CN1246212A - 包括减少过电流的关于保护物体免遭过电流的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在电厂中保护物体(1)免受来自电网(3)或被包括在高压电厂中的另一设备的过电流的装置和方法,所述装置包括在物体与电网/设置之间的线路(2)中的开关装置(4)。在物体和电网/设备之间的线路(2)和用于减少流向物体(1)的过电流的装置(5)相连,所述装置(5)借助于检测过电流状态的装置(11—13)可以在比开关装置(4)的遮断时间短得多的时间间隔内被启动进行减少过电流。

Description

包括减少过电流的关于保护物体免遭过电流的装置和方法
本发明涉及一种电厂中用于保护和电力网络或和电厂中的另一个设备相连的物体免遭和故障有关的过电流的装置，所述装置包括设置在物体和电网/设备之间的线路中的开关装置。此外，本发明包括一种保护物体免遭过电流的方法。
所涉及的电物体最好由具有磁路的设备构成，其要求保护免遭和故障相关的过电流，即实际上的短路电流。例如该物体可以是变压器或电抗器。本发明旨在用于中电压或高电压中。按照IEC标准，中电压为1-72.5kv，而高电压为72.5kv以上。因而，包括输电、辅助输电和配电等级。
在这种性质的电厂中，人们一直寻求用于有关物体的保护的一种常规的断路器(开关装置)，其被这样设计，使得其在遮断时提供电隔离。因为这种断路器必须被设计成能够遮断很高的电流和电压的，所以将获得具有大的惯性的相当笨重的设计，这表现在其具有相当长的遮断时间。需要指出的是，主要针对的过电流是其发生和被保护物体有关的短路电流，例如由于被保护物体的电绝缘系统的故障。这种故障意味着，外部电网/设备的故障电流(短路电流)将要通过在物体中产生的电弧来流动。其结果可以导致极大的破坏。可以提及的是，对于瑞典电网，计算的短路电流/故障电流是63kA。实际上，短路电流可以为40-50kA。
所述断路器具有的问题是其长的遮断时间。对于完全实现遮断的计算遮断时间(IEC标准)是150毫秒。根据实际情况，把遮断时间减少到50-130毫秒以下是困难的。其结果是，在被保护物体中存在故障时，在用于启动断路器使其断路所需的整个时间期间极高的电流将通过被保护物体。在这个时间期间，外部电网的全部故障电流在被保护物体上具有相当的负载。为了避免被保护物体的破坏和完全击穿，按照现有技术，人们如此设计物体，使得在断路器的遮断时间期间，其设法经受短路电流/故障电流而没有明显的破坏。应当指出，在被保护物体中的短路电流(故障电流)可以包括物体本身对故障电流的贡献和从电网/设备发出的附加电流。物体本身对故障电流的贡献不受断路器性能的影响，但是由电网/设备供出的故障电流取决于断路器的操作。要求如此设计被保护物体，使得其可以在相当长的时间间隔期间经受大的短路电流/故障电流，这带来的主要缺点是更昂贵的设计和性能的降低。
关于目前的变压器和电抗器的保护，除去上述的常规断路器的功能之外，取决于其自身的瞬变电流限制能力，这是由于它们具有高的电感。虽然本发明可以应用于这种常规的变压器和电抗器，但是应用于新发明的变压器或电抗器将是尤其有利的，这将在后面更详细地讨论，按照它们的设计，它们具有比常规的变压器和电抗器较低的电感/阻抗，因此不能在同样高的程度上构成关于自我保护免遭过电流以及保护分别位于变压器/电抗器前后的电气装置的电感电流限制装置。在这种非常规的变压器和电抗器中，当然重要的是保护装置快速动作，以便限制故障的破坏效果。
为了便于理解，下面说明常规的电力变压器。所述的全部内容都适合于电抗器。电抗器也被设计成单相和三相的电抗器。关于绝缘和冷却，在原理上和变压器是相同的。因而，空气绝缘的和油绝缘的，自冷的，压力油冷等的电抗器都可以利用。虽然电抗器具有一个绕组(每相)，并且可以设计成具有铁芯或没有铁芯的，但是下面的说明在很大程度上也适应于电抗器。
常规的变压器包括变压器铁芯，下面称为铁芯，通常是层叠取向的硅钢片。铁芯包括几个铁芯柱，由轭部连接，它们共同形成一个或几个铁芯窗口。具有这种铁芯的变压器通常称为铁芯变压器。围绕铁芯柱具有多个绕组，一般被称为原绕组、副绕组和控制绕组。就所涉及的电力变压器而言，这些绕组实际上总是同心设置的，并沿着芯柱的长度分布。铁芯变压器一般具有圆形线圈，以及锥形的铁芯柱截面，以便尽可能紧密地充满线圈。
有时也有其它类型的铁芯设计，例如被包括在被称为壳式变压器中的铁芯。这些铁芯具有一种规则的矩形线圈和矩形的芯柱截面。
在相关的功率范围的下部，即从1VA到1000MVA，常规的电力变压器有时被设计成空气冷却的，以便带走不可避免的固有损耗。为了保护以避免接触，并尽可能地减少变压器的外部磁场，通常提供具有通风开口的外壳。
不过，最一般的电力变压器是油冷的。因为其理由之一是，油具有作为绝缘介质的附加的重要功能。因此，油冷的和油绝缘的常规电力变压器必须被外部壳体包围着，由下述可清楚地看出，对壳体提出了很高的要求。
常规的油绝缘电力变压器也利用水冷的油制造。
本说明的下面的大部分内容针对的是常规的充油的电力变压器。
上述的绕组由一个或几个包括许多串联匝数的串联连接的线圈构成。此外，线圈配备有特殊的装置，使得在线圈端子之间可以转换。这种装置可以被设计用于借助于螺栓连接或更多的是借助于可以在箱体附近操作的特殊的开关进行转换。在变压器在电压下可以发生转换的情况下，转换开关被称为有载抽头转换器，否则便叫做无载抽头转换器。
关于在功率范围的上部的油冷和油绝缘的电力变压器，有载抽头转换器的断路元件被设置在直接和变压器箱体相连的特殊的充油容器内。断路元件完全通过电机驱动的旋转轴以机械方式进行操作，并被如此设置，使得在转换期间当触点打开时发生快速运动，而在触点闭合时则作较慢的运动。不过，这种有载抽头转换器被设置在实际的变压器箱体内。在操作期间，发生电弧和火花。这导致箱体内的油的劣化。为了获得较少的电弧因而也形成较少的积碳和对触点的较小的磨损，有载抽头转换器通常和变压器的高压侧相连。这是由于这样的事实，和把有载抽头转换器连接于低压侧相比，需要切断和接通的电流较小。常规的充油电力变压器的故障统计表明，有载抽头转换器是通常发生故障的部件。
在低的功率范围的油冷和油绝缘的电力变压器中，有载抽头转换器和其断路元件被置于箱体的内部。这意味着由于在操作期间的电弧而产生的上述的油劣化的问题将影响整个的油系统。
