电感装置的制作方法

专利名称：电感装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及打算与多相交流电力网连接的电感装置，所述电感装置与 电力网的零电压点连接。所述电感装置包括线圈并被设置成允许无功电流 通过与可能的接地故障连接的线圏。本发明也涉及生产这种装置的方法。
背景技术：
多相交流电力网,皮用于长距离传送电力。多相交流电力网包括至少两 个，但通常为三个的电导体，每个电导体传送交流电。交流电的相位被相 对彼此地位移开以使得它们的组合电势为零。导体连接到彼此的点被称为 零点，因为这点的电势为零。这种零点通常可在产生交流电的发电机处、在变换交流电的变换i殳备处，以及在某种情况下也在终端用户处发现。多相交流电力网出现的 一个问M所谓的接地故障，这是指电力网中 的导体之一与地短路连接。由于电力网中的非短路导体的延伸，非短路导体与地形成电容，其中电流可以在这些通常为两个的导体和地之间通过。 因此在非短路导体、地和短路导体之间形成闭合电路，其中电流可以通过 接地故障处。由于在接近故障的地面出现高电压差，这样的接地故障电流 非常危险，因此可能引起大的损害。在一些情形下，可能在导体和地之间 产生电弧，其中即使短路导体和地之间的接触结束，电流仍不断开。已知在电力网的零点和地之间连接电感装置以减少通过接地故障的 电流。这种电感装置通常包括感应系数为L的线圏。在正常操作期间， 零点的电势接近地电势，其中，没有电流或只有很小量的电流通过电感装 置。然而在接地故障期间，零点的电势有变化，使得电流通过电感装置。 在正确选择感应系数L的情况下，流过电感装置的电流与通过非短路电 导体与地之间产生的电容的电iW目同。因此在电感装置和电容器之间形成 闭合电路，其中，根据基尔霍夫定律，经过接地故障的电流被大大地减小。 优选地，这导致不再需要因接地故障期间的安全问题而关闭电力网，而电 力网可以保持工作且可以继续配送电力。另夕卜，任何电弧均被抑止，且可 以对工人没有任何危险地进行修理工作，有时甚至不需要关闭电力网。这
种电感装置在日常言谈中被称为电抗器(reactor)。电感装置必须能够处理与电力网相关的高电压。因此现有技术的电感 装置通常使用油来绝缘。油与纸板或纸在一起是良好的绝缘体和良好的冷 却介质。这使得高的填充因数成为可能，即在线圏内导电材料的部分较多， 因此得到紧凑的构造。填充油的装置的一个问题是它们可能泄漏，这对环 境是有害的。因此装置必须被包含在大且密封的金属壳中，且其必须被提 供额外的安全装置。通常装置被放置在金属盘中，而所述金属盘M在防 渗液收集池上方，且所述防渗液收集池足够大，以在装置会泄漏的情况下 接收装置中所有的油，以及接收可能的雨水。如果装置乾故置在户外，雨7jC还必须被定期地清空。在某些应用中，例如在对环境干扰敏感的区域中，油的4吏用;1_被禁止 的，且在这些情况中，模制树脂(molding resin)被用作绝缘体。模制树 脂是石^t材料，在其中模制出线圏。模制树脂的一个问题是模制树脂较重 且在线圏周围需要大量树脂。另夕卜，模制树脂具有较低的热传导性，这与 具有相同尺寸的油绝缘装置相比严重地限制了线圏中的容许电力。由于模 制树脂是由有毒物质通过聚合和硬化制成的，所以在制造期间对其进行处 理也很难且花费大。发明内容根据本发明的第 一方面，本发明的一个目的是提供一种与多相交流电 力网连接的电感装置，所述电感装置与零点连接以緩和可能的接地故障， 其中所述电感装置的制造简单且便宜。这个目的通过根据权利要求1的装置来实现。该装置包括线圏，所述 线圏由包括内部导体及围绕内部导体的外部绝缘壳的柔性线缆缠绕而成。 因此线圏的制造非常筒单、便宜且快速，因为柔性线缆可以被容易地缠绕 成线圏的匝。不需要像在例如制造包括油或模制树脂的装置时那样对液体 物质进行处理，这进一步简化了制造。另外，可以以非常低的成本制造或 购买线缆。优选地，第一绝缘壳具有某种厚度以使得第一绝缘壳抵抗通过 绝缘体的放电。根据本发明的电感装置可以例如为电抗器，或与零点成形 器(zero point former)结合的电抗器。出于几何原因，且由于当在线圏中出现最高电压后调整的线缆的绝缘 体的厚度沿整个线缆具有相同厚度，使用线缆缠绕的线圏的填充因数相比
