CN102456467A - 油浸变压器绝缘模块 - Google Patents

油浸变压器绝缘模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油浸变压器绝缘模块(40，60)，其带有多个沿着线(42)齐平地相叠地布置的、相互连接的、相同类型的、类似盘的分别带有至少相似的轮廓(72)的绝缘元件(10，44，66)。绝缘元件具有至少一个由机械上坚固的、面型的第一绝缘材料制成的平整的第一层(12)和与第一层邻近的且基本上平行的第二层(14)，其中，第一层和第二层绝缘材料与由机械上坚固的面型的第二绝缘材料制成的布置在第一层和第二层之间的成波形的第三层(16)相连接且间隔开。第三层具有侧向的棱边且如此成波形，即，可完全地利用液体(26)通过侧向的棱边浸没所有通过成波形的形状形成的空腔(18，20)。

Description

油浸变压器绝缘模块
技术领域
本发明涉及一种油浸变压器绝缘模块，其带有多个沿着线(Linie)齐平地(bündig)相叠地布置的、相互连接的、相同类型的、类似盘的
Figure BSA00000601379900011
分别带有至少相似的轮廓的绝缘元件。
背景技术
通常已知的是，在110kV且更高的额定电压下的带有例如100MVA和更高的额定功率的变压器通常实施成油浸变压器，其可具有直至200t的重量。在此，变压器布置在利用油液填充的变压器箱(Transformatorkessel)之内，其中，油液既用于绝缘又用于改进的冷却。在此，通过电的导体实现变压器的各个联接部与在油液箱的外侧处的引出绝缘体(Ausleitungsisolator)的电的连接，如有可能由隔障系统(Barrierensystem)包围这些电导体。径向对称地围绕相关的导体构建隔障系统，并且隔障系统包括可导电的屏蔽管以及根据需要多个彼此间隔开的绝缘隔障。
出于机械的稳定性的原因，导体和类似管的隔障系统以一定的间距支撑在油液箱之内。为此，根据需要使用例如压纸板(Pressspan)材料制成的支撑绝缘体。在相同的绝缘区间(Isolationsstrecke)中，由于通过爬电距离(Kriechweg)的附加的负载，实心的支撑绝缘体的绝缘性能通常小于纯油液的绝缘性能。
因此不利的是，在支撑绝缘体的区域中所需的绝缘距离比当导体或隔障系统自由地悬浮(schweben)在油液中时更大，从而油液箱必须实施得比绝对必要的更大。此外，更大功率和电压的油浸变压器是独特的(Unikat)，或者仅仅以最小批量制造，从而也产生对支撑绝缘体的变化最多的几何要求，这导致不期望的变型多样性，这最终与提高的产品成本相关。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的目的为，给出用于应用在油液填充的环境如油液箱中的油浸变压器绝缘模块或支撑绝缘体，其具有改进的绝缘能力，并且此外在高的变形多样性中可简单地制造。
该目的通过开头提及的类型的油浸变压器绝缘模块实现。特征在于，绝缘元件具有至少一个由机械上坚固的(fest)、面型的
Figure BSA00000601379900021
第一绝缘材料制成的平整的第一层和与第一层邻近的且基本上平行的第二层，第一层和第二层绝缘材料与由机械上坚固的面型的第二绝缘材料制成的布置在第一层和第二层之间的成波形(wellen)的第三层相连接且间隔开，其中，第三层具有侧向的棱边且如此成波形，即，可完全地利用液体通过侧向的棱边浸没(也可理解为充满)(flutbar)所有通过成波形的形状形成的空腔。
本发明的基本想法在于，代替例如由压纸板或陶瓷制成的实心的支撑绝缘体，使用带有空腔的支撑结构，在变压器运行时完全利用油液填充该空腔。优选地，由压纸板材料制成支撑结构。每个沿着确定最短的击穿途径(Durchschlagsweg)的表面法线而穿过如此形成的油浸变压器绝缘模块的路径不仅仅在坚固的(fest)绝缘材料中伸延，相反地，如此设计穿过各个绝缘元件的第三层的波形的空腔，即，路径的一部分也始终伸延穿过油液。与油液和坚固的绝缘材料(如压纸板)的不同绝缘性能结合其不同的介电常数相关地，从中得到整个组件的总地提高的绝缘性能。在根据本发明的支撑绝缘体中，相对于实心的结构，通过绝缘区间的油液份额显著地减小了由于在邻近的(anliegend)油液通道(如其例如存在待支撑的引出部(Ausleitung)的隔障之间)中的坚固的绝缘材料(如压纸板)的更高的电容率
