CN100533613C - 一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，包括铁心和绕组，其特征是所述绕组至少是由一根柔性电缆制成。此柔性电缆为包含有内、外同轴导电体的双导体柔性电缆，一种导电体可构成变压器的一次绕组，另一导电体可构成变压器的二次绕组。这样两根柔性电缆可以组成三个绕组，其中两根电缆内导体串联组成一个高压绕组，两根电缆外导体组成两个分裂绕组，并联组成一个分裂绕组。本发明高压绕组和分裂绕组耦合紧密，同轴导体排列使短路阻抗接近0，这导致改进的电气联系好和具有更好的短路机械能力，而且杂散漏磁小导致短路力小；不需要绝缘油填充比较安全、环境污染小且没有复杂的绝缘系统。

Description

一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，特别是一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器。
背景技术
在电力系统中，分裂变压器作为厂用变、启备变得到广泛的应用。它与一般的电力变压器相比有许多独特之处，它有一个并联的高压绕组和几个分裂的低压绕组，通常按结构分为低压绕组轴向分裂和低压绕组径向分裂两种。轴向分裂变压器是指低压绕组在轴向上分裂成两个或多个绕组；径向分裂变压器是指两个分裂绕组同心放置，一个套在另一个的外面，采用这种结构时分裂系数的变动范围较大。分裂变压器的两个低压绕组既可以并联与不分裂的高压绕组运行，也可以单独与高压绕组运行。轴向分裂变压器在半穿越运行时，由于高压绕组电流分配不均匀，引起的安匝不平衡较为严重，如果发生短路故障，那么轴向短路电动力对产品造成的危害，将严重威胁着变压器的安全运行，而且分裂变压器经常作为厂用变，发生短路故障的比率相对较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、低损耗、高可靠性的，用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，它的额定容量从1MVA到100MVA或更大，电压从0.4kV到36kV或更高。
本发明所采用的技术方案是：一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，包括铁心和绕组，其特征是所述绕组至少是由一根柔性电缆制成。此柔性电缆为包含有内、外同轴导电体的双导体柔性电缆，一种导电体可构成变压器的一次绕组，另一导电体可构成变压器的二次绕组。
本发明所采用的进一步的技术方案是：一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述绕组至少为三个，其中第一绕组和第二绕组由包含有同轴的内、外导电体的双导体柔性电缆组成；第三绕组由单导体柔性电缆组成，第一绕组和第二绕组的内导电体和第三绕组串联组成一个高压绕组，，第一绕组和第二绕组的外导电体分别组成两个分裂绕组，两个分裂绕组并联组成一个分裂绕组。
本发明采用包含有同轴的内、外导电体的双导体柔性电缆来做分裂变压器的绕组，由于高压绕组和分裂绕组耦合紧密，同轴导体排列使短路阻抗接近0，这导致改进的电气联系好和具有更好的短路机械能力，而且杂散漏磁小导致短路力小；不需要绝缘油填充比较安全、环境污染小且没有复杂的绝缘系统。另外，本发明有很低的涡流损耗，高压绕组和分裂绕组就如一个转换率近似1:1的变压器，其杂散漏磁可以忽略。本发明的分裂变压器有非常简单的结构并且成本费用很低。与常规的油浸式变压器相比较，它有技术含量高、结构紧凑的特点。通过使用高压电缆使电场完全限制在绝缘之间，有效解决了常规高压变压器设计电场分布不均等局部放电问题。
附图说明
图1是依据本发明分裂变压器所用双导体柔性电缆的横截面；
图2是依据本发明分裂变压器所用单导体柔性电缆的横截面；
图3是能用于代替常规的油浸式分裂变压器；
图4表示本实施1方式分裂变压器SFF-40MVA/15.75kV/6.3kV/6.3kV一相电路图。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施方式来更详细地描述本发明。
如图3所示的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，包括铁心2和绕组1，绕组1它可以是由一根柔性电缆制成。所采用的柔性电缆为包含有内、外同轴导电体的双导体柔性电缆，一种导电体可构成变压器的一次绕组，另一导电体可构成变压器的二次绕组。