使用油绝缘的装置要低一些。已经认识到，由于基本上更加容易冷却由线缆制造的装置，这种填充因数降低可得到平衡。因此，电感装置的总重量 及体积与现有技术的装置基本上相同，最好的情况时甚至更小。另外，由于装置是无油的，不需要用于收集泄漏的油的安全装置和密封金属容器， 这允许装置的尺寸进一步减小。根据本发明的装置是无油的特性也允许装 置被用在禁用有油装置的场所。同样已经表明对于使用模制树脂作为绝缘 体制造的线圏，相应优势仍然存在。因此，获得的装置的制造非常简单、 便宜且快速，且其具有与现有技术的装置同样的性能。根据一个实施例，线缆包括围绕第一绝缘壳设置的第二壳，其中第二 壳是导电的，使得线缆中的电场被消除。优选地，第二壳是金属的，例如 铜或铝。因此减小了装置中的放电和火花的风险。优选地，线缆也包括围绕第二壳设置的第三绝缘壳。根据另 一 实施例，装置还包括电功能模块和被设置成将第二壳的至少 一部分电连接到电功能模块的装置。因此，取决于第二部分连接到哪个模 块，可以实现若干不同的期望效果。才艮据一个实施例，第二壳的至少一部 分被连接到接地模块，该接地模块被设置成将第二壳的该部分的电势保持 为接近于地电势。因此，线缆的表面的电势接近于零，其中电场被非常有效地圏闭(trap)在线缆中。相反地，允许磁场无障碍地通过。由于电场 被圏闭，装置的外面大体上处于零电势，因此可以安全触摸。另夕卜，也可 以用金属制造装置的其他的、外面的部分(outerpart),在没有对电场进 行圏闭的情况下，由于火花或短路的风险，这种制造是不可能的。通过使 用金属制造装置的外面的部分，增加了装置的机械稳定性，且因为金属是 易于处理的便宜材料，所以该制造也容易实现且更便宜。对于现有4支术的 装置，线圏中的以及接近线圏的机械支撑构造必须使用绝缘的材料(例如 纸板)制造，以避免火花或短路。才艮据另 一 实施例，第二壳的至少一部分,皮^L置成形成线圏的次级绕 组，其中第二壳的该部分被连接到感应系数控制模块，所述感应系数控制 模块被设置成控制装置的感应系数。通过用第二壳形成线圏的次级绕组， 当电流流过线圏时(通过内部导体时)，在第二壳中将有电流被感应。通 过将次级绕组连接到感应系数控制模块，可以通过简单的方式控制线圈的 感应系数。因此，可以通过控制次级绕组中的电流，来改变通过形成初级 绕组的线圈的导体的电流，以使得其与电力网和地之间的容性电流一致。 因此装置可以被调整以适应不同的状况，使得接地电流非常接近零。 优选地，感应系数控制模块包括一个或多个电容器，其中电容器与次 级绕组形成电路，这增加线圏的感应系数。优选地，感应系数控制模块也 包皿设置成控制所述一个或多个电容器的开关的控制模块。或者，感应 系数控制模块可以代之包括若干线圏。因此，当接地电流改变时，可以控 制通过装置的电流。根据另一实施例，所述感应系数控制模块包括电压调节器。在接地故障期间，在电力网的无故障(non-erring)导体与地之间也形成阻性电流 分量。以前，该电流分量较小，但对于具有更大范围和更高比例的线缆位 于地面下面的新电力网，所述电流可能相当大。电压调节器允许向电游^馈 送所需电流。电压调节器因此被设置来供给相位移(phase-displaced)交 流分量，该分量被变换成对应于所述阻性电流的线圏中的电流。因此接地 故障电流的该电流分量也被减小。当然，电压调节器也可以馈送影响装置 的感应分量的电流。优选地，电压调节器还被设置成补偿故障电流中的谐 波(overtone )。才艮据另一实施例，将线缆的第二壳分割成至少两个电分离部分。优选 地，分割第二壳，4吏得所述部分在线缆的长度方向上设置成一个在另一个 之后。因此，通过变换，减小了所述部分中的感应电压或电流。才艮据一个 实施例，将第二壳分割成电分离部分以4吏得一个部分上的电压小于或等于 线圏上的电压的一半，优选地小于或等于线圈上的电压的三分之一，更优 选地小于或等于线圏上的电压的五分之一，最优选地小于或等于线圏上的 电压的十分之一。因此，减小了第二壳的不同部分之间的或线圏的各匝之 间放电或短路的风险。另外，可减小第二壳上面的第三绝缘壳的厚度。优选地，将至少一个所述电分离部分连接到至少一个电功能模块。有 利地,将至少两个所述电分离部分分别与一个电功能模块相连。最优选地， 将两个电分离部分分别与不同类型的一个电功能模块相连。因此，允许更 大的灵活性以及对电感装置和通过线圏的电流进行更好的控制。根据另一实施例，线圏包括至少一个通道，其被设置成允许冷却介质 流通过线圏。优选地，冷却介质为空气，但其也可以包括液体或其他气体。 根据一个优选实施例，线圏包括所述线缆的至少两个匝，且装置包拾没置 在所述两个匝之间的至少一个分隔构件，以使得在其间获得空隙。由于通 道或空隙提供用于冷却的很大区域，因此大大地改善了装置的冷却。优选 地，装置包括被设置成提供若干空隙的若干分隔构件。有利地，空隙彼此 平行且沿线圉的长度方向排列。优选地，空隙是直的，其中跨空隙的压降
