[发明专利]高压绝缘系统和包括该绝缘系统的高压感应设备

说明书

技术领域

本公开一般涉及高压电力系统，并且尤其涉及用于高压电力系统中的感应设备的绝缘系统以及涉及包括这一绝缘系统的高压感应设备。

背景技术

在操作诸如100kV及以上的高压电力系统中，为了确保其安全操作，诸如感应设备的设备必需要有合适的绝缘。此外，由于所涉及的高功率，能量损耗在例如感应元件中产生如此大的热量，从而使得必需要有冷却。

在诸如电抗器和变压器的高压感应设备中的绕组典型地通过诸如变压器油的介电流体来冷却，所述介电流体能够吸收绕组中产生的热量。当油吸收绕组中的热量时，其必须从绕组脱离并被能够吸收额外热量的冷却油所取代。所以，可以在使绕组绝缘的绝缘系统中提供油通道。绝缘系统可以例如具有水平油道的油通道，其被布置为处于该绕组的上端和下端的水平“之”字形图案。

JP61150309公开了一种用于获得高冷却效率的油循环变压器绕组。油在绕组的一端处进入该冷却结构，并且在该绕组的相反端经由竖直的油通道离开该冷却结构，所述竖直的油通道由用于竖直油流的绝缘管形成，从而允许油冷却该变压器绕组。

CH232439公开了用于变压器绕组的绝缘系统。该绝缘系统具有屏障，该屏障允许油在绕组的一端处以相反方向流动。

DE873721也公开了用于变压器绕组的绝缘系统。该系统具有屏障，所述屏障被布置有用于允许油流入轴向的“之”字形图案的开口。

现有技术的缺点在于它们在一些情况下没有在绕组的两端都提供足够的介电性能，这些情况例如为在一些高压直流应用（HVDC）中。

发明内容

本公开的目的在于提供经改进的用于绕组结构的绝缘系统。特别地，期望实现一种绝缘系统，当该绝缘系统被布置在感应设备中用于使绕组结构绝缘时增大该感应设备的电气耐压强度。此外期望能提供一种更坚固并且易于制造的绝缘系统。

因此，根据本公开的第一方面，提供一种用于绕组结构的绝缘系统，该绝缘系统包括：最内部的屏障对，其被布置来在所述绕组结构的轴向相对所述绕组结构的绕组的绕组匝的曲率在屏障结构的内侧和外侧覆盖所述绕组结构的大部分，其中所述最内部的屏障对的至少一个屏障限定了当所述绝缘系统处于已安装状态时允许介电流体主要在所述绕组结构和所述至少一个屏障之间在第一轴向上流动的第一流动路径；以及第一外部屏障，其被布置为相对所述最内部屏障对的每一个屏障径向向内或径向向外，其中所述第一外部屏障限定了与所述第一流动路径平行的第二流动路径，所述第二流动路径允许介电流体主要在与所述第一轴向相反的第二轴向上流动，其中所述绝缘系统被布置为使得介电介质能够从所述第二流动路径流出，并在所述最内部屏障对的一个屏障的一个轴向端部处进入所述第一流动路径，且在所述最内部屏障对的一个屏障的另一个轴向端部处离开所述对应的第一流动路径，其中所述最内部屏障对的每个屏障具有连续的包络表面，所述包络表面在所述最内部屏障对的每个屏障的所述一个轴向端部和所述另一个轴向端部之间延伸。

从而获得在所述绕组的两端都使得爬电路径变长的效果，这是由于介电流体流在进入和离开该绝缘系统之上至少一次改变轴向，从而改善了在所述绕组结构的轴向端部处沿着所述流动路径的所述爬电路径的性能。此外，由于所述最内部屏障对具有比现有技术方案更少的开口，所以可以提供更具有鲁棒性的绝缘系统。这也简化了绝缘系统的制造。另外，该绝缘系统的制造/设计被极大地简化，这是因为提供了更少的爬电路径，为并行的流通路径之间的每个流体连通通道提供一条爬电路径，与之相比，现有技术为绝缘系统中的多个开口中的每个开口提供一条爬电路径。此外，由于在流动路径之间更少的开口提供了更高的介电强度，因此改进了介电强度。

爬电路径通常指的是沿着绝缘系统的表面测得的两个导电部分之间或导电部分和例如为绕组结构的装置的边界表面之间的最短路径。

一个实施例包括用于所述绕组结构的第一末端处的布置并与其轴向对齐的第一静电屏蔽环，其中所述最内部屏障对的每个屏障的一个轴向端部位于由所述第一静电屏蔽环电气屏蔽的区域。

一个实施例包括用于所述绕组结构的第二末端处的布置并与其轴向对齐的第二静电屏蔽环，其中所述最内部屏障对的每个屏障的另一个轴向端部位于由所述第二静电屏蔽环电气屏蔽的区域。