CN108123617B - 用于安装高低压转换电路的装置、高低压转换系统及电源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于安装高低压转换电路的装置、高低压转换系统及电源。其中，用于高低压转换电路的装置包括：由绝缘材料制成的第一壳体以及由金属材料制成的第二壳体；第一壳体和第二壳体沿相同方向分别在两端各开有两个开口；第一壳体和第二壳体固定在一起且至少有部分表面接触；第一壳体内形成的第一空腔用于安装高压电路，并且连接高压电路的高压端子穿过第一壳体上述其中一个开口；第二壳体内形成的第二空腔用于安装低压电路，并且连接低压电路的低压端子穿过第二壳体上述其中一个开口；且第一空腔和第二空腔平行。本发明提供的用于安装高低压转换电路的装置、高低压转换系统及电源，通过风冷的方式进行冷却。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于安装高低压转换电路的装置、高低压转换系统及电源，属于电力设备技术领域。
背景技术
在电力设备中，经常会用到电力电子变换装置以将电力从交流转换为直流，或者从直流转换为直流，又或者将直流转换为交流，再或者将同频率交流转换为交流，又或者将变频率交流转换为交流。例如，在电力系统中的分支输电线路上(2.4kV～69kV中压范围内)会使用上述电力电子变换装置实现电力的输出。
现有的中压分支输电线路上一般级联有多个高频隔离变换的高低压转换系统，包括：高低压转换电路以及用于安装上述高低压转换电路的装置。其中，该装置包括密闭的壳体，高低压转换电路的低压电路和高压电路分别安装在的壳体的前后两端并用绝缘隔板隔开，绝缘层覆盖在高压电路一端的壳体内壁上，用于级联高低压转换系统的端子从左侧壁和右侧壁引出。
但是，现有的这种高低压转换系统额外设置水冷却设备为高低压转换系统降温。
发明内容
本发明提供一种用于安装高低压转换电路的装置、高低压转换系统及电源，以解决现有技术中需要额外设置水冷却设备为高低压转换系统降温的问题。
为了解决上述问题，提供以下技术方案：
根据本发明的一些实施例，提供一种用于安装高低压转换电路的装置，包括：由绝缘材料制成的第一壳体以及由金属材料制成的第二壳体；所述第一壳体沿第一方向在两端分别开设有第一开口和第二开口，所述第二壳体沿所述第一方向在两端分别开设有第三开口和第四开口；所述第一壳体和第二壳体固定，且所述第一壳体和第二壳体至少有部分表面接触；所述第一壳体内形成有用于安装高压电路的第一空腔，所述第二壳体内形成有用于安装低压电路的第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔平行；所述第二开口用于穿设与高压电路电连接的高压端子；所述第四开口用于穿设与低压电路电连接的低压端子。
上述装置的进一步改进，所述第一壳体设置在所述第二壳体内部，且所述第二壳体和所述第一壳体之间形成所述第二空腔。
上述装置的进一步改进，所述第一壳体的三个外表面均与所述第二壳体的内表面接触。
上述装置的进一步改进，所述第一壳体的内表面设置有第一金属屏蔽层。
上述装置的进一步改进，所述第一金属屏蔽层与所述高压电路的浮地电位点电连接。
上述装置的进一步改进，所述第一壳体的外表面设置有第二金属屏蔽层。
上述装置的进一步改进，所述第二金属屏蔽层与所述第二壳体的接地端电连接。
上述装置的进一步改进，所述绝缘材料为固体绝缘材料，且所述固体绝缘材料的介电强度大于2.6Kv/mm。
上述装置的进一步改进，所述固体绝缘材料为环氧树脂、有机硅树脂、硅胶或聚氨酯。
上述装置的进一步改进，所述第一开口和第三开口在所述第一方向上齐平设置。
上述装置的进一步改进，所述第一开口和第三开口在所述第一方向上间隔设置。
上述装置的进一步改进，所述第二开口和第四开口在所述第一方向上齐平设置。
上述装置的进一步改进，所述第二开口和第四开口在所述第一方向上间隔设置。
根据本发明的一些实施例，提供一种高低压转换系统，包括：高压电路、低压电路以及依据本发明上述一个方面所述用于安装高低压转换电路的装置。
上述高低压转换系统的进一步改进，所述装置的第一壳体，和/或，所述装置的第二壳体内设置有隔离变压器。
根据本发明的一些实施例，提供一种电源，包括：高压输入端、低压输出端以及多个上述高低压转换系统；所述多个高低压转换系统的高压电路串联后与所述高压输入端电连接；所述多个高低压转换系统的低压电路并联后与所述低压输出端电连接。
