專利名稱：高壓電感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓電感裝置，它有一個(gè)繞組，此繞組包括有被冷卻的導(dǎo)電裝置的電纜。具體地，但不是排它地，本發(fā)明涉及高壓電感裝置，它有電纜，此電纜有超導(dǎo)性能的導(dǎo)電裝置，例如高過渡(或臨界)溫度(HTS或高Tc)超導(dǎo)電纜。電感裝置的高壓可以高至400kV到800KV。這樣的高壓電感裝置的例子是-動(dòng)力變壓器，具體地是超導(dǎo)動(dòng)力變壓器，它們的標(biāo)稱輸出功率的范圍由幾百kVA到超過1000MVA，它的標(biāo)稱電壓的范圍由3-4kV直到非常高的傳送電壓(400-800kV)，在此動(dòng)力變壓器中繞組由這種電纜制成；-超導(dǎo)磁能存儲(chǔ)系統(tǒng)(SMES)，在此系統(tǒng)中，把動(dòng)力電纜纏繞成一個(gè)線圈，用來存儲(chǔ)磁能形式的能量。
-馬達(dá)和發(fā)電機(jī)；以及-漏電限制器。
本發(fā)明的背景在美國專利US-A-5036165中公開了一種已知的在電路上絕緣的導(dǎo)電體，它包括內(nèi)部的導(dǎo)電裝置和圍繞的電絕緣體，此絕緣體包括熱解有機(jī)材料和玻璃纖維的半導(dǎo)電的內(nèi)層和外層，以及夾在所述內(nèi)層和外層之間的一個(gè)電絕緣材料的中間層。該文件沒有表明該導(dǎo)電體是否適宜用于動(dòng)力應(yīng)用，也沒有用做超導(dǎo)電纜。還有，相信半導(dǎo)電層是相對(duì)較剛硬的和非柔性的，使得該導(dǎo)電體在室溫的運(yùn)行溫度下不能容易地變形。
在本文件中，"半導(dǎo)電材料"這個(gè)詞意謂著導(dǎo)電率明顯地比導(dǎo)電體低，但是沒有像電絕緣體的導(dǎo)電率那么低的材料。適宜地，但不是排它地，半導(dǎo)電材料的電阻率由1到105Ω．cm，最好由10到500Ω．cm，最可取地為由10到100Ω．cm，典型地大約為20Ω．cm。
在美國專利US-A-4785138中公開了另一種已知的用做線性馬達(dá)的相繞組的電纜。這種已知的電纜有絞合的銅和／或鋁線的一個(gè)中心的芯，由擠壓的塑料材料層形成的電絕緣體圍繞著它，電絕緣體包括一個(gè)半導(dǎo)電材料內(nèi)層，一個(gè)半導(dǎo)電材料外層和夾在內(nèi)層與外層之間的一個(gè)電絕緣材料的中間層，該電纜還有導(dǎo)電率好的圍繞的外鞘套，此鞘套與半導(dǎo)電材料的外層合作提供了好的屏蔽。這種已知的電纜并沒打算用做超導(dǎo)電纜。
在美國專利US-A-4785138中，形成電絕緣體的三層為熱塑性材料，在中心的導(dǎo)電芯上把它們擠壓在一起，并在最后階段加上鞘套。通過把導(dǎo)電顆粒比如碳黑或煙炱結(jié)合進(jìn)熱塑性材料中使半導(dǎo)電材料的內(nèi)層和外層成為"半導(dǎo)電"。
也已經(jīng)知道提供了有類似于在美國專利US-A-4785138中描述的電絕緣體的超導(dǎo)電纜。例如，1996年6月10-12日在Bergen召開的北歐絕緣體會(huì)議由0le Tonnesen發(fā)表的題為"用于超導(dǎo)傳輸電纜的絕緣系統(tǒng)"的文章中描述了超導(dǎo)電纜的一種室溫介電設(shè)計(jì)。然而，在此已知的超導(dǎo)電纜中，在電絕緣體的外面也使用了一個(gè)覆蓋物和屏障。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高壓電感裝置，它包括電纜，在使用時(shí)，在該電感裝置中把電場至少基本上限制在電絕緣體內(nèi)，并可以把該電感裝置設(shè)計(jì)成處理非常高的運(yùn)行電壓，例如高至800kV。