在常规的电力变压器和本发明的这种非常规的电力变压器之间的主要差别在于绝缘条件的不同。为此，将参照图1详细说明绝缘系统如同在常规的电力变压器中那样被设置的原因。
从施加的或感应的电压的观点看来，可以一般地说，在静态下加于绕组上的电压对每匝绕组的贡献是相同的，即在所有匝上的电压是相等的。
不过，从电位的观点看来，情况则完全不同。绕组的一端，假定按照图6的绕组27的低端一般和地相连。不过，这意味着，每匝的电位从最接近地电位的匝的实际上的0值线性地增加到在绕组的另一端的匝的相应于施加的电压的电位。
在图6中，除去绕组27之外，包括铁芯28，示出了对于常规绕组假定绕组下部处于地电位时的关于电场分布的简化的等位线29。这电位分布决定绝缘系统的成分，因为在相邻的绕组匝数之间和每匝和地之间需要具有充分的绝缘。因而，该图表示绕组的上部经受最高的绝缘负荷。用这种方式，通过在铁芯窗口中的电场的分布基本上确定了绕组的设计和绕组相对于铁芯的位置。
在各个线圈中的匝一般被集中成为几何上相连的物理上与其它线圈界定的单元。线圈之间的距离也由在线圈之间可以允许存在的介电应力确定。因而，这意味着在线圈之间也需要某个绝缘距离。按照上述，对于位于由在线圈中局部产生的电位而形成的电场中的其它电导体也需要足够的绝缘距离。
因而，由上述可以清楚地看出，对于各个线圈，在物理上相邻的导体元件之间内部电压差是相对低的，而相对于其它金属物体，包括其它线圈，的外部电压差可以相对高。该电压差由磁感应引起的电压和在变压器的外部连接上连接的外部电系统而产生的电容分布电压确定。除去操作电压之外，可以从外部进入的电压包括雷电过电压和开关过电压。
在线圈的电流引线中，由于导体周围的泄漏磁场而引起附加损耗。为了保持这些损耗尽可能低，尤其是对于上部功率范围内的电力变压器，导体通常被分为几个通常叫做股的导体部分，其在操作期间是并联连接的。这些股必须按照这种方式换位，使得在每股中感应的电压尽可能相同，从而在每对股之间的感应电压的差尽可能小，以便从损耗的观点来看使内部循环电流分量保持在一个合理的值以下。
当按照现有技术设计变压器时，总的目的是在由被称为变压器窗口限定的已知面积内具有尽量多的导体材料，一般叫做具有尽可能高的填充系数。除去导体材料之外，可利用的空间还应当包括和线圈相连的绝缘材料，一部分在线圈之间的内部，一部分附连于包括磁心的其它金属元件上。
一部分在线圈/绕组的内部，一部分在线圈/绕组之间，和其它的金属部件上的绝缘系统，一般被设计成最接近各个导体元件的基于纤维素的或基于清漆的固态绝缘，而在这些的外部，则被设计成固态纤维素绝缘和液态绝缘以及气态绝缘。按这种方式，具有绝缘的绕组和可能存在的支撑部件代表承受在变压器的有源电磁部件内及其周围产生的高电场强度的大的体积。为了能够利用最大的击穿危险预先确定用于产生和达到一个好的定额的介电强度，要求绝缘材料具有已知的性能。为此，不致使绝缘性能改变或降低的周围环境也是主要的。
对于常规的高压电力变压器当前流行的绝缘系统包括作为固态绝缘的纤维素材料和作为液态绝缘的变压器油。变压器油基于所谓的矿物油。
变压器油具有双重功能，因为除去绝缘功能之外，还能通过除去变压器的热损失有效地冷却铁芯和绕组等部件。油冷需要油泵、外部冷却部件和膨胀连接等等。
在变压器的外部连接和直接连接的线圈/绕组之间的电连接被叫做套管，用于通过箱体实现导电连接，所述箱体在油冷电力变压器的情况下用于容纳实际的变压器。套管也是一种被固定到箱体上的单独的元件，并被设计用于承受在箱体内部和外部所需的绝缘要求，同时它还应当承受电流负载和由其产生的电流力。
应当指出，上述关于绕组的绝缘系统的相同的要求也适用于线圈之间、套管和线圈之间、不同类型的转换开关和套管之间的所需的内部连接。
在常规电力变压器内部的所有金属部件一般和给定的地电位相连，载流导体例外。用这种方式，不希望的危险、在控制方面的困难、由于在高电位的电流引线和地之间的电容电压分布而引起的电位的增加都可以被避免。这种不希望的电位增加可以引起被称为电晕的局部放电。电晕可以在一般的验收试验期间被暴露，验收试验利用比额定数据高的电压和频率被局部地进行。在操作期间，电晕可以造成破坏。
在变压器中的各个线圈必须具有这样的机械尺寸，使得它们可以承受由于电流升高而引起的任何应力和在短路过程中出现的电流力。也就是说，线圈被这样设计，使得所产生的力在每个线圈内被吸收，这又可以意味着线圈的尺寸不能按照在正常操作期间的正常功能被优化地确定。
在充油的电力变压器的受限制的电压和功率范围内，绕组被设计成所谓的片绕组。这意味着上述的各个导体被薄片代替。制造的片绕的电力变压器的电压达20-30KV，功率达20-30MW。
在上部功率范围内的常规的电力变压器的绝缘系统除去相对复杂的设计之外还要求特殊的制造措施以便以最好的方式利用绝缘系统的性能。为了获得好的绝缘，绝缘系统应当具有低的湿度含量，绝缘的固态部分应当能够很好地渗透周围的油，并且在固态部分剩余的“气袋”必须最少。为保证这一点，在把绝缘绕组的整个铁芯放入油箱内之前必须对其进行特殊的干燥和浸渍处理。在干燥和浸渍处理之后，变压器被放入箱体内，然后被密封。在充入油之前，具有浸渍的变压器的箱体必须被抽空全部空气。这和特殊的真空处理结合进行。当这进行完毕时，进行充油。
为了能够获得常规的充油变压器的预期的使用寿命，需要结合真空处理抽成几乎绝对真空。因而，先决条件是，围绕变压器的箱体被设计成用于全真空的，这需要消耗相当的材料和制造时间。
如果在充油变压器中发生放电，或者如果变压器的任何部件中的温度局部增加较多，则油被分解，并且气体产物被溶解在油中。因此变压器一般具有监视装置用于检测溶解在油中的气体。
由于重量的原因，大的电力变压器在无油的情况下被运输。变压器在用户处的现场安装要求重新进行真空处理。此外，这是每当为某些检查而把箱体打开时必须被重复的处理。
显然，这些处理是非常费时和费钱的，并构成总的制造和维修费用的大部分，同时要求利用各种资源。
在常规变压器中的绝缘材料构成变压器的总体积的大部分。对于上部功率范围内的常规变压器，通常油的数量是几十立方米的数量级。呈现某方面类似于柴油的油是稀的流体，并具有相对低的闪点。因而。显然，在不可预料的加热的情况下，例如内部击穿因而使油溢出的情况下，油和纤维素一起构成不可忽视的火灾威胁。
显然，特别是在常规的充油变压器中存在非常大的运输问题。在上部功率范围内的常规的充油变压器可以具有40-50立方米的总的油容量，因而可以具有30-40吨的重量。对于在上部功率范围内的常规的电力变压器，经常在空油箱情况下运输。有时变压器的外部设计必须适应于当前的运输状况，即要能够通过桥梁隧道等等。
