CN101040355A - 高压电容器 - Google Patents

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CN101040355A CNA2005800354541A CN200580035454A CN101040355A CN 101040355 A CN101040355 A CN 101040355A CN A2005800354541 A CNA2005800354541 A CN A2005800354541A CN 200580035454 A CN200580035454 A CN 200580035454A CN 101040355 A CN101040355 A CN 101040355A
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西格弗里德·伯克尔
斯蒂芬·海恩
诺伯特·科克
冈特·特罗詹
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
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    • H01G4/385—Single unit multiple capacitors, e.g. dual capacitor in one coil

Abstract

本发明涉及一种用于输电的高压电容器(13)，包括一个绝缘外壳(14)，其中设置至少两个互相并联的电容器串联电路(9、10)，它们分别由设计成可堆叠的电容器元件(1)的单个电容器(4、5)的串联电路组成。本发明的目的是提供结构紧凑和便宜的高压电容器，为此建议，每个电容器元件(1)具有多个绝缘地固定的单个电容器(4、5)，单个电容器的数量与电容器串联电路(9、10)的数量一致，从而通过电容器元件(1)的仅一个叠堆构成电容器串联电路(9、10)。

Description

高压电容器
技术领域
本发明涉及一种用于配电的高压电容器。
例如由DE2847775A1已知一些用于配电的高压电容器。在那里公开的高压电容器具有圆柱形或棱柱形的绝缘外壳，其中设电容器串联电路。电容器串联电路由一些电容器元件组成，它们的单个电容器通过连接件互相串联连接。在这里，电容器元件具有金属带的扁平卷，它们用作单个电容器的电极面。这些金属带通过介电或绝缘层彼此隔开，其中绝缘层由多个介电薄膜组成。所述的电容器串联电路设在一个支架内，该支架保证电容器串联电路的机械固定。
背景技术
DE19510624C1介绍了一种卷绕式电容器，其中，许多单个电容器安放在介电薄膜卷上。
高压电容器在配电领域内例如用作分压器、蓄能器、滤波组件等。出于冗余度、电容增大或平行测量的原因，在许多情况下通常在配电装置内并联高压电容器。
例如由现有技术已知，两个各有一个绝缘外壳的电容器串联电路电路并联地集成在配电设备内。因为鉴于所需要的使用寿命，所以对于按耐气候影响作用设计的绝缘外壳的长期可靠性提出了高的要求，从而导致显著地提高这种高压电容器的成本。因此这种高压电容器很贵。
此外由众所周知的现有技术已知，在一个绝缘外壳(例如空心圆柱形瓷壳)内安装两个并联的电容器串联电路。在这里电容器串联电路如常见的那样，由互相串联连接设计为可堆叠的电容器元件的单个电容器组成。为了固定堆叠的电容器元件采用一个绝缘材料支架，该支架除此之外还用于将电容器元件互相压紧。互相压紧在固定装置或支架内的电容器元件构成电容器串联电路，以及也称为有源部件(Aktivteil)。这些有源部件通常设计为箱形或立方形，按现有技术并列地装在绝缘外壳内。然而，将两个立方形有源部件并列安放在一个空心圆柱形的绝缘外壳内，导致一种空间挤夹的高压电容器。装配两个有源部件也需要更高的加工和装配费用。还有一个缺点是，通常不可能生产精确一致的、它们的堆叠高度可能在一米与多米之间改变的有源部件。因此，尤其对于较大的有源部件会产生有源部件之间的电压差。这种电压差却是不希望的，它们会导致对在高压电容器接线端子上准许释放的最大电压的限制。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种高压电容器，它由应用于高压的并联的电容器串联电路组成，以及，这种高压电容器结构紧凑和便宜。
按照本发明上述技术问题通过一种高压电容器得以解决，该高压电容器包括一个绝缘外壳，其中设置至少两个互相并联的电容器串联电路，它们分别由设计成可堆叠的电容器元件的单个电容器的串联电路组成，其中，每个电容器元件具有多个绝缘地固定的单个电容器，单个电容器的数量与电容器串联电路的数量一致，从而通过电容器元件的仅一个叠堆构成电容器串联电路。
按现有技术每个电容器元件只构成一个单个电容器，而按照本发明通过每个电容器元件提供多个单个电容器。一个电容器元件的这些单个电容器彼此绝缘。为了构成串联电路，一个电容器元件的这些单个电容器分别与相邻电容器元件的那些单个电容器电连接。按照本发明，在一个叠堆内部实现基本上对称的串联电路，所以按照本发明避免了电容器串联电路之间的电压差。堆叠状排列的电容器元件可以紧凑地安放以及按照本发明被一个唯一的绝缘外壳围绕。因此提供了一种结构紧凑和便宜的高压电容器。
有利地，每个电容器元件包括一个绝缘薄膜卷，它在两侧设有导电的敷层。换句话说，电容器元件设计为普通的卷绕式电容器，它有一种设计为薄膜因而可以卷绕的电介质。这种电介质设在导电敷层之间，也就是设在单个电容器的电极面之间。单个电容器的导电敷层例如是薄的金属箔，它们借助任意方法施加在电介质上。例如蒸汽喷镀或粘贴金属箔。接着，已带有敷层的介电薄膜卷绕成一卷，在这里，卷入的另一个例如由一种浸油的纸或其他薄膜材料组成的绝缘层防止卷绕时接触导电敷层。绝缘的薄膜相宜地具有1至5米长，绝缘薄膜的宽度取决于所期望的电容器串联电路的数量。有利地在每个电容器元件上设置两个单个电容器。
在一项与之相关的扩展设计中，将电容器元件设计为，在已卷绕状态下，在每个电容器元件的第一侧平滑地放上绝缘薄膜的第一侧的导电敷层上；以及，在每个电容器元件的与第一侧相对置的第二侧平滑地放上绝缘薄膜的第二侧的导电敷层。换句话说，例如在电容器元件的上侧平滑地放上单个电容器的在工作时具有较高电位的电极，而另一个在工作时施加较低电位的电极平滑地安放在电容器元件下侧上。以此方式通过简单地堆叠电容器元件便可以实现单个电容器的串联电路。取消了麻烦的触点接通。
电容器串联电路相宜地具有绝缘材料制成的固定装置。固定装置用于固定上下堆叠的电容器元件。若电容器元件设计为卷，则有利地将卷压成扁平，或将成敷层的薄膜从一开始就卷绕在一个扁平的卷绕载体上。固定装置的绝缘材料例如是塑料、陶瓷等。按一项与之相关的扩展设计，电容器元件通过固定装置彼此压靠。
有利的是，电容器串联电路设在一种充填绝缘外壳的绝缘材料内。通常用合成油或树脂作为绝缘材料，其中将树脂在液态状态下注入其中装有电容器串联电路的绝缘外壳内。接着令树脂硬化。
有利的是，绝缘外壳由陶瓷或复合材料组成。陶瓷例如是瓷。通常考虑用玻璃纤维增强的塑料作为复合材料。当然，在本发明的范围内也可以是与之不同的物质或材料成分。
附图说明
下面参见附图对本发明实施例说明的具体内容是本发明其他相宜的扩展设计和优点，其中作用相同的构件采用相同的附图标记标注，以及附图中：
图1以透视图表示按照本发明的电容器元件的一个实施例；
图2以透视图表示按照本发明的电容器串联电路的一个实施例；以及
图3以俯视图表示按照本发明的高压电容器的一个实施例。
具体实施方式
图1表示按照本发明的电容器元件1在其卷绕前的实施例。图示的电容器元件1由绝缘或介电的薄膜2组成，在其两侧加上薄的金属箔3作为导电的敷层。在这里总共可以看到四个金属箔3，其中各两个成对地、彼此相对置地处于绝缘薄膜2不同侧，以及以此方式构成一个第一单个电容器4和一个第二单个电容器5。单个电容器4和5通过在单个电容器4和5之间延伸的绝缘隔片7彼此绝缘。通过将两个单个电容器安装在绝缘或介电的薄膜2上，单个电容器4和5可以设计为彼此基本对称。
图2表示有源部件8的实施例，它由上下堆叠地设置的电容器元件1组成。电容器元件1设计为扁平的卷，它们在叠堆内，或换句话说在有源部件8内，以其平侧彼此贴靠。在这里，电容器元件1的第一单个电容器4或第二单个电容器5互相串联，从而构成一个第一电容器串联电路9以及一个第二电容器串联电路10。图2所示有源部件8最上面的那个电容器元件1和最下面的那个电容器元件1分别设有接线端子。
为了相互压紧和固定电容器元件1采用一个绝缘材料制成的支架12。
图3以俯视图表示按照本发明的高压电容器13的一个实施例。可以看出，图2所示的有源部件8装在绝缘外壳14内。绝缘外壳14由陶瓷制成以及具有在图3中没有表示出的用于增大高压电容器13爬电距离的外肋。此外，绝缘外壳14充填合成油，从而提供了当电压在100kV范围时必要的耐压强度。
每个电容器串联电路的在图3中未示出的接线端子，在圆柱形绝缘外壳的彼此相对置的端侧从该绝缘外壳伸出。绝缘外壳是密封的。因此提供了一种经过更长的时间后仍能耐气候变化的高压电容器13。