提供一種高壓電感裝置也是本發(fā)明的一個(gè)目的，該裝置有被冷卻的電纜，例如有超導(dǎo)性能的電纜，帶有電絕緣體，該絕緣體有沿著它的長度處于一個(gè)可控電位比如地電位的半導(dǎo)電材料的外層。
按照本發(fā)明，一種高壓電感裝置包括電纜，該電纜包括內(nèi)部的導(dǎo)電裝置和有分離開的半導(dǎo)電材料的內(nèi)層和外層并位于此內(nèi)層與外層之間的外電絕緣體，以及電絕緣材料的中間層，其特征在于，所述導(dǎo)電裝置包括導(dǎo)體裝置和冷卻裝置，該冷卻裝置用來冷卻導(dǎo)體裝置，改進(jìn)該導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電率，其特征還在于，所述內(nèi)層在電路上連接到所述導(dǎo)體裝置上，其特征還在于，所述半導(dǎo)電材料的外層沿著它的長度處在一個(gè)可控的電位。
把半導(dǎo)電的外層設(shè)計(jì)成用做一個(gè)屏障，以防止由感應(yīng)電壓造成的損失。可以通過提高外層的電阻降低感應(yīng)電壓。因?yàn)椴荒馨寻雽?dǎo)電層的厚度降低到低于某一最小值，所以，只能通過選擇用于該層的材料有較高的電阻率降低該電阻。然而，如果半導(dǎo)電的外層的電阻率太高，處在可控電位比如地電位的相鄰的分離開的點(diǎn)之間的電位將變得很高，高到足以有出現(xiàn)電暈放電的危險(xiǎn)，結(jié)果會(huì)腐蝕絕緣層和半導(dǎo)電層。因此，半導(dǎo)電的外層為一種導(dǎo)體與一種絕緣體之間的一個(gè)折衷，該導(dǎo)體有低的電阻，并有高的感應(yīng)電壓損失，但是，容易把該導(dǎo)體保持在一個(gè)可控的電位，例如地電位，而該絕緣體有高的電阻，并有低的感應(yīng)電壓損失，但是，難以沿著它的長度把它保持在那個(gè)可控的電位。因此，半導(dǎo)電的外層的電阻率ρs應(yīng)該在一個(gè)范圍內(nèi)ρmin＜ρs＜ρmax，其中ρmin由被渦漩電流損失造成的可容許的功率損失和被磁通量感應(yīng)的電壓造成的電阻損失決定，而ρmax由要求不出現(xiàn)電暈放電或輝光放電決定。
通過沿著它的長度在分離開的間隔把半導(dǎo)電的外層保持在一個(gè)可控的電位例如地電位，該外層提供一個(gè)基本上等電位的外表面，并且，不需要外金屬屏蔽和保護(hù)鞘套圍繞著該半導(dǎo)電的外層。因此，減小了電纜的直徑，使得對(duì)于一個(gè)給定尺寸的繞組可以有更多的圈。與導(dǎo)電裝置處于電接觸的內(nèi)層提供了一個(gè)等電位的內(nèi)表面，其電位與外面的等電位表面不同。因此，在這些等電位表面之間提供了一個(gè)徑向電場，這些等電位表面完全被包圍在磁場可穿透的電絕緣體內(nèi)。
導(dǎo)體裝置最好包括半導(dǎo)電裝置。在這種情況下，導(dǎo)體裝置可以包括低溫超導(dǎo)體，但是，最可取的是包括HTS材料，例如螺旋地纏繞在一個(gè)內(nèi)管上的HTS線或帶。一種方便的HTS帶為以銀為鞘套的BSCCO-2212，或BSCCO-2223(其中數(shù)字表示在(Bi、Pb)2、Sr2、Ca2、Cu3、Ox分子中每種元素的原子數(shù)目)，并且，下面將把這樣的HTS帶稱為"BSCCO帶"。通過一個(gè)在管中的粉末(PIT)拉制、滾壓、燒結(jié)和滾壓過程把氧化物細(xì)絲包在銀或銀的氧化物點(diǎn)陣中制成BSCCO帶。另外，可以通過一種表面涂布過程制作這些帶。