用于电设备的外壳以及包括外壳的电设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于电设备的外壳以及包括外壳的电设备。本实用新型涉及一种用于电力装置的外壳。该外壳包括由电绝缘材料的外壳壁（105），其中外壳壁的至少一个段（110）的外表面（115）具有第一轮廓（125、130；205）以便提供在外表面处的外部爬电延长；并且所述外壳壁的至少一个段（110）的内表面（120）具有第二轮廓（125、130；205）一边提供在内表面处的内部爬电延长。通过在内表面上以及外表面上提供具有爬电延长的外壳，外壳能够例如被用于通过空气绝缘的中或高电压装置的保护。
【专利说明】用于电设备的外壳以及包括外壳的电设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力装置，并且具体地涉及用于电设备的外壳。
【背景技术】
[0002] -些电力设备需要电绝缘的外壳，以便保护内部部件免受灰尘和污垢。这样的外 壳还能够用来保护安装人员在如果存在的该装置的安装和维护期间免于移动部件。 实用新型内容
[0003] 本实用新型所涉及的问题是如何提供一种能够用于保护如下电设备的外壳，该电 设备被布置为在中或高压范围中操作并且由空气所绝缘。
[0004] -个实施方式提供了一种用于电力装置的外壳，该外壳包括由电绝缘材料制成的 外壳壁。该外壳壁的至少一个部分的外表面具有第一轮廓，以便在该外表面处提供外部爬 电延长；并且该外壳壁的至少一个部分的内表面具有第二轮廓，以便在该内表面处提供内 部爬电延长。
[0005] 通过在外壳壁的内表面和外表面上提供爬电延长，任何爬电电流将被抑制在外壳 壁的内侧和外侧上。因而，外壳能够被用于保护空气绝缘的电设备，而不需要任何厄米性 (hermiticity)。
[0006] 该外壳壁能够例如由聚合物材料制成，诸如环氧树脂、硅树脂、聚碳酸酯或聚酰 胺。备选地，该外壳壁能够由另一绝缘材料制成，诸如陶瓷材料。
[0007] 在一个实施例中，该第一轮廓和该第二轮廓由脊和凹槽形成，其中该第一轮廓中 的脊提供该第二轮廓中的凹槽，反之亦然。
[0008] 在另一实施例中，该外壳壁包括中间片，伸长的突起在该中间片的内表面和外表 面两者上的从该中间片突出，在该中间片的外侧上的突起形成该第一轮廓，并且在该中间 片的内测的突起形成第二轮廓。
[0009] 在该实施方式的一个方面中，该外壳由如下的中间片形成，该中间片连接到该中 间片的每一侧上的附加片，该中间片和该附加片利用一组基本上平行的互连壁来相互连 接。沿着基本上平行于该互连壁的方向的裂缝出现在该附加片中，因而来自该中间片的 该突起由该互连壁和该附加片形成。在该方面中，外壳壁能够例如由聚合物三片式覆盖 (roofing)材料制成。
[0010] 突起之间的形状和/或距离，如果期望的话，在外壳壁的内表面和外表面之间能 够不同。
[0011] 在另一实施例中，外壳壁的第一轮廓以及第二轮廓包括脊和凹槽，其中第一轮廓 中的脊和凹槽独立于第二轮廓中的脊和凹槽而形成，反之亦然。具有这样的轮廓的外壳壁 能够例如由烧结陶瓷材料制成，或者由制模或者注射制模聚合物制成。
[0012] 本实用新型进一步涉及一种电设备，改电设备包括具有如下的外壳壁的外壳，该 外壳壁具有外表面和内表面两者，该外壳壁具有至少一个异形段，以便在外壳的内表面和 外表面上两者提供爬电延长。这样的电设备的示例包括分接头变换器、绝缘子、套管、断路 器、电容器、电涌避雷器、电缆终端或者测量设备。这样的电设备例如由空气所绝缘。
[0013] 本实用新型另外的方面在以下详细描述和附图中进行阐述。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是具有异形的内表面以及异形的外表面的外壳壁的不例的横截面。
[0015] 图2是具有异形的内表面以及异形的外表面的外壳壁的另一不例的横截面。
[0016] 图3是具有异形的内表面以及异形的外表面的外壳壁的另一不例的横截面。
[0017] 图4是具有在内表面以及外表面为异形的壁的外壳的不例的横截面。
【具体实施方式】
[0018] 电装置通常设置有绝缘外壳，以便保护该装置免受灰尘和污垢。这样的外壳还能 够用来保护安装人员在安装和维护期间不会移动装置的任何部件。
