电容层中带有接地导电箔的电容器芯的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本公开涉及一种电容器芯，例如套管或电缆终端的电容器芯，电容器芯具有导电箔，用于改变由在穿过电容器芯的电导体中流动的电流形成的电场。背景技术：2.电容器芯用于使电导体绝缘并在电流流过电导体时改变围绕电导体形成的电场。该电容器芯由与电容层交错的电绝缘材料制成，例如由铝箔制成。电容器芯例如用于套管和电缆终端。3.存在朝着使用更大直径的电容器芯的方向发展的趋势。因直径增加，最外层的电容层可能由于没有所需尺寸的铝箔而需要由接合的箔，例如由铝箔产生。这可能会导致发热、电容层的不同箔中的电位差的问题以及引发操作期间的其他问题。4.us3793475、us3484679、us3600502、wo80/00762和us3875327公开了布置在(高压)导体周围的传统电容层。导电层可以接地或连接到电位。技术实现要素：5.本发明的一个目的是提供一种电容器芯，该电容器芯具有由两个重叠的箔构成的电容层，这降低了箔之间的电位差和/或在重叠部的接合部产生热量的风险。6.根据本发明的一方面，提供了一种电容器芯，该电容器芯被构造为围绕电导体。电容器芯包括绝缘材料和多个导电电容层，多个导电电容层用于改变由在电导体中流动的电流形成的电场。导电电容层中的至少一个包括第一箔和第二箔。最外层的电容层的第一和第二箔中的每一者都与用于将箔接地的接地装置连接。7.根据本发明的另一方面，提供了一种电气装置，该电气装置包括本公开的电容器芯的实施例。8.根据本发明，最外层的导电电容层的箔中的每一个通过各自的接地装置(也称为测量分接头，这是因为其接地导体也可用于执行测量，例如测量电容)接地。因此，不同的箔单独接地(即，在重叠部的两侧)并且不依赖于箔的重叠部处的箔之间的良好电连接，以确保，例如在诸如雷击之类的瞬态事件中，在重叠部处形成相等的电势和低电阻热。9.电容层在本文中被定义为包括一个或多个箔的导电层，该一个或多个箔围绕电容器芯的纵向轴线以基本恒定的半径布置。因此，位于与电容器芯的纵向轴线相距不同半径的位置处的两个箔属于不同的电容层。通常，不同的电容层没有通电连接。10.由两个或更多个箔构成的外电容层可以用导电粘合剂接合在一起。即使粘合剂是导电的，该接合部也会有电阻。由于瞬态和极快瞬态(vft)事件期间的电阻加热以及电压电位差，如果在接地连接在箔接合部一侧的情况下，电阻加热会导致电容器芯出现问题。在套管的另一侧引入额外的接地连接，例如彼此相差大约180度，将为电容层中的电流提供额外的接地路径，从而消除穿过接合部的任何电流。11.应当注意的是任何方面的任何特征都可以在适当的情况下应用于任何其他方面。同样，任何方面的任何优点都可以应用于任何其他方面。公开实施例的其他目的、特征和优点将从以下详细公开、所附从属权利要求以及附图中变得显而易见。12.通常，权利要求中使用的所有术语均应根据其在技术领域中的普通含义进行解释，除非本文另有明确定义。所有对“一个/一/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的引用除非另有明确说明，否则应公开解释为指代该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个示例。除非明确说明，本文公开的任何方法的步骤不必按照公开的确切顺序执行。对于本公开的不同特征/部件使用“第一”、“第二”等只是为了将该特征/部件与其他类似特征/部件区分开来，而不是赋予该特征/部件任何顺序或层次结构。附图说明13.将参照附图通过示例的方式描述实施例，在所述附图中：14.图1是根据本发明实施例的包括电容器芯的电气装置的纵向截面示意图。15.图2是根据本发明实施例的由两个重叠箔形成的电容层的示意性平面图。16.图3是根据本发明实施例的两个重叠箔的示意性侧视图的细节。具体实施方式17.