在每一種情況下，將該氧化物熔化并作為最后一加工步驟對(duì)其再固化。通過多種表面涂布或表面沉積技術(shù)制作出其它的HTS帶，例如TiBaCaCuO(TBCCO-1223)和YBaCuO(YBCO-123)。理想上，在高于65K但最好高于77K的運(yùn)行溫度下，HTS線應(yīng)該有超過jc大約為105A／cm2的電流密度。HTS在點(diǎn)陣中的充滿因數(shù)需要很高，以至工程電流密度je大于或等于104A／cm2。在Tesla范圍內(nèi)jc不應(yīng)該隨著施加的電場猛烈地下降。用流過內(nèi)部支撐管的一種冷卻流體最好是液氮把螺旋纏繞的HTS帶冷卻到低于HTS材料的臨界溫度Tc。
圍繞著螺旋纏繞的HTS帶可以設(shè)置一個(gè)外部的低溫恒溫層，使被冷卻的HTS帶與電絕緣材料熱絕緣，或者圍繞著電絕緣材料設(shè)置低溫恒溫層。然而，另外，可以省去低溫恒溫層。在此后者的情況下，可以直接把電絕緣材料施加到導(dǎo)電裝置上。另外，可以在導(dǎo)電裝置與圍繞的絕緣材料之間設(shè)置熱膨脹裝置。此熱膨脹裝置可以為一個(gè)空間，例如一個(gè)空的空間，或者用可壓縮材料比如可高度壓縮的泡沫材料充滿的空間。這樣的空間減小了在由低溫加熱的過程或冷卻到低溫的過程中在絕緣系統(tǒng)上的膨脹／收縮作用力。如果該空間用可壓縮材料充滿，可以把這種可壓縮材料做成半導(dǎo)電的，確保半導(dǎo)電的內(nèi)層與導(dǎo)電裝置之間的電接觸。
導(dǎo)電裝置的其它設(shè)計(jì)是可能的，本發(fā)明針對(duì)被冷卻的導(dǎo)電電纜(最好被冷卻到不超過200K的溫度)，最好被冷卻的超導(dǎo)電纜，它們的任何適用的設(shè)計(jì)有上面描述的那種類型的圍繞的電絕緣體。電絕緣體的塑料確保了至少在室溫下可以把該電纜變形成所要求的形狀或形式。在低溫下，塑料通常是剛硬的。然而，在使用低溫冷卻流體冷卻該導(dǎo)電裝置之前，在室溫下，可以把電纜纏繞成所要求的形式，例如成為線圈的形狀。
電絕緣體為基本上整體的結(jié)構(gòu)。絕緣層可以處于緊密的機(jī)械接觸，但是最好例如通過把徑向上相鄰的層擠壓在一起使這些絕緣層實(shí)際上連接在一起。
電絕緣的中間層方便地為固體的熱塑性材料，比如，低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)、聚甲基戊烯(PMP)、丙烯酸乙烯酯共聚物、交聯(lián)材料，比如交聯(lián)聚乙烯(XLPE)、或橡膠絕緣體，比如乙烯丙烯橡膠(EPR)或硅橡膠。半導(dǎo)電的內(nèi)層和外層可以為與中間層類似的材料，但是帶有嵌在其中的導(dǎo)電顆粒，例如碳黑或金屬。通常，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一種特別的絕緣材料比如EPR當(dāng)不包含碳顆?；虬承┨碱w粒時(shí)有類似的機(jī)械性質(zhì)。
附圖的簡要描述現(xiàn)在將僅只以示例的方式具體地參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中

圖1為穿過按照本發(fā)明的高壓電感裝置的電纜的一個(gè)實(shí)施例的一部分的示意性剖面圖；以及圖2為穿過按照本發(fā)明的高壓電感裝置的電纜的另一個(gè)實(shí)施例的一部分的示意性剖面圖。