减小。因此，允许通过自然对流对装置进行冷却。根据本发明的一个目的的第二方面是用于制造与多相交流电力网连 接的电感装置的方法，该电感装置连接到零点以緩和可能的接地故障，其中该方法的执行筒单且便宜。使用权利要求13的方法实现该目的。优选 地，该方法包括制造前面结合本发明的第一方面描述的装置的步骤。根据一个实施例，该方法包括将线缆送给到由装置的支撑构造的内部表面限定的内部空间，以M置电缆以形成所述匝，使得通过线缆向内部 表面努力弄直自身，将线缆保持固定在内部空间中。优选地，支撑构造的 内侧的形状是凹形的，且最优选地，内部表面包括至少两个相对的表面部 分，在所述至少两个相对的表面部分之间保持线缆固定。因此，通过在内 部空间中努力弄直线缆的张力，线缆将被自然地保持固定。有利地，支撑 构造的内部表面是圆柱形的。因此，线缆以简单的方式呈现为线圏的匝的 形状。通过向内部空间的内侧并沿其内部表面缠绕线圈，通过送给和放置 线缆简单地完成缠绕，而不是通过施加张力围绕线鼓缠绕线缆。因此，不 需要大的力来缠绕线缆，这意味着更简单且便宜的制造，并且线缆承受较 小的应力。根据一个实施例，线缆的放置包括沿支撑构造的内部表面弯曲线缆。 优选地，线缆的放置也包括将线缆弯曲成对应于线圏的所述匝的形状。优 选地，通过将线缆压向支撑构造的内部表面实现该弯曲。因此，随着将线 圏送给到内部空间，线缆会自然地弯曲，且在支撑构造的内侧上形成线圏 的匝。因此，大大地简化了装置的制造。另一个优势是向支撑构架支撑线 圏，其中线圏非常耐用。特别地，当存在可能的线圏短路时，线圏的所有 匝承受具有相同方向的大电流，以致于各个匝以很大的力彼此排斥，而由 支撑构造支撑线缆，使得装置爆炸的风险减小。根据一个实施例，线圏的制造包括通过在至少第一、外部匝中缠绕线 缆以及之后在至少第二、内部匪中缠绕线缆，从外面开始向内缠绕线缆。 优选地，外部匪的周长大于内部匪的周长。优选地，外部匝净皮i殳置成包围 内部匝。优选地，内部匝于是至少间接地被外部匝的内侧保持弯曲且靠着 外部匝的内侧被支撑。这里的间接意指其可以是设置在第 一和第二匝之间 的元件，第二元件靠着第一匝支撑，将该支撑转给第二匝。因此，可以通 过将线缆送给到并放置到内部空间中，将线缆缠绕成所述匝，即使针对内 部匝，也不使用线缆中的张力。根据一个实施例，将线缆缠绕成所述匝包括使用放置构件控制线缆的
放置。优选地，所i^t置构件包括用于控制线缆的凹的、u形的表面。这个表面包括三个表面，其在不同方向控制线缆。优选地，放置构件被形成 为使得线缆靠着凹的表面滑行。因此确保线缆的匝靠近彼此放置，这增加 线圏的填充因数。根据一个实施例，线缆的送给包括从线缆轴放出线缆，以;Mt放出线 缆期间转动线缆轴，使得线缆中的扭转被减少。因而，由于不再有必要强 制线缆围绕其自身的轴转动，筒化了线缆的缠绕。另外，由于线缆中的张 力减小，其耐久性增加。


现在将结合本发明的若干非限制性示例并参考附图对本发明进行描述。图i示出了多相交流电力网以及根据本发明一个实施例、连接到电力 网的零点的电感装置。图2示出了才艮据本发明的第二实施例的电感装置。图3示出了图2中的电感装置的线缆的构造。图4示出了图2中的电感装置的一半的示意接线图。图5是示出了图2中的电感装置的线缆的第二壳如何被分成电分离部 分的一个示例。图6示出从上方看的图2中的电感装置的一半的截面图。图7示出了根据本发明制造电感装置的方法。
具体实施方式
在图1中，示出了多相交流电力网l，其被i殳置用来配送电力。电力 网1包括三个线圏3，其例如可以是在变压器中的或在产生电力网的交流 电的发电机中的三个线圏。三个线圏3在零点5重合，正常工作期间在零 点5的电势为零。其他类型的电力网线圏可以以未获得零点的方式连接。 在这种情况下，可以使用零点形成器产生零点。零点形成器在本领域是公 知的。在图1中，示出了在电力网的第一导体9a与地ll之间的接地故障7。
