于第一导电层和第二导电层用掺纸导电材料制成，所以可通过选择导电材料纤维的长度、厚度和密度来控制第一导电层和第二导电层到所需的表面电阻率。此外，在使用纸作为电绝缘层的情况中，由于掺纸导电材料的基本材料是纸，所以易于与纸粘附。况且，由于其热膨胀系数相互接近，可以防止由温度变化或类似情况引起的绝缘性能下降。而且，绝缘油或类似物可方便地引入电绝缘层中。
第一导电层15和第二导电层16的表面电阻率的上限由相同导电层中的电位在浪涌电压下被置为常数的情况和由浪涌所致的热量产生低于给定界限的情况所确定。另外，其下限由在第一导电层15和第二导电层16中磁通交链所致的涡流损失程度或由涡流损失所致的热量产生低于给定界限的情况确定。为了限制这种涡流损失，第一导电层15和第二导电层16还可形成为梳状或类似结构以避免环流。在这种情况中，甚至如果在第一导电层和第二导电层中出现磁通交链，也不出现涡流的大开口面积的回路，从而抑制涡流损失。而且，便于绝缘油在电绝缘层中的填充。
此外，在第一导电层和第二导电层是由导电板制成的情况中，可通过选择板的材料复合、线径和结构来控制导电层到所需的表面电阻率，其能抑制由电流变化所致导电层中的热量产生或涡流损失所致的热量产生。另外，便于绝缘油或类似物在电绝缘层中的填充。而且，在第一导电层15和第二导电层16使用具有热膨胀系数等于或接近于电绝缘层14的材料的情况中，即使在制造过程中或操作期间出现温度变化，在导电层和绝缘层之间的边界表面上产生的应力可降低到一个很小值，从而减少了缺陷的产生。
静电屏蔽绝缘层6包围线圈件4，如1中所示，并需要在引至外部的连接引线部分、线圈件4之间的跨接部分和用于冷却介质的入口/出口处的静电屏蔽绝缘层6中制作通孔。在这种情况中，由于电场集中在第一导电层15和第二导电层16的通孔形成部分即导电层端部上，形成电场削弱结构。该电场削弱结构能增加导电层端部的曲度，并能使用其中通孔端部被绝缘材料覆盖的结构。另外，可以理解一个或多个电场削弱电极被分隔地布置在通孔附近。而且，也可通过使用非线性电阻材料来防止导电层端部的电场削弱结构的高电场。
下面描述本发明的第二优选实施例。图5是表示形成根据第二实施例的静止感应设备的变压器的俯视断面图，并表示由铁心包围的绕组绝缘结构。图5大致说明壳式变压器的上半部分，在此略去具有类似结构的下半部分。
在图5中，形成电流路径的多个线圈件4被连接以构成高压绕组2和低压绕组3。高压绕组2和低压绕组3沿铁心1的柱部26布置。在说明中，高压绕组2和低压绕组3沿左手和右手方向被交替布置。其它示意性结构与上述第一实施例类似并具有相同的效果。
尽管详细描述了本发明，易于理解这只是通过说明和例子的方式来描述，其并不可当作限制，本发明的精神和保护范围仅由所附权利要求限定。
权利要求
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位部分上。
7.根据权利要求5所述的静止感应设备，其中，具有电容大于所述线圈件的导体间串联电容的一个电容器被连接到最里面的静电屏蔽绝缘层的所述第一导电层和所述绕组一端之间和/或被连接到最外面的静电屏蔽绝缘层的所述第一导电层和所述绕组的另一端之间。
8.根据权利要求7所述的静止感应设备，其中，最里面的静电屏蔽绝缘层的所述第一导电层和所述绕组一端之间和/或最外面的静电屏蔽绝缘层的所述第一导电层和所述绕组的另一端之间的电容被置为是所述静电屏蔽绝缘层的所述第一和第二导电层之间电容的两倍。
9.根据权利要求1所述的静止感应设备，其中，可调节每个所述静电屏蔽绝缘层的第一和第二导电层之间的电容以控制每个所述静电屏蔽绝缘层的电压分布。
10.根据权利要求2所述的静止感应设备，其中，制造所述电绝缘层的所述固体材料包括纤维素。
11.根据权利要求2所述的静止感应设备，其中，形成所述电绝缘层的所述固体材料是以叠层状态形成的聚合物材料。
12.根据权利要求2所述的静止感应设备，其中，形成所述电绝缘层的所述固体材料是以叠层状态形成的薄片材料。
13.根据权利要求1所述的静止感应设备，其中，所述第一导电层和所述第二导电层由非磁性导电材料制成。
14.根据权利要求1所述的静止感应设备，其中，所述第一导电层和所述第二导电层包括热膨胀系数等于所述电绝缘层的热膨胀系数的导电材料。
全文摘要
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。
文档编号H01F27/34GK1326201SQ00108758
公开日2001年12月12日 申请日期2000年5月31日 优先权日1998年12月1日
发明者伊藤惠一, 辻考誠, 长谷川武敏, 细川登, 石川清之, 鸟羽靖雄, 吉住安二 申请人:三菱电机株式会社