按照充油电力变压器的现有技术具有的限制和问题简单总结如下：
充油的常规电力变压器
-包括外油箱，用于容纳变压器，其具有带有线圈的变压器铁芯，用于绝缘和冷却的油，各种支撑装置等。对油箱提出了许多机械要求，因为，在其内部具有变压器而没有油的情况下，其应当能够进行真空处理而成为完全真空。这要求外部油箱要经过很多的制造和试验处理。此外，具有油箱的变压器比同样功率的“干式”变压器的体积大得多。大的外部尺寸通常带来相当多的运输问题。
-一般包括所谓的压力油冷却系统。这种冷却方法需要利用油泵、外部冷却元件、减压容器和减压连接等。
-包括在变压器的外部连接和呈被固定到油箱上的套管形式的直接连接的线圈/绕组之间的电连接。套管被设计用于承受对关于油箱外部和内部提出的任何绝缘要求。
包括线圈/绕组，其导体被分成许多导体元件股，其必须以这样方式换位，使得在每股中感应的电压尽可能相同，并且在每对股之间感应的电压差尽可能小。
-包括绝缘系统，所述绝缘一部分在线圈/绕组内部，一部分在线圈/绕组与其它金属元件之间，该系统被设计为最接近各个导体元件的固态纤维素绝缘或基于清漆的绝缘，并在其外部还具有固态纤维素和液体绝缘，可能还有气体绝缘。此外，绝缘系统具有非常低的湿度含量也是极其重要的。
-包括作为一个整体部件的有载抽头转换器，其被油包围着，一般和变压器的高压绕组相连，用于进行电压控制。
-涉及和内部局部放电，例如电晕、有载抽头转换器中的火花、以及其它故障情况有关的不可忽视的火灾威胁。
-一般包括监视装置，用于监视在油中溶解的气体，这在油中进行放电以及温度局部增加时发生。
在破坏或故障的情况下，可以引起油溢出而导致大范围的环境破坏。
本发明的主要目的在于提供一种途径，用于设计一种装置和方法，使得实现对物体的较好的保护，并同时减少物体上的负载，使得实现这样一个事实，该事实意味着物体本身不必被设计用于在相当长的时间间隔承受最大的短路电流/故障电流。
本发明的第二个目的在于这样设计一种保护装置和方法，使得实现对呈变压器和电抗器形式的电物体的充分的保护，所述设计基于非常规的设计原理，这可以意味着，所述设计和目前常规的变压器和电抗器相比，对和故障相关的内部过电流和外部过电流具有不同的电阻。不过，当然，本发明也可以应用于常规的变压器和电抗器。
按照本发明，上述目的是这样实现的：在物体和开关装置之间的线路和过电流减少装置相连，所述过电流减少装置借助于过电流条件检测装置可以在大大小于开关装置的遮断时间的时间间隔内被启动，用于减少过电流。
因而，本发明基于这样的原理，即不仅依靠用于遮断目的的最后建立电隔离的开关装置，而且使用快速操作的过电流减少装置，该装置不实现过电流的任何实际遮断，而是把过电流减少到这样一个程度，使得被保护的物体承受被大大减少的过电流，并因而使得破坏量较小。相应地，减少的过电流/故障电流意味着，当开关装置建立电隔离时，被注入到被保护物体中的总能量比没有过电流减少装置时小得多。
按照本发明的优选实施例，过电流减少装置被设计成包括过电流分流器，用于把过电流向地或向其它比电网/设备电位低的装置分流。
按照本发明的特别优选的实施例，采取措施以便获得一个减少的时间间隔，在此时间间隔期间，已经被过电流减少装置减少的电流可以流入被保护的物体。为此目的，该装置包括被设置在电路断路器和物体之间的线路中的另一个断路器，所述另一个断路器被设计用于在比开关装置较低的电压和电流下遮断电路，因此，由于该断路器的可动触点所需的运动较小和重量较轻，该断路器可被设置成比开关装置具有较短的遮断时间，所述另一个断路器被设置用于只有在流向或离开被保护物体的过电流借助于过电流减少装置被减少时才遮断电路。更具体地说，另一个断路器的可动触点所需的运动较小，这是由于电压较低，同时由于较低的电流不需要这样大的接触面积，使得触点的重量可以保持较低。
如权利要求中更精确地限定的，本发明可应用于利用非常规技术例如电缆技术构成的变压器和电抗器。这些设备在某些条件下可以成为对电气故障是敏感的。这种设计例如可以具有比电力领域内目前一般认为的阻抗较低的阻抗。这意味着，和目前的常规设备相比，不管是内部还是外部，抵抗和故障相关的过电流的电阻不同。此外，如果这些设备开始设计时便考虑到在比目前常规设备较高的电压下操作，则由产生的较高电场引起的在设备的电绝缘系统上的载荷当然较大。这意味着和常规设备相比，本发明的设备的效率可以更高，更经济，重量更轻，更可靠，生产成本更低，并且一般比常规设备更经济，并且可以不用通常连接的其它电磁设备，这种设备需要足够的电保护，以便消除或者至少减少在相关的设备中击穿的后果。按照本发明的保护装置和按照这种方式设计的设备，最好是变压器和电抗器的组合意味着电厂的全面优化。
本说明所指的非常规变压器是一种电力变压器，其额定功率从几百KVA到1000MVA以上，额定电压从3-4KV到非常高的输电电压，例如400-800KV或更高，并且没有上述的和现有技术中的充油电力变压器相关的缺点、问题和限制。
本发明基于这样一种认识，即通过这样设计变压器/电抗器中的一个绕组，使得其中包括由外部和内部等电位的半导体层包围的固态绝缘，在所述内层内至少设置一个电导体，提供在导体内部的整个平面内维持电场的可能性。按照本发明，电导体被如此合适地设置，使得其和内部半导体层具有这样的导电接触，使得在固态绝缘的最内部分和位于其内部的半导体层之间不产生有害的电位差。这种电力变压器比常规的充油变压器具有许多优点。正如前言部分所述，本发明本发明提供的构思也适用于有或没有磁性材料的铁芯的电抗器。
在常规的充油电力变压器/电抗器和按照本发明的电力变压器/电抗器之间的主要区别在于，本发明的变压器/电抗器的绕组包括由外部和内部电位层包围着的固态绝缘以及被设置在内部电位层内部的至少一个电导体，所述电位层由半导体材料制成。由所构思的半导体包含的定义将在下面说明。按照一个优选实施例，绕组被设计成可弯曲的电缆形式。
在按照本发明的电力变压器/电抗器要求的高电压等级下，其以非常高的操作电压和高压电网连接，其可以产生的电负荷和热负荷对绝缘材料提出了极高的要求。已知所谓的局部放电，pd，一般对于高压设备中的绝缘材料构成严重的问题。如果在绝缘层中有凹陷、孔或类似物产生，则在高电压下将发生内部电晕放电，借以使绝缘材料逐渐劣化，这最后导致绝缘的电击穿。这确实可以导致例如电力变压器的严重的损坏。