例如，如果树倒在导体9a上，或者导体倒在地面ll上，这种接地故障7 可能发生。如果导体M置在地面下面且导体的绝缘体上有孔，这种接地 故障7也可能发生。在图1中，也示出了在电力网1的第一和第三导体 9b、 9c与地ll之间的两个电容器13。由于导体9b、 9c相对地面的延伸， 形成电容器13。在接地故障期间，电流Ic因此在第二和第三导体9b、 9c 与地11之间流过，其中在接地故障7与电容器13之间形成闭合电路。在图1中，也示出了零点5与地11之间的电感装置15。电感装置15 包括线圏17,线圏17被形成以允许无功电流L通过与接地故障7连接的 电感装置。在本示例中，线圏17的感应系数被调整以适应电容器13的尺 寸，使得电流lL等于电流Ic。因此在线圏17与电容器13之间形成闭合 电路，这意味着通过接地故障7的电流被减小。因此通过接地故障7的电 流被减小到某种程度，使得电力网不需要即刻修补故障仍可以保持工作。在本示例中，线圏17包括线缆19，线缆19包括内部电导体21以及 围绕内部电导体21设置的第一绝缘壳23。线缆19是柔性的且被缠绕成 线圏17的至少一匝。由于使用柔性线缆19缠绕线圏17，线圏17很容易 制造。另外，这种线缆19是无油的，其中电感装置可以不釆取许多安全 措施而被用在敏感区域。线缆绕组通常具有比传统绕组低的填充因数。然 而，线缆19具有更好的导热性，这意味着需要较小的用于冷却的设备。 因此，该装置总的来讲更便宜、更轻且更小。该装置也可以被更筒单地放 在窄空间中。图2示出了打算在零点和地之间连接的电感装置27的另一个示例。 在图2中，可以看出装置27包括矩形铁心29。该装置也包括分别围绕矩 形铁心29的一个垂直部分缠绕的两个线圏。图2示出了左线圏35的横截 面图，而右线圏被^V保护外壳33中。在本示例中，两个线圏被串联连 接JU皮定向，使得磁场沿圆圏流过铁心29 。两个线圏因此形成装置27的 总感应系数。在另一示例中，线圏可以替代地并联连接。线圏35包括线缆37，线缆37是柔性的且被缠绕以形成线圏35的匝。 因此获得了先前描述的柔性线缆的优势。在图3中更详细地示出了线缆 37的结构。线缆37包括金属的内部导体39，该内部导体39被设置来构 成线圏35的初级绕组，Jb^没置成允许无功电流L流过内部导体39，并 因此通过线圏35。线缆37还包括设置在内部导体39周围的第一绝缘壳 41，形成第一绝缘壳41以使内部导体39绝缘。绝缘壳41由聚合物材料 制造，在本例中为热塑性塑料。绝缘壳41包括聚乙烯，在本示例中为交
联(cross bound)聚乙烯，其在日常言谈中被称为PEX。优选地，第一 绝缘壳23具有某厚度，使得第一绝缘壳23抵抗通过绝缘体的放电。另外，绝缘壳41包括具有提高的传导性的薄层43。增加的传导性允 许层43中有弱电流，该电流使由不平坦(例如在内部电导体39外部的尖 突出部或边沿)引起的电势峰消除。因此，减小了通过绝缘体41放电的 风险。在本示例中，所述层43包括以碳黑作为填料的聚乙烯。第一绝缘 壳41还包括具有提高的传导性的第二层44，其与第一层43类似，但被 沿壳41的外表面设置。第二层44的功能在下面参考图5被更详细地描述。线缆37还包括围绕第一壳41设置的第二导电壳45。因此，在绝缘 壳41的表面上允许有电流，其中线缆37的表面上的电场,皮壳45消除。 在本示例中，第二导电壳45为金属的，例如铜或铝。线缆37还包括围绕 第二导电壳45设置的第三绝缘壳47。由于第二导电壳45中的电势较低， 第三绝缘壳47可以较薄。图2的线缆39中的第二壳45还被分割成三个电分离部分65、 67以 及69。第二壳45的分割的方式后面结合图5被描述。装置27还包括三 个电功能模块51、 52、 53以及一个装置49，该装置49被形成为将第二 壳45的三个电分离部分65、 67、 69连接到三个电功能模块51、 52、 53 中的每个。在本示例中，装置49由五个电导体构成，其中一个或两个电 导体分别连接一个部分到其功能模块。结合图4对电功能模块51、 52、 53进行更明确的描述。在实践中，电感装置当然可以包括任何数目的电 功能模块和电分离部分。另外，电分离部分可以连接到若干电功能模块以 及以其他方式在周围。在图4中，示出了装置27的示意接线图。内部导体39以初级绕组 35的形式示意性示出，且铁心29以两个垂直线的形式示出。图4也示出 了被分割成电分离部分65、 67、 69的第二导电壳45,电分离部分65、 67、 69被示意地再现为线圏35的次级绕组。