用于在电力系统中使用的电磁屏蔽的制作方法

本发明大体涉及诸如电功率配电或传输系统的电力系统领域，例如高压直流(hvdc)电力传输系统。具体地，本发明涉及用于在电力系统中使用的电磁屏蔽，用于电磁屏蔽包含在电力系统中的至少一个导电元件。

背景技术：

电力系统(诸如电功率配电或传输系统等)用于供给、传输和使用电力。归因于对电力供给或交付、互连的电力传输与分配系统和从发电站到负载中心的长传输距离的逐渐增加的需要，高压直流(hvdc)电力传输变得越来越重要。

hvdc转换器站是一种配置成将高压直流(dc)转换成交流(ac)(或反之)的站。hvdc转换器站可以包括多个元件，诸如转换器自身(或者串联或并联连接的多个转换器)、交流开关装置、变压器、电容器、滤波器、直流开关装置和/或其他辅助元件。电子转换器可以包括诸如半导体器件等的多个基于固态的器件，并且可以被分类为使用例如晶闸管作为开关的线路换向转换器，或使用诸如绝缘栅双极晶体管(igbt)等的晶体管作为开关(或开关器件)的电压源转换器。诸如晶闸管或igbt等的多个固态半导体器件可以被连接到一起(例如串联)，以形成hvdc转换器的构建块或单元，其也可以称为hvdc转换器阀。根据一个示例，诸如晶闸管或igbt等的多个固态半导体器件可以串联连接在hvdc转换器的单元中。在包括hvdc转换器的例如hvdc电力传输系统或hvdc电网的正常操作期间，hvdc转换器中的固态半导体器件可以有时处于其中它们导通电流的导通模式并且在其他时间处于阻断模式，以便获得期望的或要求的波形形式的电流，如本领域已知的。

以相对高的dc电压操作的诸如hvdc电力系统等的电力系统中的部件可以被电磁屏蔽，以便降低或消除在部件和例如布置部件的建筑物内的墙壁、地板或天花板之间发生的局部放电、电弧或闪燃的风险。例如，hvdc转换器往往布置在专门建造的建筑物中，其可以称为阀厅或转换器厅，用于容纳hvdc转换器。部件和例如布置部件的建筑物内的墙壁、地板或天花板之间所要求的空气间隙可以至少部分取决于电磁屏蔽的电磁屏蔽容量或能力和/或电力系统的要求的或期望的操作电压。

技术实现要素：

在设计转换器厅时，可能需要考虑几个考虑因素。例如，转换器与转换器厅的墙壁、地板和天花板之间的空气间隙应符合安全要求，并且一般应是几米或更大。转换器厅的尺寸可能至少部分取决于电功率配电或传输系统的要求的或期望的操作电压。一般地，操作电压或额定电压越高，要求的空气间隙越大。除此之外，转换器厅的尺寸可能还取决于与转换器厅相邻的任何建筑物的存在。然而同时还有转换器厅尽可能小的期望。这例如归因于可用空间往往缺乏和/或昂贵，并且转换器厅的大小可能直接影响用于构造和配置转换器厅的成本。

对dc传输系统的额定电压要求最近有所增加并且预计将持续增加。在一些应用中，对dc传输系统的额定电压要求是大约1100kv或甚至更高。这样的增加的额定电压要求可能势必在用于对电力系统中的电磁屏蔽部件进行电磁屏蔽的电磁屏蔽中造成压力。根据当前设计或构造的电磁屏蔽一般接近对于这样的电压水平来说的饱和区，并且可能不能承受由大约1100kv或更高的dc电压引起的电场，至少不能同时使要求的空气间隙保持相对小。

基于以上情况，本发明的关注是获得一种能够承受由大约1100kv或更高的dc电压引起的电场的电磁屏蔽。

本发明的进一步的关注是获得一种电磁屏蔽，其有助于或使得能够减小电力系统中的通电部件与布置部件的建筑物内的部件周围环境中的物体(例如墙壁、地板或天花板等)之间的要求的空气间隙。

本发明的进一步的关注是获得一种电磁屏蔽，其能够承受由大约1100kv或更高的dc电压引起的电场，而同时有助于或使得能够减小电力系统中的通电部件与布置部件的建筑物内的部件周围环境中的物体(例如墙壁、地板或天花板等)之间的要求的空气间隙。