Figure BSA00000601379900022
而引起的电场的位移
Figure BSA00000601379900023
的效应。相应于优选的变型方案，油液份额位于40％至60％的范围中，尤其优选地为约50％的范围。
在根据本发明的油浸变压器绝缘模块中，仅仅伸延穿过固体的绝缘材料的路径部分段地跟随每个绝缘元件的第三层的波形并且因此部分段地倾斜并且相对于沿着面法线的最短路径相应地更长，从而就此而言也得到改进的绝缘性能。
然而，在运行中对于油浸变压器绝缘模块的根据本发明的绝缘性能的前提为，完全地利用油液浸没油浸变压器绝缘模块的空腔，并且避免截留空气(Lufteinschluss)。为此如此设计所有空腔，即，至少可从一侧、优选地从两侧浸没空腔。显然，代替所提及的液态的绝缘介质油液，也可使用其它合适的液态的绝缘介质。利用油液浸没油浸变压器绝缘模块或绝缘元件通过其敞开的侧棱边实现，通过成波形的第三层产生的空腔(可以说作为通道)通入该侧棱边中。通过抽真空也可尤其可靠地从水平地布置的通过空腔形成的通道中分离可能的截留空气。
为了保证油浸变压器绝缘模块或至少部分段地形成该油浸变压器绝缘模块的绝缘元件的机械的稳定性，使用机械上坚固的绝缘材料用于各个层是必要的。在此，尤其地，绝缘材料压纸板或其它相应的硬的基于纤维素的材料与绝缘介质油液的组合已证实为有效的。相反地，软的纤维素材料如纸板是完全不合适的。由此，在第一至第三层的联合(Verbund)中、同样在所有相叠地布置的绝缘元件的整个联合中得到油浸变压器绝缘模块的高的机械的稳定性。根据本发明，利用电压沿着线最高地加载油浸变压器绝缘模块，绝缘元件沿着该线相叠地布置。
由多个相叠地布置的、相互连接的、相同类型的、类似盘的绝缘元件组成的模块化的结构使不同的支撑绝缘体方案的简单的制造成为可能。因此优选地，首先加工三层的复合材料的较大的板，例如带有1m乘1m的棱边长度。紧接着，以期望的轮廓形状(例如15cm乘15cm的棱边长度)裁出或割出期望数量的绝缘元件。之后，例如借助于粘合连接相叠地布置这些绝缘元件。由此，提供带有改进的绝缘性能的油浸变压器绝缘模块或支撑绝缘体，其可在高的变型多样性中简单地制造。
在根据本发明的油浸变压器绝缘模块的尤其优选的设计方案中，绝缘元件的各个第三层以至少局部地类似梯形的方式成波形。这提供了成波形的第三层的通过梯形形成的高台(Plateaus)与邻接的平整的第一层和第二层的改进的面型的连接可能性，此外，这也有利地影响绝缘元件的绝缘性能。此外，通过现在分别在第一和第三层之间的梯形侧的近似直的力求形状，有利地提高机械的稳定性。
相应于根据本发明的油浸变压器绝缘模块的另一设计变型方案，在至少一个绝缘元件中，在第一和第二层之间布置至少另一平整的层和与该层相连接的另一成波形的层，从而得到平整的和波形的层的交替的顺序。以有利的方式，该多层的结构既提高电绝缘性能又提高机械的稳定性。
相应于另一设计形式，除了波形，第一绝缘材料相应于第二绝缘材料。由此简化了油浸变压器绝缘模块的加工。在绝缘材料中的区别可例如在于其厚度(例如1mm至4mm)或在于其弹性，其中，压纸板变型分别为优选的实施形式。
在一种尤其优选的实施变型方案中，通过成波形的形状形成的空腔的高度相应于未成波形的第二绝缘材料的厚度的至少两倍，其中，四倍或六倍的厚度也完全可为合适的。由此保证，每个沿着表面法线穿过油浸变压器绝缘模块伸延的绝缘路径最少份额地伸延穿过油液，由此有利地提高绝缘性能。
根据油浸变压器绝缘模块的尤其优选的形式，成波形的层的侧向的棱边在所有侧上相对于邻接的平整的层的棱边向内错位，以使得形成环绕的第一槽，以有利的方式通过该第一槽延长爬电距离并且提高绝缘元件的绝缘性能。
相应于根据本发明的油浸变压器绝缘模块的另一设计变型方案，在至少两个相叠地布置的绝缘元件之间布置有由固体的绝缘材料制成的带有相似的轮廓的中间层。当例如仅仅需要较微小地改进绝缘性能时，这可为有意义的。作为其尤其优选的次级变型方案(Untervariant)，中间层具有这样的轮廓，即，其大于邻接的绝缘元件的相应的轮廓，以使得通过中间层形成环绕的超出部