第二壳45的这些部分65、 67、 69还被分别连接到功能模块51、 52、 53之一。在图4中，第一模块51被示出为包括到地电势66的连接。模块51 仅通过一个导体连接到第一部分65的中间。因此第二壳45的第一部分 65的电势非常接近零。由于电势非常接近零，线缆37中的电场被有效地 圏闭。大体上，线缆37的部分65的整个电场被圏闭在电缆37中，这显 著地降低了绕组外的电势。这使装置不发生任何短路。 在本示例中，第二壳45的两个部分67、 69祐二没置成分别形成线圏 35的次级绕组。第二壳45的这些部分67、 69分别连接到一个感应系数 控制模块52、 53，所述感应系数控制模块52、 53被设置来控制装置的感 应系数。由于第二壳45的这些部分是次级绕组，当电流流过内部电导体 39时，部分67、 69上有电势被感应。由于第二壳45被分割，在部分67、 69中的匝的数目将小于在线圏35中的匝的数目。因此部分67、 69上的 感应电压将基本上低于初级线圏上的电压。在图4中，示出第二壳45被 分割成三部分，其中感应电压将等于或小于线圏35上的电压的三分之一。 当线圏35上的电压预计较高时，利用壳45被分割成若干分离部分的优势， 以限制分离部分上的电压。第二导电壳45的第二部分67与第二电功能模块52连接。模块52 包括若干并联连接的电容器55。当电流通过内部导体39时，在部分67 中产生电流，该电流流过电容器55，使得线圏35的感应系数增长一个与 电容器55的总电容相关的值。因此通过线圏35的总电流,皮减小。电功能模块52还包括控制模块57，控制模块57被设置成允许电容 器55连接或断开连接。因此，当电力网与地之间的电容变化时，可控制 装置27的感应系数，其中，可以以简单的方式调整无功电流IL以适应电 力网与地之间的容性电流Ic。容性电流Ic可以例如才艮据电力网的开关被 改变。第二模块52还包括第二控制模块59,第二控制模块59被设置成 允许单个电容器或一组电容器的连接或断开连接。因此装置27的感应系 数可以被最终地调整。第二导电壳45的第三电分离部分69被连接到第三模块53，第三模 块53包括电压调节器61。电压调节器61被设置成为部分69馈送期望的 电压。在本示例中，电压调节器61被设置成为第三部分69馈送一个电压， 该电压以某种方式改变通过线圏35的电流，使得装置27补偿电力网与地 之间的阻性电流。这种阻性电流例如由于对地的传导和电晕电流而产生， 且相对容性电流Ic和感应电流Ii^两者位移卯度。对于大的电力网，特别 是线缆的高部分，当只补偿容性电流时，这个分量可以如此大，以致于电 弧不再净皮抑止。电压调节器61也,皮i殳置成向第三部分69馈送改变线圏 35的感应系数的电压。因此，也补偿了谐波。另外，获得装置27的感应 系数的持续变化。第三模块53还包括被设置成控制电压调节器61的控制 模块63。在图5中示出了第二壳45如何^皮分割成两个电分离部分67和69。
通iWc在部分67和69之间移除的第二壳45中移除长度为1的环形形状 的部分，使得在部分67和69之间形成电分离间隙，从而分割第二导电壳 45。因此，连接到电分离部分的电功能模块将不会有任何不良的互相影响， 另外电分离部分将构成线圏的分离的次级绕组，其中各部分上的感应电压 变低。由于对被移除的第二壳的环形部分的移除，下面的笫一绝缘壳41被 暴露。第一绝缘壳41,如前所述，被提供具有增加的传导性的第二外层 44。第二外层44在第二部分67和第三部分69之间被连接，其中层44允 许第二部分67和第三部分69之间的泄漏电流。因此对于这个长度，电场 也被圏闭在线缆之内。部分67和69之间的间隙具有的长度使得通过层 44的泄漏电流如此小，以致于层44的加热变得无关紧要。在本示例中， 间隙的长度大约为30cm。另外，第三绝缘壳47的环形形状部分也被移除，该移除部分的长度 比第二壳45的移除部分的长度长，其中每个相应部分67和69的一端保 持自由。祐 没置成将部分67、 69连接到所述电功能模块52、 53的装置 49因此包括第一连接导体71a和第二连接导体72b，其被设置成电连接到 第二部分67和第三部分69的每个相应端。在本示例中，连接导体被直接 地焊接到部分67、 69上。在另一示例中，导体也可以通过以下方式被紧 固通过均包括一个环形形状的夹具的导体，夹具净皮夹到各端上；或通过 将导体围绕端缠绕以及通过胶粘或螺旋到各端上。线缆37也包括被设置成覆盖壳45的部分的绝缘体。