本发明提供的用于安装高低压转换电路的装置、高低压转换系统及电源，通过第一壳体和第二壳体的开口形成了两个风道，从而可以通过风冷的方式进行冷却，从而无需额外设置水冷设备。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于安装高低压转换电路的装置的剖视图；
图2为本发明实施例提供的另一种用于安装高低压转换电路的装置的剖视图；
图3为本发明实施例提供的又一种用于安装高低压转换电路的装置的剖视图；
图4为本发明实施例提供的一种用于安装高低压转换电路的装置的俯视图；
图5为本发明实施例提供的另一种用于安装高低压转换电路的装置的俯视图；
图6为本发明实施例提供的又一种用于安装高低压转换电路的装置的俯视图；
图7为本发明实施例提供的一种高低压转换系统的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种高低压转换系统的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种高低压转换系统的结构示意图。
图中：
1、第一壳体； 11、第一空腔；
13、第一金属屏蔽层； 15、第二金属屏蔽层；
3、第二壳体； 31、第二空腔；
5、高压电路； 7、低压电路；
9、隔离变压器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
实施例1
本实施例提供一种用于安装高低压转换电路的装置，该装置可以用在电力设备中压分支输电线路的高低压转换系统中，也可以用在其他电压环境下的高低压转换系统中，以提高高低压转换电路的安全性。
图1为本实施例提供的一种用于安装高低压转换电路的装置的剖视图。
如图1所示，本实施例提供的装置，包括：由绝缘材料制成的第一壳体1以及由金属材料制成的第二壳体3。其中，第一壳体1沿第一方向在两端分别开设有第一开口(图中未示出)和第二开口(图中未示出)，第二壳体3沿该第一方向在两端分别开设有第三开口(图中未示出)和第四开口(图中未示出)。前述第一壳体1和第二壳体3固定在一起，且第一壳体1和第二壳体3至少有部分表面接触。第一壳体1内形成有用于安装高压电路的第一空腔11，第二壳体3内形成有用于安装低压电路的第二空腔31，且第一空腔11和第二空腔31平行。第二开口用于穿设与高压电路电连接的高压端子，第四开口用于穿设与低压电路电连接的低压端子。
具体的，第一壳体1和第二壳体3的形状可以根据实际需要进行设置，在此不作具体的限定。例如，第一壳体1和第二壳体3可以是圆形、椭圆形或者是多边形。例如，第一壳体1和第二壳体3均设置为矩形形状，这样有利于多个装置重叠在一起实现电力电子变换器的紧凑化和小型化。第一开口和第三开口在横向方向上开设，第二开口和第四开口也在横向方向上开设。并且，与高压电路电连接的高压端子可以使用现有技术中任意类型的高压端子。同理，与低压电路电连接的低压端子可以使用现有技术中任意类型的低压端子。
在一些实施例中，制成第一壳体1的绝缘材料可以是现有技术中用在电力设备中进行电性绝缘的任意材料。例如，上述绝缘材料为固体绝缘材料，且该固体绝缘材料的介电强度大于2.6Kv/mm，以达到中压电路的绝缘要求。又如，固体绝缘材料为环氧树脂、有机硅树脂、硅胶或聚氨酯。此外，固体绝缘材料的形成可以是现有技术中的任意方法，例如采用真空浇注(Vacuum Casting)、自动压力注射(APG)、真空压力注射(VPG)等工艺方法。
此外，本实施例的装置只需要第一壳体1和第二壳体3至少有部分表面接触即可，实际设置时第一壳体1和第二壳体3如何实现表面接触可以根据具体情况进行设置。例如可以是第一壳体1的右侧面和第二壳体3的左侧面接触，或者也可以是第一壳体1的顶面(或底面)与第二壳体3的底面(或顶面)接触，或者也可以是第一壳体1的底面与第二壳体3的底面接触，或者还可以是第一壳体1的顶面、左侧面、底面分别与第二壳体3的顶面、左侧面、底面接触。