圖1示出了高壓電感裝置的電纜12，該電纜包括一個(gè)內(nèi)部的金屬管狀支撐件13，例如材料為銅或一種高電阻金屬比如銅-鎳合金，在該管上螺旋地纏繞著細(xì)長的HTS材料，例如BSCCO帶或類似物，圍繞著該管狀支撐件13形成一個(gè)超導(dǎo)層14，一個(gè)低溫恒溫器15設(shè)置在超導(dǎo)層的外面，它包括兩個(gè)分離開的可變形的波紋狀金屬管16和17。在這些管16和17之間的空間被保持為真空，并包含熱的超絕緣體18。沿著管狀支撐件13流過液氮或其它的冷卻流體，以把圍繞的超導(dǎo)層14冷卻到低于它的臨界超導(dǎo)溫度Tc。管狀支撐件13、超導(dǎo)層14和低溫恒溫器15一起構(gòu)成電纜12的超導(dǎo)裝置。
在超導(dǎo)裝置的外面設(shè)置有電絕緣體。此電絕緣體為一體形式的，它包括與超導(dǎo)層14在電路上接觸的半導(dǎo)電內(nèi)層20、半導(dǎo)電外層21和夾在這些半導(dǎo)電層之間的一個(gè)絕緣層22。這些層20-22最好為在它們的交界面上彼此以固體狀態(tài)相連接的熱塑性材料。這些熱塑性材料方便地有類似的熱膨脹系數(shù)，并且，最好圍繞內(nèi)部的超導(dǎo)裝置擠壓在一起。層20-22最好圍繞內(nèi)部的超導(dǎo)裝置擠壓在一起，以提供一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，從而使在電絕緣體內(nèi)部出現(xiàn)空腔和孔隙的可能性減到最小。不希望在絕緣體中存在這樣的孔隙和空腔，這是因?yàn)槟菢訉⒃诟唠妶鰪?qiáng)度下在電絕緣體中產(chǎn)生電暈放電。如果半導(dǎo)電層20與管17接觸，接觸表面應(yīng)該是平滑的，當(dāng)在電纜12的內(nèi)表面與外表面之間的熱梯度出現(xiàn)改變時(shí)為在表面之間的熱運(yùn)動(dòng)提供必要條件。在另一個(gè)實(shí)施例中，低溫恒溫器15可以位于電絕緣體的外面。
僅只以示例的方式，固體的絕緣層22可以為交聯(lián)的聚乙烯(XLPE)。然而，另外，固體的絕緣層可以為其它的交聯(lián)材料、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)、聚甲基戊烯(PMP)、丙烯酸乙烯酯共聚物、或橡膠絕緣體，比如乙烯丙烯橡膠(EPR)、乙烯丙二烯單體(EPDM)或硅橡膠。內(nèi)層和外層半導(dǎo)電材料20和21可以例如為與固體絕緣層22相同材料的基底高聚物和嵌入基底高聚物中的高導(dǎo)電的顆粒，比如碳黑或金屬顆粒。這些半導(dǎo)電層的體積電阻率典型地大約為20ohm．cm，通過改變添加到基底高聚物中的碳黑的類型和比例可以按要求調(diào)整此電阻率。下面給出了采用不同類型和數(shù)量的碳黑可以改變電阻率的示例。
基底高聚物碳黑類型碳黑數(shù)量(％) 體積電阻率(Ω．cm)乙烯-乙酸 EC碳黑 -15350-400
乙酯共聚物／亞硝酸酯橡膠-"- P-碳黑 -37 70-10-"- 超常導(dǎo)電 -35 40-50碳黑，類型Ⅰ-"- 超常導(dǎo)電 -33 30-60碳黑，類型Ⅱ丁基接枝 -"- -25 7-10聚乙烯乙烯-丙烯 乙炔碳黑 -35 40-50酸丁酯共聚物-"- P-碳黑 -38 5-10乙烯丙烯 超常導(dǎo)電 -35 200-400橡膠 碳黑例如在沿著它的長度分離開的區(qū)域，把外半導(dǎo)電層21連接到一個(gè)可控電位上。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，此可控電位將是地電位或是接地電位。相鄰的接地點(diǎn)的具體的分離開的距離取決于層21的電阻率。