因此，部分67 和69各自的暴露端，以及第一壳41的外层44被与环境绝缘。在本示例 中，绝缘体73包括扎到该部分的位置的绝缘带，但绝缘体也可以由任何 附着到线缆37的电绝缘材料构成。在图6中，示出了从上方观察的线圈35的视图。装置27包括支撑构 造75，其为圆柱形的，在本示例中为环状圃柱形，且其被设置成包围线 圏35。支撑构造75因此包括限定内部空间77的内部表面76，线圏35被 设置在内部空间77中。在本示例中，内部空间77也是环状圆柱形的。内 部表面76是凹的且连续的，且还包括相对的表面部分。在本发明的另一 示例中，支撑结构可以代之包括一些单独部分，例如杆或壁，且内部表面 可以包括孔或被中断。线缆37在内部空间37中被缠绕成所述线圏35。通过线缆37靠着内 部表面76努力弄直自身，线缆37还被设置成在内部空间77中至少一部
分保持固定。由于内部表面包括相对表面部分，当线缆37努力弄直自身 时，其被靠着表面部分保持固定。线缆37因此被缠绕以使得其靠着支撑 构造75的内部表面76支撑，且被支撑构造75的内部表面76保持弯曲。 通过以下述方式向支撑构造75的内部表面76缠绕线缆37，这样的装置 易于制造将线缆压向内部表面76，使线缆37弯曲，而不是通过围绕绕 线筒拉线缆以使线缆弯曲。线圏35包括设置在线缆37的各匝的第一、外层83中的、基本上具 有相同直径或圆周的若干匝。在本示例中，层83中的线缆匝^Li殳置成靠 着支撑构造75支撑且被支撑构造75弯曲。线圏35也包括设置在第一层 内的线缆匝的第二层85。缠绕线缆37以使得内层85中的匝至少间接地 被外层83保持弯曲。另外，从外面向内缠绕线圈35。因此在先前的步骤 中缠绕第一、外层83的匝，而在随后的步骤中缠绕第二、内层85的匝。装置27包括设置在层83、 85之间的若干分隔构件79。每个分隔构 件79包括第一和第二支撑面，所述支撑面被设置成分别靠着各层83、 85 支撑。支撑面是圆形的以降低分隔构件79损害线缆37的风险。分隔构件 79祐:设置成将层83和85彼此保持一定距离，使得在层83、 85之间形成 空隙。因此气流可以在层83和85之间通过，这允许对装置进行有效而简 单的冷却。分隔构件79延长且祐 没置成沿线圏35的长度方向延伸。因此层83、 85被分离以使得空隙在装置的长度方向上通过整个装置27。空隙包括位 于装置下部的一个开口以及位于装置上部的一个开口 。另外，空隙是直的， 其中当气流通过空隙时，压降较小。在本示例中，装置49也^L设置在所 述空隙内。由于装置49只包括薄导体，这将不会把压降增加到任何实质 程度。装置27还包括风扇装置(fan arrangement) 81，其被设置成实现通 过空气通道的气流，叶片装置81确保线圏35的高效冷却。在装置的另一 示例中，空气可以代之通过自然对流流通。在装置的另一示例中，空隙可 以代之由流体通道构成，其中液体可以作为冷却介质流通。在本示例中，装置27还包括设置在第二层85内的第三层86的线缆 匝，其中分隔构件79也被设置在第二和第三层85、 86之间。因此分隔构 件75可以被交替地放置，使得设置在第一和第二层之间的一个分隔构件 位于设置在第二和第三层之间的两个分隔构件的中间。
支撑构造75包括金属的空的圆柱体，然而其在长度方向被切开(cut up )以避免来自线圏35的磁通(magnetic flow )在支撑构造75中感应出 电流。支撑构造75因此包括绝缘材料的密封以保持圆柱体形状。支撑构 造75被鲁棒地形成以使得其可以抵挡在线圏35的可能短路处形成的张 力。否则这些力可能使装置27裂开。在随后的一个示例中，将参考图7描述根据本发明制造感应装置的方 法。在图7中，示出了支撑构造87、缠绕到线缆轴91上的柔性线缆89、 放置构件93、分隔构件95以及连接装置97。制造该装置的方法包括通过 将柔性线缆89缠绕成至少一匝来制造将属于电感装置的线圏的至少一部 分。线缆89可以被设计成结合图1描述的线缆19,但在本示例中，线缆 被设计成结合图2-6描述的线缆37。线缆89的缠绕包括将线缆89送给到由支撑构造87的内表面卯限定 的内部空间99。因此，线缆89从线缆轴91净M出且被送给到支撑构造 87的空间99。在放出线缆期间，线缆轴91相对支撑构造87被转动以减 少线缆89中的扭转。这通过转动或旋转支撑构造87、线缆轴91或二者 来实现。