本实施例的用于安装高低压转换电路的装置，通过设置由绝缘材料制成的第一壳体1和由金属材料制成的第二壳体3，从而可以将高压电路安装在第一壳体1内并将连接高压电路的高压端子从第一壳体1的第二开口引出，同时可以将低压电路安装在第二壳体3内并将连接低压电路的低压端子从第二壳体3的第四开口引出，并通过第一壳体1和第二壳体3的开口形成了两条风道，从而可以通过风冷进行降温，无需再设置单独的水冷设备，降低了高低压转换系统的体积和重量。并且，由于高压端子无需穿过绝缘材料层，从而保证了绝缘材料的完整性，进而提高了第一壳体1对高压电路的屏蔽效果。同时，由于将第一壳体1内形成的第一腔体和第二壳体3内形成的第二腔体平行，从而高压电路和低压电路可以平行设置，进而也就减少了装置的整体长度，使得结构紧凑。另外，本实施例的用于高低压转换电路的装置仅有第一壳体1使用绝缘材料，减少了绝缘材料的使用量，从而降低了成本和装置的重量。
进一步，继续参考图1，第一壳体1设置在第二壳体3内部，且第二壳体3和第一壳体1之间形成前述第二空腔31。例如，第一壳体1和第二壳体3均设置为矩形形状，将第一壳体1插入第二壳体3内，并靠近第二壳体3的左侧，从而在第一壳体1的右侧外壁和第二壳体3的右侧内壁之间形成前述第二空腔31。通过上述设置，整个装置形成的结构比较简洁，也便于通过相互之间形成一定的绝缘能力和提高二者的结构强度。
进一步，继续参考图1，第一壳体1的三个外表面均与所述第二壳体3的内表面接触。具体来说，第一壳体1的顶面、左侧面和底面分别与第二壳体3的内表面接触。通过上述设置，可以增大第一壳体1和第二壳体3的接触面积并充分利用第二壳体3内的空间，使得装置结构紧凑、体积小。
进一步，如图2所示，图2为本实施例提供的另一种用于安装高低压转换电路的装置的剖视图，可以在第一壳体1的内表面设置有第一金属屏蔽层13，以将电压应力施加到第一壳体1的绝缘材料上，从而避免高压电路放电将第一壳体1内的空气击穿，进而提高第一壳体1的绝缘效果。例如，第一金属屏蔽层13可以是金属钣金件。具体的，本实施例中的第一金属屏蔽层13需要整个覆盖第一壳体1的内表面，并且第一金属屏蔽层13可以使用现有技术中具有导电作用的任意金属材料制成。此外，第一金属屏蔽层13形成在第一壳体1内表面的方法可以是现有技术中的任意方法，例如涂覆、喷涂、电镀等工艺方法。
参照图3，图3为本实施例提供的又一种用于安装高低压转换电路的装置的剖视图，其中，第一金属屏蔽层13与高压电路5的浮地电位点电连接。在本实施例中，浮地是指该电路的地与大地无导体连接。通过将第一金属屏蔽层13与高压电路5的浮地电位点电连接，使得高压电路5和第一金属屏蔽层13之间可视为等电位，因此可以避免第一壳体1内的空气因高压而被击穿放电。
进一步，继续参阅图2，在第一壳体1的外表面还设置有第二金属屏蔽层15，以将电压应力施加到第一壳体1的绝缘材料上，从而避免高压电路5透过绝缘材料将第二壳体3内的空气击穿，进而提高装置的绝缘效果。例如，第二金属屏蔽层15可以是金属钣金件。具体的，本实施例中的第二金属屏蔽层15需要整个覆盖第二壳体3的外表面，并且第二金属屏蔽层15可以使用现有技术中具有导电作用的任意金属材料制成。此外，第二金属屏蔽层15形成在第二壳体3内表面的方法可以是现有技术中的任意方法，例如采用涂覆、喷涂、电镀等工艺方法。较佳地，请参阅图3，将第二金属屏蔽层15与第二壳体3的接地端电连接，以减少第二壳体3内的空气被击穿而产生放电现象。
在一些实施例中，前述第一金属屏蔽层13和第二金属屏蔽层15不限制必须同时设置，本领域技术人员可以根据实际需要选择：同时设置两个金属屏蔽层、单独设置任意一个金属屏蔽层或者不设置金属屏蔽层。较佳地，在第一壳体1的内表面和外表面分别同时设置第一金属屏蔽层13和第二金属屏蔽层15，从而提高整个装置的绝缘性能，避免第一壳体1内的空气被击穿以及第二壳体3内的空气被击穿。
图4为本实施例提供的一种用于安装高低压转换电路的装置的俯视图；图5为本实施例提供的另一种用于安装高低压转换电路的装置的俯视图；图6为本实施例提供的又一种用于安装高低压转换电路的装置的俯视图。
进一步，在一种可选的方式里，第一壳体1的第一开口和第二壳体3的第三开口在第一方向上齐平设置。具体的，在图4和图5中，沿第一壳体、第二壳体的横向方向(图示中的上下方向，也即第一方向)，第一壳体1和第二壳体3的下端开口平齐。
在第二种可选的方式里，第一壳体1的第一开口和第二壳体3的第三开口在第一方向上间隔设置。具体的，在图6中，沿图中上下方向(也即第一方向)，第一壳体1的下端开口与第二壳体3的下端开口间隔有一段距离。因此，该布局方式可以在下端开口处放置其他电路模块，如控制器等，从而提高装置的空间利用率。