半導(dǎo)電層21用做靜電屏蔽件，并做為一個(gè)接地的外層，它確保在使用該高壓電感裝置時(shí)，超導(dǎo)電纜的電場被保持在半導(dǎo)電層20與21之間的固體絕緣體內(nèi)。通過提高層21的電阻，降低了由層21中的誘導(dǎo)電壓造成的損失。然而，因?yàn)閷?1必須至少有一定的最小厚度，例如不能小于0．8毫米，只能通過選擇有相對(duì)較高電阻率的層的材料來提高電阻。然而，電阻率不能提得太高，否則，在兩個(gè)相鄰的接地點(diǎn)的中間的層21的電壓將太高，有出現(xiàn)相關(guān)的電暈放電的危險(xiǎn)。
圖2示出了超導(dǎo)電纜的另一種設(shè)計(jì)，它整體地用標(biāo)記30表示，用于按照本發(fā)明的高壓電感裝置。該電纜30有一個(gè)內(nèi)部的金屬支撐管31，例如銅管或高電阻金屬或合金的管，和螺旋繞著管31纏繞并嵌入進(jìn)半導(dǎo)電塑料層33中的HTS線32。半導(dǎo)電塑料層33適宜為與參考著圖1描述的層21和22相同的材料。在層33的外面離開層33一個(gè)小的徑向距離34設(shè)置電絕緣體。此電絕緣體包括內(nèi)和外半導(dǎo)電層35和36，以及夾在它們之間的一個(gè)電絕緣層37。這些層35-37基本上類似于圖1的電纜的層20-22那樣制成，并可以通常有與層20-22相同的組成。
徑向的間隔34提供了一個(gè)膨脹／收縮間隙，以補(bǔ)償在電絕緣系統(tǒng)和超導(dǎo)組件(包括金屬管)之間熱膨脹系數(shù)(α)的差別。間隔34可以是一個(gè)空的空間，或者可以包括一個(gè)泡沫狀的可高度壓縮的材料，以吸收超導(dǎo)體與絕緣系統(tǒng)之間的任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果設(shè)置泡沫材料，此泡沫材料可以是半導(dǎo)電的，以確保在層33與35之間的電接觸。此外，或另外，可以設(shè)置金屬線，以便確保層33與35之間必須的電接觸。
通過管31流過冷卻流體例如液氮，把HTS線32冷卻到低溫。
雖然本發(fā)明主要是針對(duì)包括電纜的高壓電感裝置，該電纜有帶超導(dǎo)性能的導(dǎo)電裝置，在使用時(shí)，把它冷卻成到超導(dǎo)溫度，本發(fā)明也力圖包含有電纜的高壓電感裝置，該電纜的導(dǎo)電裝置在直到但最好不高于200K的低的運(yùn)行溫度下已經(jīng)改善了導(dǎo)電性能，但是，該導(dǎo)電裝置至少在所述及的低的運(yùn)行溫度可能不具有超導(dǎo)性質(zhì)。在這些較高的低溫下，液體的二氧化碳可以用來冷卻導(dǎo)電裝置。
按照本發(fā)明的高壓電感裝置的電纜的電絕緣體希望能夠處理非常高的電壓和在這樣的電壓下可能隨繼出現(xiàn)的電負(fù)荷和熱負(fù)荷。作為一個(gè)示例，按照本發(fā)明的高壓電感裝置可以包括動(dòng)力變壓器，它的標(biāo)稱功率的范圍由幾百kVA直到高于1000MVA，它的標(biāo)稱電壓的范圍由3-4kV直到400-800kV的非常高的傳送電壓。在高的運(yùn)行電壓下，部分放電(或PD)構(gòu)成對(duì)于已知的絕緣系統(tǒng)一個(gè)嚴(yán)重的問題。如果在絕緣體中存在空腔和孔隙，可能出現(xiàn)內(nèi)部的電暈放電，從而使絕緣材料逐漸地變壞，逐漸地導(dǎo)致絕緣的破壞。通過確保絕緣體的內(nèi)層與內(nèi)部的導(dǎo)電裝置處在基本上相同的電位，并且，絕緣體的外層處在一個(gè)可控的電位例如地電位，降低了在按照本發(fā)明的電纜的電絕緣體上的電負(fù)荷。因此，在內(nèi)層與外層之間的絕緣材料的中間層中的電場在該中間層的厚度內(nèi)基本上均勻地分布。還有，由于使材料有類似的熱性質(zhì)，并使在絕緣材料的層中有非常少的缺陷，在給定的運(yùn)行電壓下減少了出現(xiàn)PD的可能性。因此，可以把高壓電感裝置的電纜設(shè)計(jì)成承受非常高的運(yùn)行電壓，典型地高至800kV或更高。