另外，缠绕包括以下述方式将线缆89放置成所述的匝通过线缆89 向支撑构造87的内表面卯努力弄直自身，使得线缆89在内部空间中被 保持固定。由于支撑构造的内部表面卯是凹的且包括相对的表面部分， 线缆89将被固定地夹住。该方法还包括靠着支撑构造87的内表面将线缆 89弯曲成与线圏的所述匝对应的形状。通过将线缆89压向内部表面，线 缆89因此^L弯曲。另外，借助放置构件93,线缆89净狄置到内部空间中。放置构件93 为碗状且包括凹的U形表面，在放出线缆89期间，线缆89在该U形表 面上滑行。由于放置构件93是碗状的，通过移动放置构件能容易地控制 线缆的放置。在本示例中，从外向内缠绕线圈的至少一些匝。由于从夕卜向内将线缆 缠绕成所述匝，在缠绕期间需要较小的力，因为不需要拉力来使线缆围绕 例如内部绕线筒缠绕。通it^外向内缠绕线缆，在线圏的内部匝的缠绕期 间，也能如此。在第一步骤，因此将线缆缠绕成靠着内部表面卯支撑的第一匝。在 本示例中，沿支撑构造87的内侧缠绕包括若干匝的层。之后，装置的制 造包括在第一层外部匝内侧放置至少一个分隔构件79。在随后的步骤中， 装置的制造包括缠绕内部匝。内部匝靠着所述分隔构件79的内侧支撑并 向所述分隔构件79的内侧弯曲。由于分隔构件79，因此在外部匝和内部 臣之间形成空隙。制造最终包括将形成用于第二壳和电功能模块之间的电连接的装置 连接到线缆89的第二壳。在本示例中，持续地执行该连接，同时将线缆 89缠绕成所述匝。因此在没有来自已缠绕的匝的妨碍的情况下，将该装 置容易地连接到壳。该装置也被连接到所述电功能模块。制造还包括若干进一步的步骤，由于本领域技术人员很容易理解这些 步骤，因此在本申请中不对它们进行详细描述。这些步骤例如包括安装铁 心、安装保护外壳、连接风扇装置等。本发明不限于在此示出的实施例，而可以在l^的权利要求的框架内 被自由地变化。例如，为了实现新的变型，可以将不同的示例和不同的特 征互相自由地混合。另外，不需要向装置提供特定实施例中的所有特征。在示例中提及的构造元件的数目，例如匝、线圏、匝层的数目等仅被 选择用以对本发明进行清楚的阐述。本领域的技术人员可以不经创造性劳动地改变这些数目，以使得其适于特定应用。以相应的方式，在装置的制 造期间不同制造步骤的执行顺序可以改变。另外，线圏可以包括从里向外缠绕的臣，例如线圏的最内部的臣。装 置可以包括放置在外部臣和支撑构造之间的分隔构件，以使得在两者之间 也形成空隙。装置也可以包括多于一个的支撑构造，例如将一个设置在另 一个内。控制电功能模块的控制模块可以包括开关、继电器或电子控制电路。 控制模块可被设置成切换第二壳的一部分到两个不同功能模块的连接。
权利要求
1.一种打算与多相交流电力网(1)连接的电感装置(15，27)，所述电感装置(15，27)连接到电力网(1)的零电压点(5)，所述电感装置包括具有感应系数的线圈(17，35)且所述电感装置被连接在所述电力网与地电势之间，其中所述电感装置被设置成允许无功电流通过与可能的接地故障连接的所述线圈，所述电感装置的特征在于所述线圈(17，35)包括线缆(19、37、89)，所述线缆(19、37、89)包括内部电导体(21、39)和围绕所述内部电导体设置的第一绝缘壳(23、41)，其中所述线缆是柔性的且被缠绕成所述线圈的至少一个匝。
2. 如权利要求1所述的电感装置，其特征在于所述线缆包括围绕第 一绝缘壳(41)设置的第二壳(45)，其中所述第二壳是导电的，使得电 场被圏闭在线缆(37)中。
3. 如权利要求2所述的电感装置，其特征在于第二导电壳(45)是 金属的。
4. 如权利要求2或3所述的电感装置，其特征在于所述电感装置包 括电功能才莫块(51， 52， 53),以及净皮i殳置成将第二壳(45)的至少一部 分电连接到所述电功能才莫块的装置(49)。
5. 如权利要求4所述的电感装置，其特征在于所述第二壳的至少一 部分(67， 69) ^Li更置成形成线圏(35)的次级绕组，其中所述第二壳的 这个部分与感应系数控制模块(52， 53 )连接，所述感应系数控制才莫块(52, 53)被设置成控制所述电感装置的感应系数。
6. 如权利要求5所述的电感装置，其特征在于所述感应系数控制模 块包括电压调节器(61)。
7. 如权利要求2-6中任一项所述的电感装置，其特征在于所述线缆的 第二壳(45)被分割成至少两个电气分离的部分(65, 67, 69)。
