用於電設備的外殼以及包括外殼的電設備的製作方法

2023-10-17 15:13:29

用於電設備的外殼以及包括外殼的電設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用於電設備的外殼以及包括外殼的電設備。本實用新型涉及一種用於電力裝置的外殼。該外殼包括由電絕緣材料的外殼壁（105），其中外殼壁的至少一個段（110）的外表面（115）具有第一輪廓（125、130；205）以便提供在外表面處的外部爬電延長；並且所述外殼壁的至少一個段（110）的內表面（120）具有第二輪廓（125、130；205）一邊提供在內表面處的內部爬電延長。通過在內表面上以及外表面上提供具有爬電延長的外殼，外殼能夠例如被用於通過空氣絕緣的中或高電壓裝置的保護。
【專利說明】用於電設備的外殼以及包括外殼的電設備

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電力裝置，並且具體地涉及用於電設備的外殼。

【背景技術】
[0002] -些電力設備需要電絕緣的外殼，以便保護內部部件免受灰塵和汙垢。這樣的外 殼還能夠用來保護安裝人員在如果存在的該裝置的安裝和維護期間免於移動部件。 實用新型內容
[0003] 本實用新型所涉及的問題是如何提供一種能夠用於保護如下電設備的外殼，該電 設備被布置為在中或高壓範圍中操作並且由空氣所絕緣。
[0004] -個實施方式提供了一種用於電力裝置的外殼，該外殼包括由電絕緣材料製成的 外殼壁。該外殼壁的至少一個部分的外表面具有第一輪廓，以便在該外表面處提供外部爬 電延長；並且該外殼壁的至少一個部分的內表面具有第二輪廓，以便在該內表面處提供內 部爬電延長。
[0005] 通過在外殼壁的內表面和外表面上提供爬電延長，任何爬電電流將被抑制在外殼 壁的內側和外側上。因而，外殼能夠被用於保護空氣絕緣的電設備，而不需要任何厄米性 (hermiticity)。
[0006] 該外殼壁能夠例如由聚合物材料製成，諸如環氧樹脂、矽樹脂、聚碳酸酯或聚醯 胺。備選地，該外殼壁能夠由另一絕緣材料製成，諸如陶瓷材料。
[0007] 在一個實施例中，該第一輪廓和該第二輪廓由脊和凹槽形成，其中該第一輪廓中 的脊提供該第二輪廓中的凹槽，反之亦然。
[0008] 在另一實施例中，該外殼壁包括中間片，伸長的突起在該中間片的內表面和外表 面兩者上的從該中間片突出，在該中間片的外側上的突起形成該第一輪廓，並且在該中間 片的內測的突起形成第二輪廓。
[0009] 在該實施方式的一個方面中，該外殼由如下的中間片形成，該中間片連接到該中 間片的每一側上的附加片，該中間片和該附加片利用一組基本上平行的互連壁來相互連 接。沿著基本上平行於該互連壁的方向的裂縫出現在該附加片中，因而來自該中間片的 該突起由該互連壁和該附加片形成。在該方面中，外殼壁能夠例如由聚合物三片式覆蓋 (roofing)材料製成。
[0010] 突起之間的形狀和/或距離，如果期望的話，在外殼壁的內表面和外表面之間能 夠不同。
[0011] 在另一實施例中，外殼壁的第一輪廓以及第二輪廓包括脊和凹槽，其中第一輪廓 中的脊和凹槽獨立於第二輪廓中的脊和凹槽而形成，反之亦然。具有這樣的輪廓的外殼壁 能夠例如由燒結陶瓷材料製成，或者由制模或者注射制模聚合物製成。
[0012] 本實用新型進一步涉及一種電設備，改電設備包括具有如下的外殼壁的外殼，該 外殼壁具有外表面和內表面兩者，該外殼壁具有至少一個異形段，以便在外殼的內表面和 外表面上兩者提供爬電延長。這樣的電設備的示例包括分接頭變換器、絕緣子、套管、斷路 器、電容器、電湧避雷器、電纜終端或者測量設備。這樣的電設備例如由空氣所絕緣。
[0013] 本實用新型另外的方面在以下詳細描述和附圖中進行闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是具有異形的內表面以及異形的外表面的外殼壁的不例的橫截面。
[0015] 圖2是具有異形的內表面以及異形的外表面的外殼壁的另一不例的橫截面。
[0016] 圖3是具有異形的內表面以及異形的外表面的外殼壁的另一不例的橫截面。
[0017] 圖4是具有在內表面以及外表面為異形的壁的外殼的不例的橫截面。

【具體實施方式】
[0018] 電裝置通常設置有絕緣外殼，以便保護該裝置免受灰塵和汙垢。這樣的外殼還能 夠用來保護安裝人員在安裝和維護期間不會移動裝置的任何部件。