[0019] 由于外壳是电绝缘的，由电绝缘材料制成的外壳通常能够被附加到不同的部分， 这些部分被布置在不同的电位。然而，如果外壳被暴露在潮湿环境，外壳表面上的湿度可能 与其他污染一起组合，能够在处于不同电位的部件之间携带小电流。这样的电流往往被称 为爬电电流。为了避免危险量级的爬电电流，外壳的外表面应当被定形状在轮廓中，以便增 加在使用期间将处于不同电位的部件之间的沿着外壳表面的距离。
[0020] 将处于不同电位的两点之间沿着直线的距离表示为1，而沿着互连所述两点的异 形的表面的、所述两点之间的最短距离表示为D。。距离D。在这将被称为爬电距离。所述这 些距离之间的差异然后将被称为所述两点之间的爬电延长E。，其中：
[0021] 因此，对于平的表面，爬电延长E。在所有方向中是零，并且不提供爬电延长E。。另 一方面，异形的表面将在至少一个方向中提供非零的爬电距离E。。轮廓的设计确定在哪个 方向将提供爬电延长E。，以及爬电延长的量级。
[0022] 用在绝缘子中的异形的表面的示例在国际电工技术委员会（IEC 60815-1版本 L 0, 2008-10)的"Selection and dimensioning of high-voltage insulators intended for use in polluted conditions-Partl:Definitions, information and general principles"中示出，具体参见第9. 3章，表6。
[0023] 根据本实用新型，提供了一种电力装置的外壳，其中该外壳包括由电绝缘材料制 成的外壳壁，其中外壳壁的内侧和外侧两者的至少一部分具有轮廓，以便提供爬电延长。外 壳壁的外表面具有第一轮廓，以便提供外部爬电延长；并且外壳壁的内表面具有第二轮廓， 以便提供内部爬电延长。内壁是外壳壁面对该外壳壁被布置用于保护的电装置的侧，而外 壁是外壳壁的被布置用于面对这样的装置操作所处的环境的一侧。
[0024] 通过在外壳壁的内表面以及在外表面上提供爬电延长，外壳能够被用于保护由空 气绝缘的电装置，而无需对外壳有任何湿度要求。在湿度环境中，利用内部爬电延长和外部 爬电延长，任何爬电电流将被抑制在外壳壁的内侧和外侧上。
[0025] 外壳壁105的示例的横截面在图1中示出，其中外壁115和内壁120两者是异形 的。在图1中，轮廓由表面中的脊125和凹槽130形成。在这一实施例中，形成在外表面 115上的脊125将同时形成在内表面120上的凹槽130。
[0026] 在图1示出的示例中的外壳壁105具有异形段110,其中外表面115以及内表面 120是异形的。非异形段135出现在异形段110的任一侧上。如果期望的话，另外的非异形 段135可以被呈现。
[0027] 图1的脊125的顶部和凹槽130的谷具有近似圆形曲线。脊125和凹槽130的其 他形状能够被预期，诸如椭圆曲线、矩形形状等。脊125能够被认为是从外壳壁105突出的 伸长的突起。在一个实施方式中，第一脊/凹槽形成是与第二脊/凹槽形成相调节的，其中 第一形成的相邻脊125之间的距离大于第二形成的相邻脊125之间的距离。其他脊/凹槽 形成能够被预期。
[0028] 沿着脊125和凹槽130延伸的方向通常是外壳壁105的沿着电位不被期望显著变 化的方向，而垂直于脊125和凹槽130的延长方向的方向被布置沿着电场的量级被期望显 著变化的方向。脊/凹槽可以例如基本上垂直于互连装置的两个电极的直线，该电极被布 置为在不同的电位处被连接。在图1至3中，出于图示的目的而插入坐标系100,该坐标系 具有它的X轴在垂直于外壳壁105的方向中，它的Y轴沿着电位被期望显著变化的方向中， 并且它的Z方向是沿着电位被期望较小程度变化(如果有的话）的方向。
[0029] 根据本实用新型的另一实施例的外壳壁105的示例的横截面在图2中示出。图2 的外壳壁105包括中间薄片202。在图2的外壳壁105的异形段110中，T形横截面的伸长 的突起205在中间片202的内表面和外表面两者上在垂直于中间片202的方向（例如，沿着 X方向）突起。另外，伸长的突起沿着平行于中间片202的方向（Z方向）延伸。伸长的突起 205因此在垂直于突起205延伸的方向（Z方向）的方向（Y方向）中提供内部爬电延伸以及 外部爬电延伸。因此，包括图2的外壳壁105的外壳能够有利地被布置，以便突起205延伸 的方向基本上垂直于沿着电位被期望显著变化的方向。
[0030] 伸长的突起205能够具有不同的横截面形状，诸如L形、I形、V形、不规则形状、或 者任何形状适当的形状。