本发明的进一步的关注是有助于或使得能够减小布置电力系统所述包括的通电部件所在的建筑物的大小或尺寸。

为了解决这些关注和其他关注中的至少一个，提供了依照独立权利要求的电磁屏蔽。优选实施例由从属权利要求限定。

根据第一方面，提供有一种用于在电力系统中使用的电磁屏蔽，用于对包括在电力系统中的至少一个导电元件进行电磁屏蔽，该至少一个导电元件当通电时围绕至少一个导电元件产生电场。电磁屏蔽包括：基部；和相对的凹部壁，其相对于基部延伸所在的平面以一角度从基部延伸，以便与基部一起限定出凹部。至少一个凹部壁被布置成使得其具有相对于基部的远侧边缘，其中远侧边缘包括圆柱部分。

在本申请的上下文中，关于(远侧边缘的)圆柱部分意味着柱状的部分或结构，即，具有至少部分类似于圆柱体的形状或形式的形状或形式，并且并不一定成形为完美或理想的圆柱体。圆柱部分可以是实心的或中空的，或者可以部分实心或部分中空。

根据第二方面，提供有一种用于在电力系统中使用的电磁屏蔽，用于对包括在电力系统中的至少一个导电元件进行电磁屏蔽，该至少一个导电元件当通电时围绕至少一个导电元件产生电场。电磁屏蔽包括：基部；和相对的凹部壁，其相对于基部延伸所在的平面以一角度从基部延伸，以便与基部一起限定出凹部。至少一个凹部壁被布置成使得其至少一部分相对于凹部向外或向内弯曲。

根据第三方面，提供有一种用于在电力系统中使用的电磁屏蔽，用于对包括在电力系统中的至少一个导电元件进行电磁屏蔽，该至少一个导电元件当通电时围绕至少一个导电元件产生电场。电磁屏蔽包括：基部；和相对的凹部壁，其相对于基部延伸所在的平面以一角度从基部延伸，以便与基部一起限定出凹部。凹部壁被布置成使得它们包括相对于凹部向外或向内弯曲的角部。

第一、第二和第二方面及本发明的实施例是基于如下认识：当电磁屏蔽被布置成对至少一个导电元件(该至少一个导电元件当通电时围绕至少一个元件产生电场)进行电磁屏蔽时，组合或独立地形成或布置在电磁屏蔽中的某些几何特征可以帮助在电磁屏蔽的一部分上或者甚至整个电磁屏蔽上减小电场。

几何特征包括：

至少一个凹部壁被布置成使得其具有相对于基部的远侧边缘，其中远侧边缘包括圆柱部分；

至少一个凹部壁被布置成使得其至少一部分相对于凹部向外或向内弯曲；和/或

凹部壁被布置成使得它们包括相对于凹部向外或向内弯曲的角部。

换言之，例如依照第一、第二和第三方面中的任何一个的电磁屏蔽或者包括或展现上面提到的几何特征中的一个或多个的电磁屏蔽可以有助于或使得电磁屏蔽能够在电磁屏蔽的一部分上或基本在整个电磁屏蔽上承受相对高的电场。

例如依照第一、第二和第三方面中的任何一个的电磁屏蔽或者包括或展现上面提到的几何特征中的一个或多个的电磁屏蔽的构造已发现允许电磁屏蔽应对非常高的电压要求，高达1100kv或更高的dc电压。然而例如依照第一、第二和第三方面中的任何一个的电磁屏蔽或者包括或展现上面提到的几何特征中的一个或多个的电磁屏蔽可以用在具有较低电压要求的应用中，例如大约500kv与900kv之间的dc电压、诸如大约600kv与800kv之间的dc电压。

电磁屏蔽展现的上面提到的几何特征越多，当电磁屏蔽被布置成对至少一个导电元件(该至少一个导电元件当通电时围绕至少一个元件产生电场)进行电磁屏蔽时，在电磁屏蔽的一部分上或者甚至在整个电磁屏蔽上的电场的减少的限度或程度可以越高。例如，电磁屏蔽可以根据本发明的实施例展现全部三个上面提到的几何特征。

展现三个上面提到的几何特征中的一个或多个的电磁屏蔽已发现例如在可能具有大约1100kv或甚至更高的要求的或期望的额定dc电压的hvdc应用中是有利或合适的，尽管电磁屏蔽期望在处于dc较低电压的hvdc应用中也是有利或合适的。