在图3中，绕组1是由两根双导体柔性电缆组成，高压绕组，也就是上面所说的一次绕组，由每根双导体柔性电缆中的内导电体和终端套管3组成，分裂绕组，也就是上面所说的二次绕组，是由每根双导体柔性电缆中的外导电体和接线端4并联组成，接线端4处剥去双导体柔性电缆的第二绝缘层。
图3中所示的变压器能用于代替常规的油浸式分裂变压器，它可以是单相的，也可以是三相的。
当然，一般的分裂变压器还可以是有三个绕组或三个绕组以上的方案，当为三个绕组时，其中第一绕组和第二绕组由包含有同轴的内、外导电体的双导体柔性电缆组成；第三绕组由单导体柔性电缆组成，第一绕组和第二绕组的内导电体和第三绕组串联组成一个高压绕组，，第一绕组和第二绕组的外导电体分别组成两个分裂绕组，两个分裂绕组并联组成一个分裂绕组。
如图4所示的分裂变压器SFF-40MVA/15.75kv/6.3kV/6.3kV一相电路图，就是这样一个具有三个绕组的分裂变压器，第一绕组和第二绕组均由一根6.3kV并包含有同轴的内、外导电体的双导体柔性电缆构成，第三绕组由一根3.15kV单导体柔性电缆构成，第一绕组和第二绕组的内导电体与第三绕组串联构成15.75kV的高压绕组，第一绕组和第二绕组的的外导电体分别形成两分裂绕组，两分裂绕组也可并联构成一个6.3kV分裂绕组。
本发明中可将多个绕组连接成并联或串联。当绕组高电压时首选串联，当绕组大电流流过时首选并联。
本发明的分裂变压器并不限于上述实施方式，它的绕组还可以依据本发明所提供的技术方案来推导出各种变型。
为了降低本实施方式变压器绕组的温度，可以将绕组或整个变压器浸在一个充满液体的容器中。这个容器的制造要便于周围热交换。冷却液体可用水和低凝点液体的混合物，例如乙烯乙二醇等。
为了防水、防火和耐腐蚀，在绕组1的最外层可以加装用于防水、防火或防腐蚀外护层。
以下来详细描述一下本发明所采用的双导体柔性电缆和单导体柔性电缆的结构，以便对本发明有个更好地了解。
如图1所示的双导体柔性电缆，所示双导体柔性电缆包括一个内导电体5，内导电体5由多股圆形铜或铝导体并具有分层绝缘的束绞导线组成。绕内导电体5的是第一半导电屏蔽层6，而绕第一半导电屏蔽层6的是第一绝缘层7，绕第一绝缘层7的是第二半导电屏蔽层8、10，绕第二半导电屏蔽层8、10的是由多股束绞导线组成的外导电体9，绕外导电体9的是第二绝缘层11及第三半导电屏蔽层12。内、外导电体5、9为同轴设置。
如图2所示的单导体柔性电缆，所示单导体柔性电缆包括一个内导电体5，内导电体5由多股圆形铜或铝导体并具有分层绝缘的束绞导线组成。绕内导电体5的是第一半导电屏蔽层6，而绕第一半导电屏蔽层6的是第一绝缘层7，绕第一绝缘层7的是第二半导电屏蔽层8、10。
对于双导体柔性电缆来说，其同轴内导电体5和同轴外导电体9的面积处于2-3000mm2的范围内，而电缆的外径控制在20-250mm之间。
对于双导体柔性电缆和单导体柔性电缆来说，内、外导电体5、9的多股束绞导线中至少有一根导线的一部分能够与其包覆的半导电屏蔽层紧密接触，使电流可以流动。
对于双导体柔性电缆和单导体柔性电缆来说，半导电屏蔽层6、8、10、12的材料可以为相同的基底材料，是由加入极细的金属或碳黑粉末的聚合物制成，半导电屏蔽层6、8、10、12的电阻率是通过改变基础聚合物的类型和改变碳黑及金属的类型和比例来确定。其电阻系数控制在10-6Ωcm-100kΩcm范围内，一般为10-3—1000Ωcm，优选为1一500kΩcm。而半导电屏蔽层6、8、10、12的每米长度电阻为50μΩ至5MΩ。
半导电屏蔽层6、8、10、12和绝缘层7、11由具有相同的弹性模量的聚合物制成，这些热膨胀系数基本上具有相同的数值，其粘附力具有与材料的最薄试片的强度相同的数量级，各层随温度的变化仍维持粘附。
半导电屏蔽层6、8、10、12和绝缘层7、11中的聚合体适宜用LDPE(低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PB(聚丁烯)、PMP(聚甲基戊烯)、XLPE(交联聚乙烯)、EPR(乙丙橡胶)或硅橡胶之类的热塑性材料。

Claims (19)

1.一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，包括铁心和绕组，其特征是所述绕组至少为三个，其中第一绕组和第二绕组由包含有同轴的内、外导电体的双导体柔性电缆组成；第三绕组由单导体柔性电缆组成，第一绕组和第二绕组的内导电体和第三绕组串联组成一个高压绕组，第一绕组和第二绕组的外导电体分别组成两个分裂绕组，两个分裂绕组并联组成一个分裂绕组。