雖然最好應(yīng)把電絕緣體擠壓到其位置，但是，可以由薄膜狀或薄片狀的材料的緊密纏繞的重疊的層形成電絕緣系統(tǒng)?？梢砸赃@樣的方式形成半導(dǎo)電層和電絕緣層。絕緣系統(tǒng)可以由全合成的薄膜制成，該薄膜帶有內(nèi)半導(dǎo)電層或部分和外半導(dǎo)電層或部分，并在這些半導(dǎo)電層或部分之間有一個(gè)絕緣層或部分，這些半導(dǎo)電層或部分由高聚物薄膜制成，例如有嵌入的導(dǎo)電顆粒比如碳黑或金屬顆粒的PP、PET、LDPE或HDPE。
對(duì)于搭接的概念來說，足夠薄的薄膜將有比所謂Paschen最小值更小的平接間隙，因此使液體浸透是不必要的。干燥的纏繞的多層薄膜絕緣體也有好的熱性質(zhì)，并可以與作為導(dǎo)電體的超導(dǎo)管相結(jié)合，它有冷卻劑比如液氮，被泵送通過該管。
電絕緣系統(tǒng)的另一個(gè)示例類似于傳統(tǒng)的以賽璐珞為基礎(chǔ)的電纜，在那種情況下，圍繞著一個(gè)導(dǎo)電體搭接地纏繞一種薄的以賽璐珞為基礎(chǔ)的材料或合成紙材料或非織造材料。在這種情況下，在絕緣層任何一側(cè)的半導(dǎo)電層可以由賽璐珞紙或由絕緣材料的纖維制成的非織造材料制作，這些紙或非織造材料有嵌入其中的導(dǎo)電顆粒。絕緣層可以由相同的基底材料制成，或者可以使用另一種材料。
通過把薄膜或纖維的絕緣材料結(jié)合起來獲得絕緣系統(tǒng)的另一個(gè)示例，這些絕緣材料或者是層壓制品，或者是所謂共搭接的產(chǎn)品。這種絕緣系統(tǒng)的一個(gè)示例是商業(yè)上可以得到的所謂聚乙烯紙層壓制品，PPLP，但是，薄膜和纖維部件的幾種另外的結(jié)合是可能的。在這些系統(tǒng)中，可以采用多種浸透，比如礦物油或液氮的浸透。
權(quán)利要求
1．一種包括電纜(12)的高壓電感裝置，該電纜包括內(nèi)部的導(dǎo)電裝置(13-15)和有分離開的半導(dǎo)電材料的內(nèi)層和外層(20、21)并位于此內(nèi)層與外層之間的外電絕緣體(20-22)，以及電絕緣材料的中間層(22)，其特征在于，所述導(dǎo)電裝置包括導(dǎo)體裝置(14)和冷卻裝置(13)，該冷卻裝置用來冷卻導(dǎo)體裝置(14)，以改進(jìn)該導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電率，其中，所述內(nèi)層(20)在電路上連接到所述導(dǎo)體裝置上，其中，所述半導(dǎo)電材料的外層(21)沿著它的長度處在一個(gè)可控的電位。
2．按照權(quán)利要求1中所述的電感裝置，其特征在于，所述外層(21)的電阻率由1到105Ω．cm。
3．按照權(quán)利要求1中所述的電感裝置，其特征在于，所述外層(21)的電阻率由10到500ohm．cm，最好為由10到100ohm．cm。
4．按照權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，半導(dǎo)電的外層(21)的每單位軸向長度的電阻為由5到50000ohm／m。
5．按照權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，半導(dǎo)電的外層(21)的每單位軸向長度的電阻為由500到25000ohm／m，最好為由2500到5000ohm／m。