8. 如在前的任何权利要求所述的电感装置，其特征在于所述电感装 置包括支撑构造(75， 87)，所述支撑构造(75, 87)包括限定内部空间(77, 88)的内部表面(卯)，且所述线缆在所述内部空间中被缠绕成所 述线圏，其中通过所述使线缆向所述内部表面努力弄直自身，所述线缆 (37, 89),皮保持固定在所述内部空间中。
9. 如权利要求8所述的电感装置，其特征在于所述线缆被缠绕以使 得所述线缆的至少一个匝靠着所述支撑构造的内部表面(77， 89)被支撑 且被所述支撑构造的内部表面(77， 89)保持弯曲。
10. 如权利要求8或9所述的电感装置，其特征在于线圏包括所述线 缆的至少两个匝(83， 85),其中一个匝(83)相比第二个匝(85)具有 更大的周长且被设置成包围第二个匝(85),其中所述线圏从外面开始向 内缠绕，使得外部匝先于内部匝被缠绕。
11. 如权利要求10所述的电感装置，其特征在于所述内部匝至少间 接地被所述外部匝的内侧保持弯曲。
12. 如在前的任何权利要求所述的电感装置，其特征在于所述线圏包 括所述线缆的至少两个匝，所述电感装置包括至少一个分隔构件(79)， 所述分隔构件(79)被设置在所述两个匝(83， 85)之间以使得在其间获 得空隙。
13. —种制造打算用于与多相交流电力网的零点连接的电感装置的 方法，所述电感装置包括具有感应系数的线圏，且所述电感装置打算连接 在所述电力网与地电势之间，且所述电感装置被设置成允许无功电流通过 与可能接地故障连接的所述线圏，所述方法的特征在于包括通过将柔性线缆(89 )缠绕至少一个匝来制造所述线圏的至少一部分， 其中所述线缆包括内部电导体和围绕所述内部电导体设置的第一绝缘壳。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于所述被缠绕的线缆根据 权利要求2、 3、 7中的任一项设计。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于所述制造包括装置的连接，所述装置被设计成用于所述第二壳和根据权利要求4-6 中任一项的电功能模块之间的连接。
16. 如权利要求13-15中任一项所述的方法，其特征在于将所述线缆 缠绕成所述线圏的至少 一个匝包括将所述线缆送给到由所述电感装置的支撑构造(87 )的内部表面(卯) 限定的内部空间，且通过所述线缆向所述支撑构造的内部表面(卯)努力 弄直自身以将所述线缆保持固定在内部空间中的方式，将所述线缆放置到 所述臣中。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于所述线缆的放置包括向 支撑构造(87)的内部表面将所述线缆弯曲成与所述线圏的所述匝对应的形状。
18. 如权利要求16-17中任一项所述的方法，其特征在于所述线圏的 制造包括通过将所述线缆缠绕成至少一个第一、外部匝(83)，之后将所 述线缆缠绕成至少一个第二、内部匝(85)，将所述线缆(89)从外面开 始向内缠绕。
19. 如权利要求18所述的方法，其特征在于将所述第二、内部匝(83 ) 缠绕成至少间接地靠着所述第一、外部匝(85)的内侧支撑并且被所述第 一、外部匝(85)的内侧弯曲。
20. 如在前的任何权利要求所述的方法，其特征在于将所述线缆缠绕 成所述线圏包括在所述线缆的第一和第二匪之间放置至少一个分隔构件(79)，使得在其间形成空隙。
21. 如在前的任何权利要求所述的方法，其特征在于将所述线缆缠绕 成所述匪包括使用碗状放置构件(93)控制所述线缆的放置。
22. 如在前的任何权利要求所述的方法，其特征在于所述线缆的送给 包括从线缆的线轴(91)中放出线缆且在缠绕期间相对彼此地转动线缆的 线轴(91)和/或支撑构造(87)，使得所述线缆(89)中的扭转被减少。
全文摘要
本发明涉及打算与多相交流电力网连接的电感装置(27)，该电感装置(27)与所述电力网的零电压点连接。该装置包括具有感应系数(35)且被连接在所述电力网与地电势之间的线圈，其中电感装置(27)允许无功电流通过与可能的接地故障连接的线圈(35)。本发明也涉及制造这种电感装置的方法。
文档编号H02H9/00GK101164214SQ200680013014
公开日2008年4月16日 申请日期2006年3月27日 优先权日2005年4月21日
发明者克劳斯·温特, 托尔斯滕·许特 申请人:瑞典中立公司