本发明尤其根据这样一种认识，即，极其重要的是，半导体电位层具有类似的热性能，并且半导体电位层被牢固地和固态绝缘相连。此处所指的热性能涉及热胀系数。内外半导体层和中间绝缘层因而应当被很好地集成，即，基本上在整个边界层彼此处于良好的接触状态，而和在不同的负载下所发生的温度变化无关。因而，包括包围的半导体层的绝缘在温度梯度下将构成一个整体部分，并且不产生由在绝缘和包围层中的不同的温度膨胀而引起的缺陷。由于以下的事实，使得在材料上的电负荷被减少，即，围绕绝缘的半导体层将构成等位面，并且因而在绝缘中的电场在绝缘上均匀分布。
按照本发明，必须确保绝缘不被上述的现象所击穿。这可以通过使用作为绝缘系统的半导体层和中间绝缘层来实现，所述中间绝缘层是利用使形成凹陷和小孔的危险最小的方式生产的，例如由合适的塑料材料制成的挤压层，例如XLEP(交联聚乙烯)和EP橡胶(EP＝乙烯-丙烯)。这样，绝缘材料是具有高的击穿电压的低损耗材料。
已知用于高压的输电电缆被设计成具有包含内外半导体层的挤压成形的绝缘的导体。在电能的输送中，长期以来一直为了避免绝缘中的缺陷。不过，在高压传输电缆中，沿着电缆长度的电位是不变的，而且在原理上电位是相同的，这意味着在绝缘材料上施加有高的电应力。为了电位的均衡，传输电缆配备有一个内部半导体层和一个外部半导体层。
因而，按照本发明的绕组配备有固态绝缘和包围固态绝缘的电位均衡层，借以可以获得变压器/电抗器，其中电场被保持在绕组内。通过由较小的被绝缘的部分，被称为股构成导体也可以实现附加的改进。通过把这些股制成小的和圆的，在这些股上的磁场相对于该区域将具有恒定的几何结构，因而把涡流减到最小。
按照本发明，绕组最好由电缆制成，所述电缆包括至少一个含有许多股的导体和围绕这些股的内部半导体层。在内部半导体层的外部是呈固体挤压绝缘形式的电缆的主绝缘，并且在这种绝缘周围有一个外部半导体层。在某种连接中，电缆可以具有附加的外层和内层。例如，为了进一步的电位均衡，在这在本说明中被叫做“内层”和“外层”的两层之间的固态绝缘中可以设置半导体层，在这种情况下，这附加的层将处于中电位。
按照本发明，外部半导体层应当具有这样的电特性，使得确保沿着导体的电位均衡。不过，该半导体层可以不具有使得在层中可以感应出电流的导电特性，所述电流引起不希望的热负荷。不过，该层的导电特性必须足以确保外层能够形成等位面。内部半导体层必须具有足够的导电性，使得能够实现电位均衡，因而能够实现内层外部的电场的均衡。在这种结构中，重要的是该层具有这样的特性，使得均衡导体表面的不规则性，并使得该层能够形成在刚性绝缘的边界层具有高的表面光洁度的等位面。内层可以具有不同的厚度，但是为了确保关于导体和固态绝缘的均匀的表面，该层的厚度应当在0.5和1mm之间。不过，内层可以不具有这样高的导电能力，使得该层能够产生感应电压。
内层和外层的电阻率应当处于10-6Ωcm-100kΩcm，合适的是10-3-1000Ωcm，最好1-500Ωcm。此外，最好内层和外层都具有电阻，其范围为每米电缆50μΩ-5MΩ。
这样，这种XLPE电缆或具有EP橡胶绝缘的电缆或者相应的电缆按照本发明被用于一种改型的实施例中，并作为磁路中的绕组被用于完全新的领域。
包括这种电缆的绕组从绝缘的观点看来，由于电场的分布而和用于常规的变压器/电抗器的电缆所要求的条件十分不同。为了利用通过使用上述电缆而提供的优点，和可以用于常规的充油变压器的电缆相比，关于按照本发明的变压器/电抗器的接地，具有其它的可能的实施例。这些方法是单独应用本专利的实质内容。
对于按照本发明的电力变压器/电抗器中的绕组重要的而且必须的是，至少导体的一个股是不被绝缘的，并且被如此设置，使得其和内部半导体层实现好的电接触。这样，内层将总是处于导体的电位上。关于有关的其余的股，其全部或其中的一些可以是绝缘的，例如通过涂敷清漆实现绝缘。
按照上述由电缆制造变压器或电抗器的绕组，在常规的电力变压器/电抗器和按照本发明的电力变压器/电抗器之间，关于电场的分布，具有极大的不同。按照本发明的由电缆制成的绕组的主要优点在于，电场被包封在绕组内，因而，在外部半导体层的外部，没有电场存在。由载流导体形成的电场基本上只存在于固态主绝缘内。从设计的观点和制造的观点看来，这具有许多优点：
-制造变压器的绕组时可以不必考虑电场分布，并且可以省略在背景技术中所述的导线股的换位。
-设计变压器的铁芯时不必考虑电场分布。
-不需要油用于绕组的电绝缘，即，绕组周围的介质可以是空气。
不需要特殊的连接作为变压器的外部连接和直接连接的线圈/绕组之间的电连接，因为和常规设备相比，所述电连接和绕组集成在一起。
按照本发明的用于电力变压器所需的制造与试验技术和常规的电力变压器/电抗器相比被大大简化了，因为不需要在现有技术中所述的浸渍、干燥和真空处理。
本发明的其它优点和特点，特别是按照本发明的方法，从以下的说明和权利要求可以更加清楚地看出。
下面参照附图更加详细地说明本发明的实施例，其中：
图1是说明按照本发明的方法的基本方面的示意图；
图2-2d是说明在有或没有按照本发明的保护装置的情况下以图解和对比的方式说明故障电流的产生和能量的产生的示意图；
图3说明按照本发明的装置的一种可能的设计；
图4示意地说明过电流减少装置的一种可能的设计；
图5示意地说明按照本发明的装置用于电厂中，电厂中包括发电机，变压器和用于连接它们的电力网络；
图6说明在常规的电力变压器/电抗器的绕组周围的电场分布；
图7表示在按照本发明的电力变压器/电抗器的绕组中使用的电缆的例子；以及
图8说明按照本发明的电力变压器的实施例。
包括被保护的物体1的电厂如图1所示。如后所述，这物体例如可以包括变压器或电抗器。该物体通过线路2和外部配电网3相连。代替这种电网，可以由包含在电厂中的一些其它设备构成由3表示的单元。所涉及的电厂设想具有这样的性质，使得物体1本身成为要被保护的对象，当在物体1中发生故障从而产生从电网/设备3朝向物体1的故障电流，使得故障电流将要流过物体1时，阻止来自电网/设备3中的故障电流。所述的故障可以包括在物体1中形成的短路。短路是一种在两点或几点之间形成的非特意的导电通路。短路例如可以由电弧构成。这种短路和由其产生的极大的电流可能造成极大的破坏，甚至使物体1整个崩溃。
已经指出，具有至少一些类型的被保护的电物体1，对相关物体构成危害的短路电流/故障电流可以从被保护物体流向电网/设备3。在本发明的范围内，为了保护的目的，不仅保护物体使其不流过外部产生的故障电流，而且还使在物体中产生的内部故障电流不沿相反的方向流动。这将在下文中详细讨论。