在第三种可选的方式里，第一壳体1的第二开口和第二壳体3的第四开口在第一方向上齐平设置。具体的，在图5中，沿图中上下方向(也即第一方向)，第一壳体1的上端开口与第二壳体3的上端开口平齐。因此，该布局方式在电压等级较低的应用中，不仅可以满足高压侧端子和低压侧端子间的安规闪距和沿面爬电距离，同时还可以提高壳体内的空间利用率。
在第四种可选的方式里，第一壳体1的第二开口和第二壳体3的第四开口在第一方向上间隔设置。具体的，在图4和图6中，沿图中上下方向(也即第一方向)，第一壳体1的上端开口与第二壳体3的上端开口间隔一段距离设置。类似地，该布局方式有利于在紧凑的结构中实现高压侧端子和低压侧端子间的安规闪距和沿面爬电距离。
本领域技术人员在实际设置第一壳体1和第二壳体3的开口时可以根据实际需要单独应用上述四种开口设置方式，也可以在前两种可选方式中任意选择一个与后两种可选方式中的任意一个进行组合以得到适合的安规闪距和爬电距离。例如，将第一种和第三种可选方式进行组合，或者将第二种和第三种可选方式进行组合。
实施例2
本实施例提供一种高低压转换系统，该高低压转换系统可以用在电力设备中压分支输电线路上，也可以用在其他电压环境下，实现高低压的安全转换。
图7为本实施例提供的一种高低压转换系统的结构示意图；图8为本实施例提供的另一种高低压转换系统的结构示意图；图9为本实施例提供的又一种高低压转换系统的结构示意图。
如图7至图9所示，本实施例提供的高低压转换系统，包括：高压电路5、低压电路7以及上述实施例的用于安装高低压转换电路的装置。
具体的，本实施例中用于安装高低压转换电路的装置的结构、原理和效果与上述实施例相同，具体可参见上述实施例，在此不再进行赘述。
本实施例的高低压转换系统，将高压电路5安装在由绝缘材料制成的第一壳体1内并将连接高压电路5的高压端子从第一壳体1的第二开口引出后和高压输入端电连接，同时将低压电路7安装在由金属材料制成的第二壳体3内并将连接低压电路7的低压端子从第二壳体3的第四开口引出后与低压输出端电连接，这样就通过第一壳体1和第二壳体3的开口形成了两条风道，从而可以通过风冷进行降温，无需再设置单独的水冷设备，降低了高低压转换系统的体积和重量。由于高压端子无需穿过绝缘材料层，从而保证了绝缘材料的完整性，进而提高了第一壳体1对高压电路5的屏蔽效果。此外，由于将第一壳体1内形成的第一腔体和第二壳体3内形成的第二腔体平行，从而高压电路5和低压电路7可以平行设置，进而也就减少了装置的整体长度，使得结构紧凑。另外，本实施例的高低压转换系统中仅有第一壳体1使用绝缘材料，减少了绝缘材料的用料，从而降低了成本和装置的重量。
参照图7，在第一种可选的方式中，第一壳体1内设置有隔离变压器9。再参照图8，在第二种可选的方式中，第二壳体3内设置有隔离变压器9。又参照图9，在第三种可选的方式中，在第一壳体1和第二壳体3内设置有隔离变压器9。
具体来说，在本实施例中，隔离变压器9可以使用现有技术中应用在高低压转换电路之间的任意类型隔离变压器9。至于隔离变压器9与高压电路5、低压电路7之间的安规闪距和爬电距离可以根据实际电路进行设置。
实施例3
本实施例提供一种电源，包括：高压输入端、低压输出端以及多个上述的高低压转换系统。其中，多个高低压转换系统的高压电路5串联后与高压输入端电连接；多个高低压转换系统的低压电路7并联后与低压输出端电连接。
具体的，本实施例中的高低压转换系统的结构、原理和作用与上述实施例相同，具体可以参见上述实施例的具体描述，在此不再赘述。此外，高压输入端可以是包括电厂和输电线在内的任意现有技术中提供高压输入的输入端。低压输出端可以是现有技术中用于将高压端的电力输送到用户到任意输出端。并且，在本实施例中，高压输入端中的高压和低压输出端的低压是相对而言，不限于高压需要达到电压值超过多少，也不限于低压需要电压值小于多少。