[0019] 由於外殼是電絕緣的，由電絕緣材料製成的外殼通常能夠被附加到不同的部分， 這些部分被布置在不同的電位。然而，如果外殼被暴露在潮溼環境，外殼表面上的溼度可能 與其他汙染一起組合，能夠在處於不同電位的部件之間攜帶小電流。這樣的電流往往被稱 為爬電電流。為了避免危險量級的爬電電流，外殼的外表面應當被定形狀在輪廓中，以便增 加在使用期間將處於不同電位的部件之間的沿著外殼表面的距離。
[0020] 將處於不同電位的兩點之間沿著直線的距離表示為1，而沿著互連所述兩點的異 形的表面的、所述兩點之間的最短距離表示為D。。距離D。在這將被稱為爬電距離。所述這 些距離之間的差異然後將被稱為所述兩點之間的爬電延長E。，其中：
[0021] 因此，對於平的表面，爬電延長E。在所有方向中是零，並且不提供爬電延長E。。另 一方面，異形的表面將在至少一個方向中提供非零的爬電距離E。。輪廓的設計確定在哪個 方向將提供爬電延長E。，以及爬電延長的量級。
[0022] 用在絕緣子中的異形的表面的示例在國際電工技術委員會（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，具體參見第9. 3章，表6。
[0023] 根據本實用新型，提供了一種電力裝置的外殼，其中該外殼包括由電絕緣材料制 成的外殼壁，其中外殼壁的內側和外側兩者的至少一部分具有輪廓，以便提供爬電延長。外 殼壁的外表面具有第一輪廓，以便提供外部爬電延長；並且外殼壁的內表面具有第二輪廓， 以便提供內部爬電延長。內壁是外殼壁面對該外殼壁被布置用於保護的電裝置的側，而外 壁是外殼壁的被布置用於面對這樣的裝置操作所處的環境的一側。
[0024] 通過在外殼壁的內表面以及在外表面上提供爬電延長，外殼能夠被用於保護由空 氣絕緣的電裝置，而無需對外殼有任何溼度要求。在溼度環境中，利用內部爬電延長和外部 爬電延長，任何爬電電流將被抑制在外殼壁的內側和外側上。
[0025] 外殼壁105的示例的橫截面在圖1中示出，其中外壁115和內壁120兩者是異形 的。在圖1中，輪廓由表面中的脊125和凹槽130形成。在這一實施例中，形成在外表面 115上的脊125將同時形成在內表面120上的凹槽130。
[0026] 在圖1示出的示例中的外殼壁105具有異形段110,其中外表面115以及內表面 120是異形的。非異形段135出現在異形段110的任一側上。如果期望的話，另外的非異形 段135可以被呈現。
[0027] 圖1的脊125的頂部和凹槽130的谷具有近似圓形曲線。脊125和凹槽130的其 他形狀能夠被預期，諸如橢圓曲線、矩形形狀等。脊125能夠被認為是從外殼壁105突出的 伸長的突起。在一個實施方式中，第一脊/凹槽形成是與第二脊/凹槽形成相調節的，其中 第一形成的相鄰脊125之間的距離大於第二形成的相鄰脊125之間的距離。其他脊/凹槽 形成能夠被預期。
[0028] 沿著脊125和凹槽130延伸的方向通常是外殼壁105的沿著電位不被期望顯著變 化的方向，而垂直於脊125和凹槽130的延長方向的方向被布置沿著電場的量級被期望顯 著變化的方向。脊/凹槽可以例如基本上垂直於互連裝置的兩個電極的直線，該電極被布 置為在不同的電位處被連接。在圖1至3中，出於圖示的目的而插入坐標系100,該坐標系 具有它的X軸在垂直於外殼壁105的方向中，它的Y軸沿著電位被期望顯著變化的方向中， 並且它的Z方向是沿著電位被期望較小程度變化(如果有的話）的方向。
[0029] 根據本實用新型的另一實施例的外殼壁105的示例的橫截面在圖2中示出。圖2 的外殼壁105包括中間薄片202。在圖2的外殼壁105的異形段110中，T形橫截面的伸長 的突起205在中間片202的內表面和外表面兩者上在垂直於中間片202的方向（例如，沿著 X方向）突起。另外，伸長的突起沿著平行於中間片202的方向（Z方向）延伸。伸長的突起 205因此在垂直於突起205延伸的方向（Z方向）的方向（Y方向）中提供內部爬電延伸以及 外部爬電延伸。因此，包括圖2的外殼壁105的外殼能夠有利地被布置，以便突起205延伸 的方向基本上垂直於沿著電位被期望顯著變化的方向。
[0030] 伸長的突起205能夠具有不同的橫截面形狀，諸如L形、I形、V形、不規則形狀、或 者任何形狀適當的形狀。