下面，为了简化说明，认为标号3总是由外部电网构成。不过，应当记住，除去这种电网之外，还可以涉及一些其它的设备，只要当存在故障时，所述设备产生流过物体1的大电流即可。
在物体1和电网3之间的线路2中设置有常规的断路器4。该断路器包括至少一个自身的检测器，用于检测表示在线路2中流过过电流的情况。这种情况可以是电流/电压，但是也可以是其它表示发生故障的量。例如，检测器可以是电弧检测器，或者是记录短路声音的检测器。当检测器表示过电流超过某个值时，断路器4被启动而断开物体1和电网3之间的连接。不过，断路器4必须切断总的短路电流/故障电流。因而，断路器必须被设计成能够满足高的要求，在实际上这意味着它将相当慢地动作。图2a的电流/时间曲线说明，在时刻tfault，例如在物体1中发生故障例如短路时，在图1中用2表示的线路中的故障电流快速地上升为幅值i1。故障电流i1在t1借助于断路器4切断，t1至少为在tfault之后150ms。图2d说明曲线i2·t，即由于短路的结果在被保护的物体1中产生的能量。因而，由于短路的结果而注入到物体中的能量由图2d的外部矩形的总面积表示。
在这种连接中需要指出的是，在图2a-c中的故障电流和在图2d中的故障电流表示极值的包络。为简明起见图中只划出了一个极。
断路器4是这样设计的，使得通过分断金属触点来实现电的隔离。因而，按照惯例，断路器4包括用于熄灭电弧所需的辅助设备。
按照本发明，在物体1和开关装置4之间的线路2和一个用于减少流向设备1的过电流的装置相连，该装置在图中用标号5表示。该装置可以借助于过电流状态检测装置在一个时间间隔内被启动，以便减少过电流，所述时间间隔大大小于断路器4的遮断时间。因而，这种装置5被这样设计，使得其不必实现任何的电隔离。因此，创造条件以便快速地实现电流减少而不必实现从电网3流向被保护物体1的总电流的切断。和图2a相比，图2b说明按照本发明的过电流减少装置5在时刻tfault发生短路电流时被启动，在时刻t2使电流减少到i2的情况。因而，时间间隔tfault-t2代表过电流减少装置5的反应时间。装置5的任务不是切断故障电流，而仅仅是减少故障电流，可以使这种装置极快地反应，这在后面将更详细地讨论。作为例子，可以提及的是，在检测到不能接受的过电流状态之后，过电流从i1减少到i2期望在1ms或几ms内实现。目标是在小于1ms最好是在小于1微妙的时间间隔内实现电流的减少。
由图1可见，该装置包括由标号6表示的并且设置在断路器4和物体1之间的线路2中的另一个断路器。这另一个断路器被设计用于遮断比断路器4较低的电压和电流，并因而可以利用比断路器的遮断时间较短的遮断时间进行操作。另一个断路器6被设置用于只有在从电网3流向物体1的过电流被过电流减少装置5减少之后才进行遮断，但是其遮断时刻大大早于断路器4的遮断时刻。由此可见，另一个断路器6应当以这样方式和线路2相连，即借助于过电流减少装置5减少的电流将流过这另一个断路器，并且因而这个被减少的电流是要被这另一个断路器切断的电流。
图2b说明另一个断路器6的作用。更具体地说，该断路器被设计用于在时刻t3遮断电路，这意味着，由过电流减少装置5减少的电流i2的持续时间基本上被限定了，即限定为时间间隔t2-t3。其结果是，由故障电流引起的从电网3向被保护物体1注入的能量由图2d中具有斜线标记的面积表示。可以看出，极大地减少了注入的能量。应当指出，在这种连接中，按照特定的方式，因为能量随电流的平方而增加，所以减少一半的电流则使注入能量减少到1/4。图2c说明故障电流如何流过装置5。
装置5和另一个断路器6的容量被这样设计，使得装置5把要被另一个断路器6切断的故障电流和电压减少到一个相当低的值。关于另一个断路器6的实际遮断时间是1ms。不过，这个数量应当这样来实现，即直到装置5把流过断路器6的电流至少减少到一个相当的程度之后，才使断路器6切断电流。
图3中更详细地说明了所述装置可以如何实现。应当指出，本发明可应用于直流(也称为HVDC即高压直流)连接和交流连接。在交流连接中，由2表示的线路可以认为是多相交流系统中的一相。不过，应当记住，按照本发明的装置可以这样实现，使得在出现故障的情况下，所有的相都执行按照本发明的保护功能，或者只有对检测到故障电流的那些相进行电流减少。
由图3可见，由5表示的过电流减少装置包括过电流分流器7，用于把过电流向地8或者向具有比电网3的电位低的电位的其它装置分流。因而，过电流分流器可以认为形成一个电流分配器，其快速地建立对地或对其它低电位点8的短路，用于至少分流流过线路2中的主要部分的电流，使得所述电流不会到达要被保护的物体1。如果在物体1中存在严重的故障，例如短路，则其和过电流分流器7能够建立的短路相同。在故障接近于过电流分流器7的情况下，一般地说，由于过电流分流器7的存在可以使从电网3流向物体1的电流减少到一半。因而，和图2b相比，在最坏的情况下，其中所示的电流值i2接近于i1的一半。在正常情况下，其目的在于，过电流分流器7应当能够建立短路，所述短路比要被保护的物体1中发生的相应地短路故障的短路具有较好的导电性，因而使得故障电流的主要部分通过过电流分流器7被分流到地或者较低的电位。因而，由此可见，在一般的故障情况下，由于较低的电流值i2和较短的时间持续间隔t2-t3，在故障情况下注入到物体1中的能量大大小于图2d所示的能量。
过电流分流器7包括被连接在地8或所述较低电位点和在物体1与电网3之间的线路2之间的开关装置。该开关装置包括控制部件9和开关部件10。这种开关部件例如可以由至少一个半导体元件例如可控硅构成，其在正常状态下是打开的，即对地是绝缘的，但是，通过控制部件9可以在极短的时间内变为导通状态，以便通过对地分流使电流减少。
图3说明过电流状态检测装置可以包括至少一个最好几个检测器11-13，其适用于检测需要启动保护功能的这种过电流状态。从图3还可看出，这些检测器可以包括位于物体1中或其附近的检测器13。此外，检测器装置包括检测器11，其适用于检测过电流减少装置5和线路2的连接点的上游的线路2中的过电流状态。如下所述，提供另一个检测器12是合适的，其用于检测在线路2中流向要被保护的物体1中的电流，即通过过电流减少装置5已被减少的电流。此外，应当指出，检测器12以及可能包括检测器13，能够检测线路2中的沿离开物体1的方向流动的电流，例如在物体1中以磁方式存储的能量产生沿离开物体1的方向而流动的电流。