三个上面提到的几何特征中的一个或多个可以有助于或使得能够减小至少在电磁屏蔽的一部分上的电场应力，这进而可以提高电磁屏蔽承受由大约1100kv或更高的dc电压引起的电场，并且可能同时减小电力系统中的通电部件与布置部件的建筑物内的部件周围环境中的物体(例如墙壁、地板或天花板等)之间的要求的空气间隙。

所要求的空气间隙的估计减小为大约20％或更多。通过减小要求的空气间隙，可以减小布置部件的建筑物的大小和/或尺寸，由此允许降低用于构造和配置建筑物的成本。

展现三个上面提到的几何特征中的一个或多个的电磁屏蔽的有益效果已例如使用由位于瑞典斯德哥尔摩的comsolab生产的comsolmultiphysics通过有限元法进行了验证，并且也可以借助于能够解静态和动态电磁场方程的任何其他有限元方法模拟技术来验证。展现三个上面提到的几何特征中的一个或多个的电磁屏蔽的有益效果通过在原型上进行的实验进一步得到验证。

例如依照第一、第二和第三方面中的任何一个的电磁屏蔽或者包括或展现上面提到的几何特征中的一个或多个的电磁屏蔽可以由例如包括金属材料(例如包括一个或多个金属或金属合金)的材料或(不锈)钢制成。然而，电磁屏蔽原则上可以由原则上可以包括具有充分高的导电性的任何材料的材料制成。电磁屏蔽可以例如使用本领域已知的任何冶金工艺来制造。

根据第四方面，提供有一种功率转换器组件，包括至少一个根据第一、第二或第三方面中的任何一项所述的电磁屏蔽，用于对功率转换器组件的至少一个导电元件进行电磁屏蔽，该至少一个导电元件当通电时围绕至少一个导电元件产生电场。功率转换器组件可以例如由hvdc转换器站构成或被包括在hvdc转换器站中。

根据第五方面，提供有一种电力系统，包括至少一个导电元件，其在当通电时围绕至少一个导电元件产生电场。电力系统包括根据第一、第二或第三方面中的任何一项的电磁屏蔽，用于对至少一个导电元件进行电磁屏蔽。

上面相对于第一至第五方面提及的导电元件原则上可以包括例如借助于直流电流通电的任何通电元件或由其构成。

以下借助于示例性实施例来描述本发明的其他目的和优点。需要注意的是，本发明涉及权利要求中所记载的特征的所有可能的组合。在研究所附权利要求书和本文的描述时，本发明的进一步的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员会认识到，本发明的不同特征可以被组合以创建不同于本文所描述的那些的实施例。

附图说明

下面将参照附图来描述本发明的示例性实施例。

图1和图2是根据本发明的实施例的电磁屏蔽的示意性侧视图。

图3是根据本发明的实施例的电磁屏蔽的示意性立体图。

图4是根据本发明的实施例的电磁屏蔽的一部分的示意性立体图。

图5是根据本发明的实施例的电磁屏蔽的一部分的横向截面图。

图6是根据本发明的实施例的电磁屏蔽的一部分的从上方看到的视图。

图7是包括根据本发明的实施例的电磁屏蔽的功率转换器组件的示意性截面图。

所有附图都是示意性的、不一定按比例绘制并且一般仅示出为了阐述本发明的实施例必要的部分，其中其他部分可以省略或仅仅是建议。

具体实施方式

现在将在下文中参照在其中示出了本发明的示例性实施例的附图来描述本发明。然而，本发明可以以许多不同方向来体现，并且不应解释为限于本文所陈述的实施例；相反，这些实施例是通过示例的方式提供的，使得该公开会将本发明的范围传达给本领域技术人员。

在附图中，同样的参考数字表示具有相同或相似功能的相同或相似的部件，除非另有具体指出。

图1和图2是根据本发明的实施例的电磁屏蔽100的示意性侧视图。图1和图2从彼此垂直的两个不同方向图示出电磁屏蔽100。

图3是根据本发明的实施例的电磁屏蔽100的示意性立体图。

参照图1至图3，电磁屏蔽100用于在电力系统中使用，用于对包括在电力系统中的至少一个导电元件(图1和图2中未示出)进行电磁屏蔽，该至少一个导电元件当被通电时围绕至少一个导电元件产生电场。