[0031] 圖2中示出的實施例的優點在於這一實施例可以例如容易地由現成的 (off-the-shelf )材料製成：具有從中間片202突出的突起205的絕緣外殼壁105能夠例如 由聚合物三片式覆蓋材料生成，或者任何其他適當的絕緣材料生成，在該絕緣材料中，中間 片202利用一組基本上彼此平行的互連壁215來連接到兩個附加片210a和201b。通過沿 著基本上平行於互連壁215的方向（參見圖2的Z方向），在附加片210a和201b中做出裂縫 220,能夠形成從中間片202突出並且沿著外殼壁105的表面延伸的突起205。互連壁215 因此將用作突起205的伸長的莖225,而附加片210a和201b的一部分將用作伸長的突起帽 230。裂縫220可以例如做成從外殼壁105的一個邊緣延伸到外殼壁105的相對邊緣。備 選地，裂縫220將不從邊緣延伸到邊緣，而在裂縫202的延伸方向中的附加片210a和201b 的部分將出於穩定性的原因而保留原封不動。
[0032] 在圖2示出的外殼壁105的一個實施方式中，中間片202由兩個或更多個片形成， 這些片利用互連壁以及從形成這樣的多片式中間片202的外部部分的兩個片延伸的突起 205相互連接。
[0033] 圖1和圖2的外殼壁105顯示出異形段110,其中提供了爬電延長E。，而外殼壁105 的其他非異形段135具有從其中沒有突起延伸的非異形結構。在另一實施例中，外殼壁105 的整個內側120表面和外側115表面是異形的，因此在整個外殼壁105處提供內部爬電延 長和外部爬電延長。當僅內側120表面和/或外側125表面的每個表面的段110是異形的 時，內表面120上的異形段110可以例如在外表面115處與異形段110的相對，如圖1和2 所示，或者，內表面120和外表面115上的異形段110能夠相對於彼此移動。如果期望的話， 輪廓結構能夠在內表面120和外表面上不同，而且是在當內側和外側上的異形段110是相 對放置時。例如，根據圖2中示出的實施例的由三層覆蓋材料製成以形成外殼壁105的裂 縫220的數量可以在內表面120和外表面115之間不同。在其中內表面120和外表面115 上的輪廓結構彼此不同的外殼壁105的進一步示例在圖3中示出。圖3的外殼壁105具有 由脊125a和凹槽130a形成的異形的外表面115,以及由脊125b和凹槽130b形成的異形的 內表面120。凹槽125a之間的高度和距離不同於凹槽125b之間的高度和距離。在圖3中 不出的實施方式中，夕卜表面115的爬電延長大於內表面120的爬電延長。通常，夕卜表面115 需要較大的爬電延長，因為該表面通常更暴露於灰塵和汙垢。然而，在內表面120上要求更 大的爬電延長往往也不會造成任何損害。
[0034] 就突起的形狀和尺寸以及突起之間的距離而言，異形段110的設計將通常根據裝 置的電壓範圍、在其中電裝置被布置以操作的環境條件、壁材料等進行製作，並且能夠有利 地根據本領域的公知常識進行製作。諸如IEC 60815-1版本1. 0, 2008-10的文檔提供了輪 廓設計的更多指引，參見例如這一標準的第9. 3和9. 4章。通常，突起的高度以及突起之間 的距離超出5mm左右，並且通常小於處於不同電位(例如，兩個電極)的兩個點之間的直線距 離Ds，在該不同電位之間外殼壁105被布置為提供爬電延長E。。通常，比率f落在1. 2到 5的範圍內，其中D。是由外殼壁105在外殼壁被布置為提供爬電延長E。的方向中提供的爬 電距離，並且Ds是在這一方向中的外殼壁105的邊緣之間的直線距離。比率f的其他值 也可以被預期，例如，在1. 1到10,或者更大的範圍內。
[0035] 外殼壁105由絕緣材料製成，例如聚合物材料或者陶瓷材料。適當的聚合物材料 包括環氧樹脂、矽樹脂、聚碳酸酯或聚醯胺等。適當的陶瓷材料是例如本領域內已知的瓷材 料，例如，由粘土、石英、氧化鋁和長石等製成的材料。
[0036] 外殼壁105可以例如利用制模、注射制模、擠壓、拉擠、燒結或者任何其他適當的 方式而形成。
[0037] 圖1至3中示出的外殼壁105的內側120表面和外側115表面的輪廓僅給定為示 例，並且提供爬電延長E。的任何其他表面輪廓能夠被預期。其他可能的輪廓的示例在IEC 60815-1版本1. 0, 2008-10、第9. 3章、表6中示出。如以上所討論的，其他設計也可以被預 期。