应当指出，检测器11-13不必只由电流与/或电压检测器构成，在本发明的范围内，检测器可以具有这样的性质，使得一般地说它们可以检测表示发生具有要求启动保护功能的性质的故障的任何条件。
在发生的故障使得故障电流沿离开物体1的方向而流动的情况下，该装置被如此设计，使得其控制单元14控制另一个断路器6使其闭合，如果其原来是打开的话，此外，通过同样的装置启动过电流减少装置5，使得其分流短路电流。
例如，当物体1由变压器构成时，在其中发生短路时所述功能将是这样的：短路首先使得向变压器流入极大的电流，该电流被检测到，并使装置5启动而进行分流。当流向变压器1的电流已被减少到所需的程度时，使断路器6切断电路，但是，通过控制单元14的控制，切断电路的时间不早于使以磁方式储存在变压器1中的能量离开变压器1流动并通过装置5被释放所需的时间。
此外，该装置包括由14表示的控制单元。其和检测器11-13相连，还和过电流减少装置5以及另一个断路器6相连。其操作是这样的：当控制单元14通过一个或几个检测器11-13接收到表示发生了不能接受的朝向物体1的故障电流时，过电流减少装置5立即被控制，以便快速地提供所需的电流减少。控制单元14可以被这样设置，使得当检测器12检测到电流或电压已经减少到一个足够的程度时，它便控制另一个断路器6使其动作，以便在过电流被减少到一个预定值以下时将电流切断。这种设计保证另一个断路器6直到实际上电流被减少到其能够断开的程度时才切断电流。不过，本实施例也可以是这样的：在过电流减少装置被控制进行电流减少之后的一个预定的时间，控制另一个断路器6切断电流。
断路器4可以包括其自身的用于检测过电流情况的检测装置，或者断路器可以通过控制单元14根据来自也控制过电流减少装置的操作的检测器11-13的信息被控制。
图3所示，另一个断路器6包括具有金属触点的开关15。借助于操作部件16，开关15可在断开位置和闭合位置之间操作，操作部件16又被控制单元14控制。分流线路17和开关15并联连接，所述分流线路包括一个或几个元件18，旨在通过使分流线路17接收经触点流通的电流来避免在开关15分离时而产生的电弧。这些元件被这样设计，使得它们可以切断或限制电流。因而，元件18在正常时应当使分流线路17中的导电通路保持断开，而在开关15要被打开时使分流线路闭合，从而使电流通过开关15被分流，用这种方式，则不会发生电弧，或者可以有效地熄灭可能发生的电弧。元件18包括一个或几个相关的控制部件19，其和控制单元14相连用于进行控制。按照本发明的一个实施例，所述元件18是可控半导体元件，例如具有所需的浪涌放电器30的GOT可控硅。
隔离开关20和所述一个或几个元件18串联地被设置，用于在借助于分流线路17对要被保护的物体1形成的电流通路中实现电隔离。隔离开关20通过由控制单元14控制的操作部件21控制。在图3中所示的隔离开关20位于分流线路17本身中。当然这并不是必须的。隔离开关20也可以被设置在线路2中，只要其通过和所述一个或几个元件18串联连接，在借助于所述串联连接而形成的导电通路中保证实际的电隔离，因而使得电流根本不可能通过元件18。
至此所述的装置的操作是这样的：在没有故障时，断路器4是闭合的，正如另一个断路器6的开关15一样。在分流线路17中的元件18处于非导通状态。隔离开关20是闭合的。最后，过电流减少装置5的开关装置10是打开的，即处于非导通状态。在这种情况下，当然，开关装置10必须具有足够的电强度，使得其不致非特意地进入导通状态。因而，由于大气环境(雷击)或相连的测量装置使线路2出现的过电压不应超过闭合装置10处于非导通状态的电压强度。为此，和开关装置10至少并联一个浪涌避雷器22是合适的。在本例中，这种浪涌避雷器被设置在开关装置10的两侧。因而，浪涌避雷器具有牵制这种过电压的作用，否则这个过电压可能把开关装置10击穿。
当过电流状态被检测器11-13中的一些或者断路器4自身的检测器检测到(当然，应当理解，按照本发明，来自断路器4的自身检测器的信息可以用作控制过电流减少装置5的依据)，并且这个过电流状态是如此严重，以致可以预料在物体1中存在严重故障时，和断路器4有关的断路功能便被启动。此外，控制单元14控制过电流减少装置5实行这种减少，更确切的说，通过控制部件9使开关装置10进入导通状态。如前所述，这可以极快地发生，其时间是由断路器4遮断所需的时间的几分之一，因此，要被保护的物体立即从来自电网3的全部的短路电流中解脱出来，这是通过开关装置10把电流中的至少一个重要部分，实际上是其主要部分分流到地或者分流到一个低电位点来实现的。只要通过另一个断路器6流向物体1的电流已被减少到所需的程度，这可以借助于开关装置10的启动和断路器6的操作之间的时间差，因而只根据时间来确定，或者借助于例如检测器12检测线路2中的电流来确定，开关15的操作部件16便通过控制单元14被控制打开开关15的触点。为了熄灭或避免电弧，元件18，例如GT0可控硅或气体开关，通过控制部件19被控制接通分流线路17。当开关15已被打开因而提供电隔离时，元件18再次被控制使分流线路17处于非导通状态。用这种方式，从电网3流向物体1的电流便被有效地切断。此外，在使分流线路17处于非导通状态之后，借助于隔离开关20，通过由控制单元14控制其操作部件21，可以实现电隔离。当所有这些事件发生后，作为最后的事件，通过断路器4遮断电路。重要的是，注意到按照本发明的第一实施例的过电流减少装置5以及另一个断路器6被设计成能够重复地工作。因而，当通过检测器11-13确定断路器4已经打开时，开关装置10被复位成非导通状态，并且开关15和隔离开关20再次闭合，从而使得下一次断路器4闭合时，保护装置处于完好的可操作状态。不过，按照另一个实施例，设想过电流减少装置5需要更换一个或几个部件，以便再次操作。
应当指出，按照本发明的另一个实施例，可以使元件18处于导通状态，只要过电流减少装置5已经处于闭合状态，并且这和开关15以后是否可能打开无关，此时，如上所述，元件18可由控制单元14控制，或者借助于和跟踪装置5的闭合有关的控制功能进行控制。