6．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，由處在所述可控電位的接觸裝置在沿著它的長度分離開的區(qū)域與半導(dǎo)電的外層(21)接觸，相鄰的接觸區(qū)域足夠地靠近在一起，使得在相鄰的接觸區(qū)域之間的中點(diǎn)的電壓不足以在電絕緣裝置內(nèi)出現(xiàn)電暈放電。
7．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，所述可控電位為地電位或接近地電位。
8．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，所述中間層(22)與所述內(nèi)層和外層(20和21)中的每一層處于緊密的機(jī)械接觸。
9．按照權(quán)利要求1到7中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，所述中間層(22)連接到所述內(nèi)層和外層(20和21)中的每一層上。
10．按照權(quán)利要求9中所述的電感裝置，其特征在于，所述中間層(22)與半導(dǎo)電的內(nèi)層和外層(20、21)中的每一層之間的粘接強(qiáng)度與中間層的材料的固有強(qiáng)度為相同的數(shù)量級(jí)。
11．按照權(quán)利要求9或10中所述的電感裝置，其特征在于，通過擠壓把所述層(20-22)連接在一起。
12．按照權(quán)利要求11中所述的電感裝置，其特征在于，半導(dǎo)電材料的內(nèi)層和外層(20、21)和絕緣的中間層(22)為塑料，通過一個(gè)多層擠壓模具把它們一起加到導(dǎo)電裝置上。
13．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，所述內(nèi)層(20)包括第一種塑料，它有在其中分散開的第一種導(dǎo)電顆粒，所述外層(21)包括第二種塑料，它有在其中分散開的第二種導(dǎo)電顆粒，所述中間層(22)包括第三種塑料。
14．按照權(quán)利要求13中所述的電感裝置，其特征在于，所述第一、第二和第三種塑料中的每一種包括一種乙烯-丙烯酸丁酯共聚物橡膠、乙烯-丙烯-二烯單體橡膠(EPDM)，乙烯-丙烯共聚物橡膠(EPR)、LDPE、HDPE、PP、XLPE、EPR或硅橡膠。
15．按照權(quán)利要求13或14中所述的電感裝置，其特征在于，所述第一、第二和第三種塑料有至少基本上相同的熱膨脹系數(shù)。
16．按照權(quán)利要求13、14或15中所述的電感裝置，其特征在于，所述第一、第二和第三種塑料為相同的材料。
17．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，導(dǎo)電裝置為超導(dǎo)裝置。
18．按照權(quán)利要求17中所述的電感裝置，其特征在于，所述超導(dǎo)裝置包括HTS材料。
19．按照權(quán)利要求18中所述的電感裝置，其特征在于，HTS材料包括螺旋纏繞的HTS帶或?qū)щ婓w。
20．按照權(quán)利要求19中所述的電感裝置，其特征在于，所述冷卻裝置(13)包括一個(gè)支撐管，HTS材料螺旋地纏繞在該管上，在使用時(shí)，冷卻流體例如液氮流過該管，以把HTS帶冷卻到低于它的臨界溫度。
21．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，導(dǎo)電裝置包括一個(gè)低溫恒溫的外層(15)，用來使所述導(dǎo)電裝置的一層或多層內(nèi)層熱絕緣。