现在将在下文中参考附图更全面地描述实施例，在所述附图中示出了某些实施例。然而，许多不同形式的其他实施例在本公开的范围内是可行的。相反，以下实施例通过示例的方式提供，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。相同的数字在整个描述中指代相同的元件。18.图1示出了电气装置1的一个实施例，例如包括套管或电缆终端，通常是套管。电气装置1通常被构造用于高压应用。电气装置1包括形式为电容器芯3的绝缘体，该电容器芯围绕用于电导体2，例如高压电导体的通道。电容器芯3因此可以限定电导体2可以穿过的纵向通孔。电容器芯3包括绝缘材料4，例如可渗透固体材料的缠绕层，所述可渗透固体材料的缠绕层可浸渍电绝缘流体，例如油或树脂。可渗透固体材料可以是例如基于纤维素，例如纸材料(如牛皮纸或绉纸)或芳纶纸(如nomextm纸)或它们的组合。电绝缘流体可以例如包括油(如变压器油)或树脂(例如可固化或热固性树脂，如环氧树脂)。19.在一些实施例中，电气装置1可以是或包括套管1，例如用于允许电导体2穿过壁，例如电力变压器、转换器或其他电气设备的壁。在其他实施例中，电气装置1可以是或包括电缆终端或任何其他装置，其中电导体2是绝缘的并且所形成的电场通过电容器芯3来改变。20.电容器芯3包括多个导电电容层5，例如，该多个导电电容层在缠绕层的层之间交错，用于在使用时改变由电气装置1中的导体2形成的电场，该导体例如为铝(al)和/或铜(cu)，优选al。每个电容层5因此基本上同心地部分或完全地围绕电容器芯3的纵向通孔(用于电导体2)布置。多个同心布置的电容层5因此形成在电容器芯3中与纵向通孔相距不同径向距离的位置处。21.为了全部或部分地围绕纵向通孔(周向)，因此在电容器芯中外侧电容层5优选地比内侧电容层5长。在具有大直径的大电容器芯中，最外层的电容层(多个最外层的电容层)5可能比容易获得的导电箔更长。电容层(多个电容层)因此可以包括至少两个箔，例如重叠箔。22.如图1中示意性所示，最外层的电容层5的箔中的每一个均经由与箔中的每一个电连接的接地导体8a和8b接地。如图所示，接地导体可以彼此相差大约180°使电容层接地。23.图2示出了平放的电容层5，该电容层包括由两个重叠的第一箔5a和第二箔5b形成的箔片20，例如al和/或cu，优选al的片。应当注意，电容层5的第一箔5a和第二箔5b不需要重叠以形成如图2所示的单个箔片。在一些实施例中，导电层5的第一箔和第二箔可以彼此相邻，可能沿着箔的相应边缘抵接，但不一定重叠。在其他实施例中，第一箔5a和第二箔5b可以位于相同的电容层5中，即，与电容器芯3的纵向通孔(即，中心纵向轴线)的径向距离基本相同，但是没有重叠或相互直接接触。然而，为了控制电场，有必要使边缘之间的距离最小化，使得内层的电势不会产生通过间隙散发出的场。如果电容层的箔5a和5b之间存在间隙，则可能需要通过其他方式以电流方式桥接盖帽。24.第一箔5a和第二箔5b可以各自具有相同的长度l或不同的长度l和/或相同的宽度w或不同的宽度w。通常，第一箔5a和第二箔5b可以具有相同的尺寸。在图2的实施例中，第一箔5a和第二箔5b彼此相邻布置以形成电容层5的单个箔片20，该片20具有长度l和宽度w。这里，箔或片20的长度是箔或片20的两个主要方向(即非对角线)中更长的那一个，而宽度是所述两个主要方向中较短的一个。第一箔5a和第二箔5b的形状通常为矩形，其中纵向边缘的长度与箔的长度l相同，横向边缘的长度与箔的宽度w相同。第一箔5a和第二箔5b中的每一个或任一个可以具有从1.8m到2.2m的范围内的宽度w。25.此处应注意，电容器芯1的纵向轴线的纵向方向不得与箔5a和5b的长度l或宽度w的定义或片20的长度l或宽度w的定义混淆。换言之，箔5a或5b的长度l可以平行于电容器芯1的纵向轴线对齐，而片20的宽度w可以平行于电容器芯1的纵向轴线对齐。26.