图4说明过电流减少装置5的另一个实施例。代替依靠图3的半导体开关装置，按照图4的实施例旨在通过控制部件9a使在电极23之间的间隙24中的介质成为导电的。设置该控制部件用于控制部件25的操作，使得引起或至少激发间隙24中的介质或其中的一部分成为导电状态。在本例中设置所述部件25用于通过使或至少帮助介质进行电离/成为等离子体而使间隙24中的介质成为导电的。最好部件25包括至少一个激光器，其通过向间隙24中的介质提供能量而使介质电离。由图4可见，可以使用反射镜26使激光束偏转。在这种结构中应当指出，按照图4的实施例可以是这样的，即装置25不独自在整个电极间隙中产生电离/等离子体。因而，设想可以是这样的，即加于间隙上的电场应当对电离/等离子体形成具有贡献，只有在间隙中的一部分介质被装置25电离，使得此后在间隙中的电场在整个间隙中形成等离子体。在这种连接中应当指出，在电极间隙中可能不仅具有包括各种气体或气体混合物的介质，而且还包括真空。在真空的情况下，至少在一个电极通过激光激发，因而，该电极将作为电子和离子发送器用于在电极间隙中建立电离环境/等离子体。
图5说明一种常规的实施例，其中发电机1b通过变压器1a和电网3a相连。相应地，要被保护的物体由变压器1a和发电机1b表示。由图可见，过电流减少装置5a和另一个断路器6a以及普通断路器4a的设置情况和图1类似，其中所示的物体1被设想是按照图5的物体1a。因而，在这方面可以参看图1的说明。关于发电机1b的过电流减少装置5c和另一个断路器6c的功能也和图1的相应。在这种情况下，变压器1a可以等效于图1中的物体1，而发电机1b可以等效于图1中的设备3。因而过电流减少装置5c和另一个断路器6c和常规的断路器4b相结合则能够保护变压器1不遭受离开发电机1b方向的巨大电流。
作为图5中的一个附加方面，其中具有和另一个断路器6b相关的附加过电流减少装置5b。由图可见，在变压器1a的每一侧具有过电流减少装置5a和5b。应当指出，另一个断路器6a和6b分别被设置在所述过电流减少装置5a、5b和变压器1a之间的连线中。另一个过电流减少装置5b旨在用于保护变压器1a免遭从发电机1b流向变压器的电流。由图可见，断路器4b能够不依赖于物体1a和1b之间的方向而进行遮断，这种保护功能是需要的。
借助于图6-图8说明按照本发明以非常规设计的变压器/电抗器的一个实施例。
图7表示可以用于被包括在按照本发明的干式电力变压器/电抗器中的绕组中的电缆的一个例子。这种电缆包括至少一个导体30，其包括许多股31，具有围绕股设置的内部半导体层32。在内部半导体层的外面是呈固体形式的电缆的主绝缘33，其是一种通过合适地挤压制成的绝缘，围绕固态挤压绝缘是外部半导体层34。如前所述，电缆可以配备有用于特殊目的的其它的附加层，例如用于阻止过高的电应力加到变压器/电抗器的其它区域上。从几何尺寸方面看来，所涉及的电缆在导体面积在80-3000mm2之间，电缆的外径在20和250mm之间。
由上述的电缆制造的电力变压器/电抗器的绕组可以应用于单相、三相和多相变压器/电抗器，而和铁芯是如何被成形的无关。图8示出了一个实施例，其说明一种三相层叠铁芯变压器。所述铁芯按照常规的方式包括三个铁芯柱35，36和37，保持轭38和39。在所示的实施例中，铁芯柱和磁轭具有锥形的截面。
由电缆制成的绕组围绕铁芯柱同心地设置。由图可见，图8所示的实施例具有三个同心的绕组圈40，41和42。最内部的绕组圈40可以代表主绕组，其它两个绕组圈41和42可以代表副绕组。为了清楚起见，图中许多细节以及绕组的连接没有示出。此外，在所示的实施例中，图中示出了在围绕绕组的某点设置的具有几种不同功能的隔离棒43和44。这些隔离棒可以由绝缘材料制成，用于在同心绕组圈之间提供某个间隙，用于冷却，支撑等。它们也可以由导电材料制成，以便形成绕组的接地系统的部分。
应当注意，以上的说明应当认为只是用于说明本发明的构思的例子。因而，显然，不脱离本发明的构思，本领域的技术人员可以作出各种改变和改型。例如，可以提及的是，可以使用机械开关作为开关装置10。

Claims (39)

1.一种在电厂中用于保护和电网(3)或电厂中包括的另一种设备相连的物体(1)免遭和故障相关的过电流的装置，该装置包括在物体和电网/设备之间的线路(2)中的开关装置(4)，其特征在于，在物体和开关装置之间的线路(2)连接一个过电流减少装置(5)，其可以借助于过电流状态检测装置(11-13)，在大大小于开关装置的遮断时间的时间间隔内动作而使过电流减少。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关装置(4)由断路器构成。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，过电流减少装置(5)包括过电流分流器(7)，用于向地(8)或向其它具有比电网/设备的电位低的电位的装置分流过电流。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，过电流分流器(7)包括连接在地或所述较低电位的装置和在物体(1)与电网/设备(3)之间的线路之间的开关装置(10)。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述开关(10)包括至少一个半导体元件。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，开关(10a)包括电极间隙(24)和用于引起或者至少用于激发电极间隙或至少电极间隙的一部分成为导电状态的装置(25)。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，用于引起或者至少用于激发电极间隙成为导电状态的所述装置(25)被设置用于使间隙或者间隙的一部分成为等离子体形式的。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，用于引起或者至少用于激发电极间隙或间隙的一部分成为导电状态的所述装置(25)包括至少一个激光器。
9.如前面任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，还包括被设置在开关装置(4)和物体之间的线路中的另一个断路器(6)，所述另一个断路器被设置在过电流减少装置(5)和物体(1)之间，并适用于比开关装置(4)遮断较低的电压和电流，并因而比开关装置能够在较短的时间进行遮断，并且另一个断路器适用于当借助于过电流减少装置(5)减少流向或流出物体(1)的过电流而又比开关装置大大早的时刻进行遮断。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，包括控制单元(14)，其和检测装置(11-13)以及另一个断路器(6)相连，以便启动另一个断路器，使得当流向或流出物体(1)的过电流由检测装置指示小于一个预定值时进行遮断。