[0031] 图2中示出的实施例的优点在于这一实施例可以例如容易地由现成的 (off-the-shelf )材料制成：具有从中间片202突出的突起205的绝缘外壳壁105能够例如 由聚合物三片式覆盖材料生成，或者任何其他适当的绝缘材料生成，在该绝缘材料中，中间 片202利用一组基本上彼此平行的互连壁215来连接到两个附加片210a和201b。通过沿 着基本上平行于互连壁215的方向（参见图2的Z方向），在附加片210a和201b中做出裂缝 220,能够形成从中间片202突出并且沿着外壳壁105的表面延伸的突起205。互连壁215 因此将用作突起205的伸长的茎225,而附加片210a和201b的一部分将用作伸长的突起帽 230。裂缝220可以例如做成从外壳壁105的一个边缘延伸到外壳壁105的相对边缘。备 选地，裂缝220将不从边缘延伸到边缘，而在裂缝202的延伸方向中的附加片210a和201b 的部分将出于稳定性的原因而保留原封不动。
[0032] 在图2示出的外壳壁105的一个实施方式中，中间片202由两个或更多个片形成， 这些片利用互连壁以及从形成这样的多片式中间片202的外部部分的两个片延伸的突起 205相互连接。
[0033] 图1和图2的外壳壁105显示出异形段110,其中提供了爬电延长E。，而外壳壁105 的其他非异形段135具有从其中没有突起延伸的非异形结构。在另一实施例中，外壳壁105 的整个内侧120表面和外侧115表面是异形的，因此在整个外壳壁105处提供内部爬电延 长和外部爬电延长。当仅内侧120表面和/或外侧125表面的每个表面的段110是异形的 时，内表面120上的异形段110可以例如在外表面115处与异形段110的相对，如图1和2 所示，或者，内表面120和外表面115上的异形段110能够相对于彼此移动。如果期望的话， 轮廓结构能够在内表面120和外表面上不同，而且是在当内侧和外侧上的异形段110是相 对放置时。例如，根据图2中示出的实施例的由三层覆盖材料制成以形成外壳壁105的裂 缝220的数量可以在内表面120和外表面115之间不同。在其中内表面120和外表面115 上的轮廓结构彼此不同的外壳壁105的进一步示例在图3中示出。图3的外壳壁105具有 由脊125a和凹槽130a形成的异形的外表面115,以及由脊125b和凹槽130b形成的异形的 内表面120。凹槽125a之间的高度和距离不同于凹槽125b之间的高度和距离。在图3中 不出的实施方式中，夕卜表面115的爬电延长大于内表面120的爬电延长。通常，夕卜表面115 需要较大的爬电延长，因为该表面通常更暴露于灰尘和污垢。然而，在内表面120上要求更 大的爬电延长往往也不会造成任何损害。
[0034] 就突起的形状和尺寸以及突起之间的距离而言，异形段110的设计将通常根据装 置的电压范围、在其中电装置被布置以操作的环境条件、壁材料等进行制作，并且能够有利 地根据本领域的公知常识进行制作。诸如IEC 60815-1版本1. 0, 2008-10的文档提供了轮 廓设计的更多指引，参见例如这一标准的第9. 3和9. 4章。通常，突起的高度以及突起之间 的距离超出5mm左右，并且通常小于处于不同电位(例如，两个电极)的两个点之间的直线距 离Ds，在该不同电位之间外壳壁105被布置为提供爬电延长E。。通常，比率f落在1. 2到 5的范围内，其中D。是由外壳壁105在外壳壁被布置为提供爬电延长E。的方向中提供的爬 电距离，并且Ds是在这一方向中的外壳壁105的边缘之间的直线距离。比率f的其他值 也可以被预期，例如，在1. 1到10,或者更大的范围内。
[0035] 外壳壁105由绝缘材料制成，例如聚合物材料或者陶瓷材料。适当的聚合物材料 包括环氧树脂、硅树脂、聚碳酸酯或聚酰胺等。适当的陶瓷材料是例如本领域内已知的瓷材 料，例如，由粘土、石英、氧化铝和长石等制成的材料。
[0036] 外壳壁105可以例如利用制模、注射制模、挤压、拉挤、烧结或者任何其他适当的 方式而形成。
[0037] 图1至3中示出的外壳壁105的内侧120表面和外侧115表面的轮廓仅给定为示 例，并且提供爬电延长E。的任何其他表面轮廓能够被预期。其他可能的轮廓的示例在IEC 60815-1版本1. 0, 2008-10、第9. 3章、表6中示出。如以上所讨论的，其他设计也可以被预 期。