为了给电容层5提供具有宽度w大于第一箔5a和第二箔5b中的每一个或任一个的宽度w的箔片20，第一箔5a和第二箔5b可以被布置成沿着箔的相应的纵向边缘7a和7b彼此相邻，例如在两个箔之间形成接合部6和/或重叠部o(见图3)。通常，由至少两个箔5a和5b形成的电容层5的箔片20的形状是矩形的(当如图2中平放时)，例如，第一箔5a和第二箔5b具有相同的长度l并且布置成沿着箔的相应纵向边缘7a和7b的整个所述长度l彼此相邻。27.优选地，边缘7a和7b的长度相等，并且它们沿着各自边缘的整个长度l相互重叠或抵接。如果一个边缘比另一个边缘长，或者如果第一箔5a和第二箔5b没有仔细对齐，则一个箔的角可能从由箔形成的片20突出。这样的角可能会产生强电场，尤其是由瞬变引起的电场，这可能会对电容层和电容器芯的性能产生负面影响。28.如果第一箔5a和第二箔5b重叠，这可能是优选的，那么重叠部o可以是矩形并且具有与箔5a和5b中的每一个的长度l相同的长度。电容层5的箔片20可以具有与第一箔5a和第二箔5b中的每一个或任一个的长度l对应的宽度w，因此该宽度w大于箔5a和5b中的每一个或任一个的宽度w。电容层5的箔片20的宽度w可以例如在2.3m到2.7m的范围内。电容层5的箔片20的长度l可以例如在2.8m到3.5m的范围内。通常，箔片20大到足以到达其电容层5中的中心纵向通孔的整个周围。29.根据本发明，最外层的电容层5的箔5a和5b中的每一个可以直接接地，即不通过箔之间的连接。因此，箔5a和5b中的每一个都包括接地装置10a或10b，从而使得箔能够接地并因此被带至相同的电势。接地装置10a和10b中的每一个均可以包括附接到箔5a/5b的接地连接9a/9b，例如cu，该接地连接9a/9b可以与接地导体8a/8b，例如相应电线形式的导体电相连。接地装置10a或10b可以包括测量分接头。30.图3示出了第一箔5a和第二箔5b之间的重叠部o。31.即使第一箔5a和第二箔5b彼此重叠，它们仍可能沿重叠部o仅部分地电连接，或根本不电连接，这是因为电绝缘流体可能在重叠部o处已经被压入箔之间，从而将箔彼此稍微分开(和绝缘)。第一箔5a和第二箔5b仍然可以被视为同一电容层5的一部分，即使彼此完全没有电连接，原因在于重叠部o处的箔之间的间隔相对较小，例如小于5mm和/或小于重叠部o的宽度。32.然而，第一箔5a和第二箔5b通常在重叠部o处彼此电连接，例如通过在第一箔和第二箔之间形成接合部6。接合部6可以通过第一箔5a和第二箔5b沿重叠部o彼此直接接触或经由导电粘合剂30形成。33.即使第一箔和第二箔在接合部6中电连接，接合部上的电阻也可能相对较高，从而可能导致热形成并影响共振。根据本发明，通过将接合部6的任一侧的每个箔接地来缓解这些问题。34.根据本发明，任何数量的导电箔5a和5b皆可以包括在单个导电层5中，其中最外层的每个箔通过其自己的接地装置10a和10b接地。然而，在一些实施例中，第一箔5a和第二箔5b在第一箔的第一边缘7a和第二箔的第二边缘7b处以重叠部o重叠。另外或替代地，在一些实施例中，第一箔5a和第二箔5b具有相等的长度l。在一些实施例中，第一箔5a和第二箔5b布置成使得重叠部o在箔的相应纵向边缘7a和7b处并且具有对应于第一箔和第二箔的长度l的长度。在一些实施例中，由电容层5的第一箔和第二箔重叠形成的片20的长度l大于第一箔和第二箔的长度l。35.在本发明的一些实施例中，重叠部o包括接合部6，第一箔5a和第二箔5b通过该接合部电连接。在一些实施例中，接合部包括导电粘合剂30。36.在本发明的一些实施例中，电气装置包括套管和电缆终端中的任何一种。在一些实施例中，电气装置还包括穿过电容器芯3的电导体2。37.以上主要参照几个实施例对本公开进行了描述。然而，如本领域技术人员容易理解的那样，在如所附权利要求限定的本公开的范围内，除了上述公开的实施例之外的其他实施例同样是可行的。









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