电磁屏蔽100包括基部10，依照图1和图2中图示出的实施例基部10可以在外表面上是基本平坦或者平面状的，在图1和图2中示出。如将参照其他附图进一步说明的，基部10的内表面可以替代地或另外地是基本平坦或平面状的。图1和图2中未示出内表面。

电磁屏蔽100包括相对的凹部壁20、30、40、50，如图1至图3中图示的，凹部壁20、30、40、50相对于基部10延伸所在的平面以一角度从基部10延伸。凹部壁20、30、40、50相对于基部10延伸所在的平面以一角度从基部10延伸，以便与基部10一起限定出凹部或凹陷。

依照图1至图3中图示出的实施例，并且可能如图3中最佳看到的，凹部壁20、30、40、50可以被布置成使得它们包括角部80，该角部80可以具有弯曲形状并且可能相对于凹部向外(或向内)弯曲，例如图3中图示出的。根据示例，这样的角部80可以具有不同的配置或形状，诸如圆形形状、半椭圆形形状或半球形形状。

至少一个凹部壁20、30、40、50可以被布置成使得其至少一部分相对于凹部向外(诸如图1至图3中图示出的)或向内(图中未示出)弯曲。

被布置成使得其至少一部分相对于凹部向外或向内弯曲的任何一个凹部壁20、30、40、50可以在垂直于至少一个凹部壁20、30、40、50的横向方向的方向上具有如下截面，截面例如可以具有圆形形状、椭圆的一段的形状或圆的一段的形状，该圆的一段可比圆的大约四分之一大。

可能如图3中最佳图示的，被布置成使得其至少一部分相对于凹部向外或向内弯曲的任何一个凹部壁20、30、40、50可以限定出凹部的长形侧壁。

描述电磁屏蔽100的另一方式为：根据本发明的实施例具有槽(trough)状配置或几何结构，“槽”的底部由基部10形成或构成,“槽”的侧壁由相对的凹部壁20、30、40、50形成或构成。

这样的槽状配置或几何结构可能在图4中最佳地图示出，这是根据本发明的实施例的电磁屏蔽100的一部分的示意性立体图。

此外，图5是根据本发明的实施例的电磁屏蔽100的一部分的横向截面图。

根据图4和图5中图示出的实施例，凹部壁20、40、50布置成使得它们中的每一个具有相对于基部10的远侧边缘60(图4中未指示出)，其中远侧边缘60包括圆柱部分70。

尽管依照图4和图5中图示出的实施例，凹部壁20、40、50被布置成使得它们中的每一个具有包括圆柱部分70的远侧边缘60，但是它们中的仅一个或两个(或者它们中没有一个)可布置有包括圆柱部分70的远侧边缘60。圆柱部分70可以基本上沿着远侧边缘60的整个长度延伸。

依照图4和图5中图示出的实施例，圆柱部分70可以限定凹部壁20、40、50的相对于基部10的远端。描述依照图4和图5中图示出的实施例的圆柱部分70的另一方式是，圆柱部分70可以构成凹部壁20、40、50或远侧边缘60的端部。

依照图5中图示出的实施例，圆柱部分70可以在与轴向延伸平行的方向上具有基本圆形的截面。然而，需要理解的是，图4和图5中图示出的圆柱部分70的形状仅仅是示例的并且可以进行变型。如前面指示出的，圆柱部分70一般应理解为管状或圆柱状的部分或结构，即，具有至少部分类似于圆柱体的形状或形式的形状或形式。因此，圆柱部分70并不一定必须成形为完美或理想的圆柱体。圆柱部分70中的每一个可以是实心的或中空的，或者可以部分实心或部分中空。

此外，依照图5中图示出的实施例，凹部壁20、40和/或50和相应的圆柱部分70可以相对于彼此一体地布置。

与图1至图3中图示出的电磁屏蔽100相似，图4和图5中图示出的电磁屏蔽100包括角部80。根据图4和图5中图示出的实施例，凹部壁20、40、50可以被布置成使得它们包括角部80，该角部80可以具有弯曲的形状并且可能相对于凹部向外(或向内)弯曲，如例如图4中图示出的。根据示例，这样的角部80可以具有不同的配置或形状，诸如圆形形状、半椭圆形形状或半球形形状。