22．按照權(quán)利要求21中所述的電感裝置，其特征在于，所述低溫恒溫的外層(15)位于所述內(nèi)部的導(dǎo)電裝置與所述外部的電絕緣體之間。
23．按照權(quán)利要求21中所述的電感裝置，其特征在于，所述低溫恒溫的外層(15)位于所述電絕緣體的外面。
24．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，在內(nèi)部的導(dǎo)電裝置(32)與半導(dǎo)電材料的內(nèi)層(35)之間設(shè)置了熱膨脹裝置(34)。
25．按照權(quán)利要求24中所述的電感裝置，其特征在于，所述熱膨脹裝置包括一個(gè)膨脹間隙(34)。
26．按照權(quán)利要求25中所述的電感裝置，其特征在于，膨脹間隙(34)包括一個(gè)空的空間。
27．按照權(quán)利要求25中所述的電感裝置，其特征在于，用可壓縮的材料例如泡沫狀的塑料充滿膨脹間隙(34)。
28．按照權(quán)利要求27中所述的電感裝置，其特征在于，所述可壓縮的材料包括導(dǎo)電材料或半導(dǎo)電材料。
29．一種包括電纜(12)的電感裝置，該電纜(12)包括有導(dǎo)體裝置和用來冷卻該導(dǎo)體裝置改進(jìn)它的導(dǎo)電率的冷卻裝置的內(nèi)部的導(dǎo)電裝置(13-15)，以及圍繞該導(dǎo)電裝置(13-15)的外部的電絕緣體(20-22)，其特征在于，電絕緣體包括在徑向上分離開的內(nèi)和外環(huán)形部分(20、21)，它們至少是部分導(dǎo)電的，此內(nèi)部的環(huán)形部分(20)在電路上連接到所述導(dǎo)電裝置上，外部的環(huán)形部分處在可控的電位，其中，在使用時(shí)，當(dāng)電流沿著導(dǎo)電裝置流過時(shí)，所產(chǎn)生的電場為在所述內(nèi)部和外部的環(huán)形部分之間的基本上徑向的電場。
30．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，把所述外部的電絕緣體設(shè)計(jì)成用于高電壓，適宜于超過10kV，特別是超過36kV，并最好高于72．5kV，直到非常高的傳輸電壓，比如400kV到800kV，或更高。
31．按照上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的電感裝置，其特征在于，把所述外部的電絕緣體設(shè)計(jì)成用于超過0．5MVA的功率范圍，最好超過30MVA，直到1000MVA。
全文摘要
一種包括電纜(12)的高壓電感裝置,該電纜包括內(nèi)部的導(dǎo)電裝置(13－15)和有分離開的半導(dǎo)電材料內(nèi)層和外層(20、21)并位于此內(nèi)層與外層之間的外電絕緣體(20－22),以及電絕緣材料的中間層(22)。導(dǎo)電裝置包括導(dǎo)體裝置(14)和冷卻裝置(13),該冷卻裝置用來冷卻導(dǎo)體裝置,改進(jìn)該導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電率。半導(dǎo)電材料的內(nèi)層(20)在電路上連接到導(dǎo)體裝置上,并且,半導(dǎo)電材料的外層(21)沿著它的長度處在一個(gè)可控的電位。
文檔編號(hào)H01F6/04GK1279818SQ98811511
公開日2001年1月10日 申請(qǐng)日期1998年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日
發(fā)明者C·薩瑟, D·溫克勒, J·布蘭格費(fèi)爾特, U·W·格德, M·萊永 申請(qǐng)人:Abb股份有限公司