[0038] 具有根據本實用新型的外殼壁105的外殼可以例如被用作分接頭變換器、絕緣 子、套管、斷路器、電容器、電湧避雷器、電纜終端、測量設備或者任何其他電設備的外殼或 封裝。外殼壁105能夠例如被用在操作在大約6kV至145kV的電壓範圍內的電設備的外殼 或封裝中。備選地，外殼壁105能夠被用在用於操作在更高或者更低的電壓範圍的電設備 的外殼中。
[0039] 具有外表面115和內表面120兩者的外殼壁105,外表面115和內表面120具有 至少一個異形段110以便提供爬電延長E。，能夠成形以便形成電設備的整個外殼或者能夠 形成設備外殼的一部分，該設備外殼包括不同或者類似設計的另外的外殼壁。包括在內表 面和外表面兩者上是異形的外殼壁105的外殼400的不例的橫截面在圖4中不出。橫截面 沿著在其中電場被期望變化的平面中取得。在圖4中，外殼壁105a和105b分別被示出以 每個互連的兩個部件405a和405b，其中部件405a和405b被布置為處於不同的電位。部 件405a和405b可以例如為被布置在不同電位的兩個電極。在圖4的外殼400中，兩個部 分405a和405b與外殼壁105 -起被不出以這樣的方式來形成外殼400,該方式是內部空 間410在外殼400的內部形成。外殼400的這一內部空間410能夠包含電設備的至少一部 分，以便封裝電設備的所述至少一部分。由脊/凹槽形成的圖4的輪廓僅給定為示例，並且 能夠使用任何類型的輪廓。
[0040] 儘管結合附圖闡述了本實用新型的各個方面，本實用新型的其他方面包括在以上 描述和/或附圖中給出的任何特徵的組合，並且不僅僅是所附權利要求中明確闡述的組 合。
[0041] 本領域的技術人員將認識到，本文中所給出的技術不限於結合附圖和前述詳細描 述所公開的實施例，這些實施例僅出於說明性的目的被給出，而能夠以多種不同方式來實 施，並且由所附權利要求所定義。
【權利要求】
1. 一種用於電力裝置的外殼（400)，所述外殼包括由電絕緣材料製成的外殼壁（105)， 其特徵在於： 所述外殼壁的至少一段（110)的外表面（115)具有第一輪廓（125、130;205)，以便在 所述外表面處提供外部爬電延長；並且 所述外殼壁的至少一段（110)的內表面（120)具有第二輪廓（124、130;205)，以便在 所述內表面處提供內部爬電延長。
2. 根據權利要求1所述的外殼，其特徵在於： 所述第一輪廓和所述第二輪廓由脊（125)和凹槽（130)形成，其中所述第一輪廓中的 脊提供所述第二輪廓中的凹槽，反之亦然。
3. 根據權利要求1所述的外殼，其特徵在於： 所述外殼壁包括中間片（202)，伸長的突起（205)在所述中間片的內表面和外表面兩 者上從所述中間片突出，在所述中間片的外側上的所述突起形成所述第一輪廓，並且在所 述中間片的內側上的所述突起形成所述第二輪廓。
4. 根據權利要求3所述的外殼，其特徵在於： 所述突起包括T形、L形、I形、V形和/或不規則形橫截面的突起。
5. 根據權利要求3或4所述的外殼，其特徵在於： 所述外殼壁由中間片（202)形成，所述中間片連接到所述中間片的每一側上的附加片 (210a、b)，所述中間片和所述附加片利用一組基本上平行的互連壁（215)來相互連接；其 中 沿著基本上平行於所述互連壁的方向的裂縫（220)出現在所述附加片中，因而來自所 述中間片的所述突起（205)由所述互連壁和所述附加片形成。
6. 根據權利要求1所述的外殼，其特徵在於： 所述第一輪廓包括脊和凹槽； 所述第二輪廓包括脊和凹槽；其中 所述第一輪廓中的所述脊和凹槽獨立於所述第二輪廓中的所述脊和凹槽而形成。
7. 根據前述任一項權利要求所述的外殼，其特徵在於：所述外殼壁由聚合物材料制 成。
8. 根據權利要求7所述的外殼，其特徵在於：所述聚合物材料是環氧樹脂、矽樹脂、聚 碳酸酯或聚醯胺。
9. 一種電設備，其特徵在於：包括前述任一項權利要求所述的外殼，其中所述電設備 是分接頭變換器、絕緣子、套管、斷路器、電容器、電湧避雷器、電纜終端、測量設備中的一 個。
10. 根據權利要求9所述的電設備，其特徵在於所述電設備通過空氣絕緣。
【文檔編號】H05K5/02GK203840650SQ201320804615
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】J·瑪撒, T·拉爾森, B·阿斯普倫德, J·彼得森, R·斯滕貝格 申請人:Abb技術有限公司