图6是根据本发明的实施例的电磁屏蔽100的一部分从上方看到的视图。

依照图1至图6中图示出的实施例，凹部壁20、30、40、50中的一个或多个可以相对于彼此一体地布置，例如以便形成或限定出单个连续的凹部壁部分，或者具有彼此“共混”(blendingin)的凹部壁。因此，在本申请的上下文中，术语“凹部壁”可以是指例如单个连续凹部壁的一部分，或者基本上与其他部分独立的壁部分。

另外或替代地，并且依照图1至图6中图示出的实施例，凹部壁20、30、40、50中的至少一个和基部10可以相对于彼此一体地形成，例如以便形成或限定出单个连续的屏蔽部。

图7是包括根据本发明的实施例的电磁屏蔽100的功率转换器组件110的示意性截面侧视图。

根据图7中图示出的实施例，功率转换器组件110是hvdc转换器，其包括以两个堆叠体布置的多个单元90或阀，各堆叠体包括从建筑物(图7中未示出)的天花板120上悬挂下来的若干单元90，在建筑物中，借助于延伸穿过单元90中的孔的耦合或连接部件130(例如呈棒130或类似物形式)布置或定位功率转换器组件110。单元90彼此电连接以便形成ac/dc功率转换器。单元90中的每一个当通电时围绕单元90产生电场。功率转换器组件110包括布置在单元90的堆叠体的顶部和底部的根据本发明的实施例的顶部电磁屏蔽140和底部电磁屏蔽100。如本文使用的，术语“顶部”和“底部”是指堆叠体的纵向方向。顶部电磁屏蔽140和底部电磁屏蔽100中的每一个可以与前面参照图1至图6中的任何一个描述的电磁屏蔽100中的任何一个相似或相同地构造和/或配置。

进一步参照图3，顶部电磁屏蔽140可以设置有通孔(例如布置在基部10中)，用于允许例如呈棒130形式的耦合或连接部件130从中通过，并且用于实现顶部电磁屏蔽140到单元90的堆叠体的耦合或连接。一般地，底部电磁屏蔽100不设置这样的通孔。耦合或连接部件130或棒130可以是电绝缘的。

在诸如图7中图示出的具有单元90的堆叠体的功率转换器组件110的使用中，顶部电磁屏蔽140可能暴露于比底部电磁屏蔽100低的电压。如图7中图示出的，功率转换器组件110可以包括围绕单元90布置的电磁屏蔽150。围绕各单元90可以布置有电磁屏蔽150。虽然图7中未明确图示，但在电磁屏蔽150之间、并且还在顶部电磁屏蔽140与邻近顶部电磁屏蔽140的电磁屏蔽150之间、及底部电磁屏蔽100与邻近底部电磁屏蔽100的电磁屏蔽150之间可以存在有分隔。

需要理解的是，在图7中仅用参考数字指示出单元90中的部分单元90和围绕单元90布置的电磁屏蔽150中的部分电磁屏蔽150。替代地或另外地，功率转换器组件110可以包括不是以堆叠体布置的单元。功率转换器组件110可以包括一个堆叠体或多于两个的堆叠体。此外，需要理解的是，可能在功率转换器组件110中包括各种部件，诸如母排(例如，堆叠体之间的母排)、电晕屏蔽和/或将功率转换器组件110的部件电互连的任何其他导体等等。这样的部件在图7中未示出。

总之，公开了一种电磁屏蔽。电磁屏蔽包括基部和相对的凹部壁，该凹部壁相对于基部延伸所在的平面以一角度从基部延伸，以便与基部一起限定凹部。至少一个凹部壁可以被布置成使得其相对于基部具有远侧边缘，其中远侧边缘包括圆柱部分。替代地或另外地，至少一个凹部壁可以被布置成使得其至少一部分相对于凹部向外或向内弯曲。

虽然已在附图和前面的描述中说明了本发明，但是这样说明应该被视为说明性或示例性的并且不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员可以在实践所要求保护的本发明时从对附图、公开和随附权利要求的研究中理解并实现对所公开的实施例做出的其他变化。在随附权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这个纯粹的事实不表明这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何参考符号都不应该解释为限制本发明的范围。