2.根据权利要求1所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一绕组和第二绕组的内导电体依次被第一半导电屏蔽层、绝缘层、第二半导电屏蔽层、外导电体包敷。
3.根据权利要求2所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一绕组和第二绕组的外导电体被第二绝缘层包敷。
4.根据权利要求2所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一绕组和第二绕组同轴的内、外导电体均是由多股束绞导线组成。
5.根据权利要求1所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第三绕组的单导体依次被第一半导电屏蔽层、绝缘层、第二半导电屏蔽层包敷。
6.根据权利要求5所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第三绕组的单导体是由多股束绞导线组成。
7.根据权利要求1所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一绕组和第二绕组同轴的内导电体和外导电体的面积处于2-3000mm2的范围内，而电缆的外径在20-250nm之间。
8.根据权利要求2或5所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一、第二半导电屏蔽层的电阻系数在10-6Ωcm-100kΩcm范围内。
9.根据权利要求2或5所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一、第二半导电屏蔽层的电阻系数在10-3—1000Ωcm。
10.根据权利要求2或5所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一、第二半导电屏蔽层的电阻系数在1—500kΩcm。
11.根据权利要求2或5所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一、第二半导电屏蔽层的每米长度电阻为50μΩ至5MΩ。
12.根据权利要求8所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述第一、第二半导电屏蔽层的电阻率是通过改变基础聚合物的类型和改变碳黑或金属的类型和比例来确定。
13.根据权利要求2或5所述的一种用特殊电缆绕组分裂制成的变压器，其特征是所述第一、第二半导电屏蔽层和绝缘层材料的热膨胀系数具有相同的数值。
14.根据权利要求2或5所述的一种用特殊电缆绕组分裂制成的变压器，其特征是所述第一、第二半导电屏蔽层和绝缘层由聚合物制成，所述第一、第二半导电屏蔽层和绝缘层具有相同的弹性模量。
15.根据权利要求4或6所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述的多股束绞导线中至少有一根导线的一部分能够与第一半导电屏蔽层紧密接触，使电流可以流动。
16.根据权利要求14所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述绝缘层采用低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE、聚丙烯PP、聚丁烯PB、聚甲基戊烯PMP、交联聚乙烯XLPE、乙丙橡胶EPR或硅橡胶的热塑性材料中的一种聚合物制成。
17.根据权利要求14所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述的第一与第二半导电屏蔽层的材料采用相同的基底材料，其中加入金属或碳黑粉末。
18.根据权利要求1所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述绕组的最外层加装用于防水、防火或防腐蚀的外护层。
19.根据权利要求1所述的一种用特殊电缆绕组制成的分裂变压器，其特征是所述绕组浸在一个充满液体的容器中。
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