[0038] 具有根据本实用新型的外壳壁105的外壳可以例如被用作分接头变换器、绝缘 子、套管、断路器、电容器、电涌避雷器、电缆终端、测量设备或者任何其他电设备的外壳或 封装。外壳壁105能够例如被用在操作在大约6kV至145kV的电压范围内的电设备的外壳 或封装中。备选地，外壳壁105能够被用在用于操作在更高或者更低的电压范围的电设备 的外壳中。
[0039] 具有外表面115和内表面120两者的外壳壁105,外表面115和内表面120具有 至少一个异形段110以便提供爬电延长E。，能够成形以便形成电设备的整个外壳或者能够 形成设备外壳的一部分，该设备外壳包括不同或者类似设计的另外的外壳壁。包括在内表 面和外表面两者上是异形的外壳壁105的外壳400的不例的横截面在图4中不出。横截面 沿着在其中电场被期望变化的平面中取得。在图4中，外壳壁105a和105b分别被示出以 每个互连的两个部件405a和405b，其中部件405a和405b被布置为处于不同的电位。部 件405a和405b可以例如为被布置在不同电位的两个电极。在图4的外壳400中，两个部 分405a和405b与外壳壁105 -起被不出以这样的方式来形成外壳400,该方式是内部空 间410在外壳400的内部形成。外壳400的这一内部空间410能够包含电设备的至少一部 分，以便封装电设备的所述至少一部分。由脊/凹槽形成的图4的轮廓仅给定为示例，并且 能够使用任何类型的轮廓。
[0040] 尽管结合附图阐述了本实用新型的各个方面，本实用新型的其他方面包括在以上 描述和/或附图中给出的任何特征的组合，并且不仅仅是所附权利要求中明确阐述的组 合。
[0041] 本领域的技术人员将认识到，本文中所给出的技术不限于结合附图和前述详细描 述所公开的实施例，这些实施例仅出于说明性的目的被给出，而能够以多种不同方式来实 施，并且由所附权利要求所定义。
【权利要求】
1. 一种用于电力装置的外壳（400)，所述外壳包括由电绝缘材料制成的外壳壁（105)， 其特征在于： 所述外壳壁的至少一段（110)的外表面（115)具有第一轮廓（125、130;205)，以便在 所述外表面处提供外部爬电延长；并且 所述外壳壁的至少一段（110)的内表面（120)具有第二轮廓（124、130;205)，以便在 所述内表面处提供内部爬电延长。
2. 根据权利要求1所述的外壳，其特征在于： 所述第一轮廓和所述第二轮廓由脊（125)和凹槽（130)形成，其中所述第一轮廓中的 脊提供所述第二轮廓中的凹槽，反之亦然。
3. 根据权利要求1所述的外壳，其特征在于： 所述外壳壁包括中间片（202)，伸长的突起（205)在所述中间片的内表面和外表面两 者上从所述中间片突出，在所述中间片的外侧上的所述突起形成所述第一轮廓，并且在所 述中间片的内侧上的所述突起形成所述第二轮廓。
4. 根据权利要求3所述的外壳，其特征在于： 所述突起包括T形、L形、I形、V形和/或不规则形横截面的突起。
5. 根据权利要求3或4所述的外壳，其特征在于： 所述外壳壁由中间片（202)形成，所述中间片连接到所述中间片的每一侧上的附加片 (210a、b)，所述中间片和所述附加片利用一组基本上平行的互连壁（215)来相互连接；其 中 沿着基本上平行于所述互连壁的方向的裂缝（220)出现在所述附加片中，因而来自所 述中间片的所述突起（205)由所述互连壁和所述附加片形成。
6. 根据权利要求1所述的外壳，其特征在于： 所述第一轮廓包括脊和凹槽； 所述第二轮廓包括脊和凹槽；其中 所述第一轮廓中的所述脊和凹槽独立于所述第二轮廓中的所述脊和凹槽而形成。
7. 根据前述任一项权利要求所述的外壳，其特征在于：所述外壳壁由聚合物材料制 成。
8. 根据权利要求7所述的外壳，其特征在于：所述聚合物材料是环氧树脂、硅树脂、聚 碳酸酯或聚酰胺。
9. 一种电设备，其特征在于：包括前述任一项权利要求所述的外壳，其中所述电设备 是分接头变换器、绝缘子、套管、断路器、电容器、电涌避雷器、电缆终端、测量设备中的一 个。
10. 根据权利要求9所述的电设备，其特征在于所述电设备通过空气绝缘。
【文档编号】H05K5/02GK203840650SQ201320804615
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】J·玛撒, T·拉尔森, B·阿斯普伦德, J·彼得森, R·斯滕贝格 申请人:Abb技术有限公司