11.如权利要求9-10任何一个所述的装置，其特征在于，另一个断路器(6)包括开关(15)，其上连接有具有一个或几个元件(18)的分流线路(17)，通过使分流线路(17)接收流过触点的电流，用于避免在开关(15)的触点分离时产生的电弧。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述分流线路(17)中的一个或几个元件借助于控制器(14)的控制是可以闭合而导通的。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述分流线路(17)中的一个或几个元件(18)由可控的半导体元件构成。
14.如权利要求11-13任何一个所述的装置，其特征在于，所述分流线路(17)中的一个或几个元件(18)配备有至少一个浪涌放电器(30)。
15.如权利要求11-14任何一个所述的装置，其特征在于，和所述一个或几个元件(18)串联设置用于电气隔离的隔离开关(20)。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，隔离开关(20)和控制单元(14)相连，以便被其控制，使得在开关(15)被控制而闭合之后，并且所述一个或几个元件(18)处于切断分流线路(17)的状态时打开。
17.如前面任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，至少一个测试放电器(22)和过电流减少装置(5)并联连接。
18.如前面任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，两个过电流减少装置被设置在物体的每一侧，以便从两侧保护物体。
19.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其中包括控制单元(14)，其和过电流减少装置(5)以及过电流状态检测装置(11-13)相连，所述控制单元被设置用于借助于来自过电流状态检测装置的信息，当由于保护理由而需要时，控制过电流减少装置闭合。
20.如权利要求19，或权利要求10，12和16的一个或几个所述的装置，其特征在于，一个并且是同一个控制单元(14)被设置，用于根据来自过电流状态检测装置(11-13)的信息控制过电流减少装置(5)和另一个断路器(6)。
21.如前面任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，被保护的物体(1)由具有磁路的电气设备构成。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述物体由变压器或电抗器构成。
23.如权利要求21-22任何一个所述的装置，其特征在于，所述配备有磁路的电气设备被设计成用于高电压，合适的值为72.5kv以上。
24.如权利要求29-23任何一个所述的装置，其特征在于，所述电气设备的磁路包括利用电缆制成的绕组。
25.如权利要求21-24任何一个所述的装置，其特征在于，所述设备的至少一个绕组包括至少一个导体(30)，围绕该导体设置有固态绝缘材料制成的电绝缘(33)，围绕所述绝缘设置有半导体材料制成的外层(34)，半导体材料制成的内层(32)被设置在绝缘(33)的内部，并且至少一个导体(30)被设置在内层(32)的内部。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述内层和外层(32，34)中的至少一个具有和绝缘材料基本上相等的热膨胀系数。
27.如权利要求25和26任何一个所述的装置，其特征在于，内层(32)和所述至少一个导体(30)呈电接触状态。
28.如权利要求25-27任何一个所述的装置，其特征在于，外层(34)基本上形成等位面。
29.如权利要求25-28任何一个所述的装置，其特征在于，内外半导体层(32，34)和绝缘(33)基本上在整个界面上相互连结。
30.如权利要求25所述的装置，其特征在于，导体(30)的至少一个股(31)是非绝缘的，并且被这样设置，使得和内部半导体层(32)实现电接触。
31.如权利要求25-30任何一个所述的装置，其特征在于，电缆被制造成具有在80和3000mm2之间的导体面积和在20-250mm之间的电缆外径。
32.如权利要求22-31任何一个所述的装置，其特征在于，被设计成电力变压器/电抗器的物体包括由磁性材料制成的铁芯，所述铁芯包括铁芯柱和磁轭。
33。如权利要求21-32任何一个所述的装置，其特征在于，所述电力变压器/电抗器没有铁芯(是空心的)。
34.如权利要求21-33任何一个所述的装置，包括至少两个电气上隔离的绕组，其特征在于，所述绕组是同心绕制的。
35.如前面任何一个权利要求所述的的装置的用途，用于保护呈变压器或电抗器形式的物体免遭和故障相关的过电流。
36.一种用于在电厂中保护和电网(3)或者和被包括在电厂中的另一设备相连的物体(1)免遭和故障相关的过电流的方法，一个开关装置(4)被设置在物体和电网/设备之间的线路中，其特征在于，当过电流状态借助于用于检测过电流的装置(11-13)检测到时，在比开关装置(4)的遮断时间小得多的时间间隔内，启动和物体(1)与开关装置(4)之间的线路相连的过电流减少装置(5)，从而减少过电流。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，借助于过电流减少装置(5)使过电流向地(8)或向电位比电网/设备低的其它装置分流。
38.如权利要求36或37所述的方法，其特征在于，在流向或离开物体(1)的过电流被过电流减少装置(5)减少之后，另一个断路器(6)被启动，用于切断电路，该另一个断路器(6)被设置在开关装置和物体之间的线路中，并且在过电流减少装置(5)和物体(1)之间。
39.如权利要求36-38任何一个所述的方法，其特征在于，包括过电流减少装置(5)的保护装置被连接，用于保护呈变压器或电抗器形式的物体。
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