Claims (7)

1.一种具有绝缘外壳(14)的高压电容器(13)，其中设置至少两个互相并联的电容器串联电路(9、10)，它们分别由设计成可堆叠的电容器元件(1)的单个电容器(4、5)的串联电路组成，其中，每个电容器元件(1)具有多个绝缘地固定的单个电容器(4、5)，单个电容器的数量与电容器串联电路(9、10)的数量一致，从而通过电容器元件(1)的仅一个叠堆构成所述电容器串联电路(9、10)。
2.按照权利要求1所述的高压电容器(13)，其特征为，每个电容器元件(1)包括一个电绝缘的薄膜(2)卷，它在两侧设有导电的敷层。
3.按照权利要求1或2所述的高压电容器(13)，其特征为，在已卷绕状态，在每个电容器元件(1)的第一侧平滑地放上所述绝缘薄膜(2)的第一侧的导电敷层；以及，在每个电容器元件(1)的与第一侧相对置的第二侧平滑地放上所述绝缘薄膜(2)的第二侧的导电敷层(3)。
4.按照上述权利要求1至3中任一项所述的高压电容器(13)，其特征为，所述电容器串联电路(9、10)具有绝缘材料制成的固定装置(12)。
5.按照上述权利要求1至4中任一项所述的高压电容器(13)，其特征为，所述电容器串联电路(9、10)设在一种充填绝缘外壳(14)的绝缘材料内。
6.按照权利要求5所述的高压电容器，其特征为，所述绝缘材料是一种油。
7.按照上述权利要求1至6中任一项所述的高压电容器，其特征为，所述绝缘外壳(14)由陶瓷或复合材料制成。
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