本实施例的电源，将高压电路5安装在由绝缘材料制成的第一壳体1内并将连接高压电路5的高压端子从第一壳体1的第二开口引出后和高压输入端电连接，同时将低压电路7安装在由金属材料制成的第二壳体3内并将连接低压电路7的低压端子从第二壳体3的第四开口引出后与低压输出端电连接，这样就通过第一壳体1和第二壳体3的开口形成了两条风道，从而可以通过风冷进行降温，无需再设置单独的水冷设备，降低了高低压转换系统的体积和重量。而且，由于高压端子无需穿过绝缘材料层，从而保证了绝缘材料的完整性，进而提高了第一壳体1对高压电路5的屏蔽效果。此外，由于将第一壳体1内形成的第一腔体和第二壳体3内形成的第二腔体平行，从而高压电路5和低压电路7可以平行设置，进而也就减少了装置的整体长度，使得结构紧凑。另外，本实施例电源中的高低压转换系统中仅有第一壳体1使用绝缘材料，减少了绝缘材料的用料，从而降低了成本和装置的重量。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种用于安装高低压转换电路的装置，其特征在于，包括：由绝缘材料制成的第一壳体以及由金属材料制成的第二壳体；
所述第一壳体沿第一方向在两端分别开设有第一开口和第二开口，所述第二壳体沿所述第一方向在两端分别开设有第三开口和第四开口；
所述第一壳体和第二壳体固定，且所述第一壳体和第二壳体至少有部分表面接触；
所述第一壳体内形成有用于安装高压电路的第一空腔，所述第二壳体内形成有用于安装低压电路的第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔平行；
所述第二开口用于穿设与高压电路电连接的高压端子；
所述第四开口用于穿设与低压电路电连接的低压端子；其中，
所述第一壳体通过所述第一开口和所述第二开口形成风道，所述第二壳体通过所述第三开口和所述第四开口形成风道，使得高低压电路实现风冷散热。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一壳体设置在所述第二壳体内部，且所述第二壳体和所述第一壳体之间形成所述第二空腔。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一壳体的三个外表面均与所述第二壳体的内表面接触。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一壳体的内表面设置有第一金属屏蔽层。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一金属屏蔽层与所述高压电路的浮地电位点电连接。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一壳体的外表面设置有第二金属屏蔽层。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二金属屏蔽层与所述第二壳体的接地端电连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述绝缘材料为固体绝缘材料，且所述固体绝缘材料的介电强度大于2.6Kv/mm。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述固体绝缘材料为环氧树脂、有机硅树脂、硅胶或聚氨酯。
10.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述第一开口和第三开口在所述第一方向上齐平设置。
11.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述第一开口和第三开口在所述第一方向上间隔设置。
12.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述第二开口和第四开口在所述第一方向上齐平设置。
13.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述第二开口和第四开口在所述第一方向上间隔设置。
14.一种高低压转换系统，其特征在于，包括：高压电路、低压电路以及权利要求1-13任一项所述用于安装高低压转换电路的装置。
15.根据权利要求14所述的高低压转换系统，其特征在于，所述装置的第一壳体，和/或，所述装置的第二壳体内设置有隔离变压器。
16.一种电源，其特征在于，包括：高压输入端、低压输出端以及多个权利要求14或15所述的高低压转换系统；
所述多个高低压转换系统的高压电路串联后与所述高压输入端电连接；
所述多个高低压转换系统的低压电路并联后与所述低压输出端电连接。
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