Figure BSA00000601379900051
这同样延长了爬电距离并由此改进了绝缘性能。通过以下方式也实现相同的效果，即，中间层具有这样的轮廓，即，该轮廓小于邻接的绝缘模块的相应的轮廓，以使得通过中间层形成环绕的第二槽，其向内指向。
用于连接绝缘元件的邻近的层或用于使绝缘元件相互连接或使绝缘元件与中间层相连接的合适的粘合材料为耐高压的粘合材料，例如干酪素(Kasein)。优选地，该干酪素在提高的压力和提高的温度下干燥，以用于在干燥的状态中保证期望的稳定的连接。
在油浸变压器绝缘模块的运行中，完全地利用油液浸没所有通过绝缘元件的第三层的成波形的形状形成的空腔。根据本发明，只有当利用油液或其它合适的液态的绝缘介质填充所有空腔时，油浸变压器绝缘模块或其绝缘元件才实现其期望的绝缘性能。
由此，也可以尤其有利的方式利用稍微更小的油液箱制造带有油液箱和至少一个根据本发明的油浸变压器绝缘模块的油浸变压器。
从其它从属权利要求中得到其它有利的设计可能性。
附图说明
应根据在图纸中示出的实施例进一步描述本发明、其它实施形式以及其它优点。
其中：
图1显示了穿过油液填充的绝缘元件的一部分的截面，
图2显示了第一示例性的油浸变压器绝缘模块的侧视图，
图3显示了第二示例性的油浸变压器绝缘模块的侧视图，
图4显示了不同的轮廓的俯视图。
参考标号列表
10     穿过油液填充的绝缘元件的一部分的截面
12     平整的第一层
14     平整的第二层
16     成波形的第三层
18     第一空腔
20     第二空腔
22     第一连接部位
24     第二连接部位
26     油液
28     空腔的高度
30     第二绝缘材料的厚度
40     第一示例性的油浸变压器绝缘模块的侧视图
42     线
44     相同类型的、类似盘的绝缘元件
46     第一中间层
48     环绕的第一槽
50     环绕的第二槽
60     第二示例性的油浸变压器绝缘模块的侧视图
62     第二中间层
64     环绕的超出部
66     相同类型的、类似盘的绝缘元件
70     不同轮廓的俯视图
72     绝缘元件的轮廓
74     所有侧上向内错位的成波形的层的轮廓
76     带有环绕的超出部的中间层的轮廓
78     环绕的超出部
80     环绕的第一槽
具体实施方式
图1显示了穿过油液填充的绝缘元件的区段的截面10。由第一绝缘材料制成的平整的(eben)第一层12在多个连接部位(其中之一示例性地利用参考标号22表示)处与第二绝缘材料的成波形的第三层16相连接。成波形的第三层16的另一侧与第一绝缘材料的平整的第二层14在其它连接部位24处相连接，从而在平整的层12，14和成波形的层16之间形成空腔18，20，在图中以利用油液26填充的方式指出该空腔18，20。空腔18，20在绝缘元件的侧向的棱边处敞开，并且具有类似通道的形状。由此保证，可通过侧向的棱边利用液态的绝缘介质(在该示例中为油液26)浸没每个通道。换句话说，只有当完全利用相应的液态的绝缘介质填充所有空腔且不再存在空气填充的区域时，绝缘元件才具有其完全的电绝缘性能。作为绝缘材料，压纸板或其它稳定的纤维素材料的材料方案是尤其合适的，其中，各个第一层和或第二层的厚度可为例如2mm至5mm，并且成波形的第三层的厚度可为例如10mm至20mm，其中，后者的值由实际的材料厚度30和相应的空腔18，20的高度28组成。在未填充油液的状态中，该结构为尤其轻的，从而例如在装配到待制造的油浸变压器的油液箱中时，与实心的绝缘体相比可尤其简单地操作这种类型的模块。
通过成波形的层16的梯形的形状，使第一层12和第二层14与第三层16在由此压平的面处的面型的接触部(Kontaktierung)22，24成为可能，与正弦形的波形相比，这由于更大的接触面积既有利地影响绝缘元件的机械的稳定性又有利地影响其绝缘性能。也就是说，通过梯形形成的倾斜的连接桥接部以固定地限定的角度延伸(zulaufen)到第一层12上并且与在正弦形中以任意锐角延伸不同，通过该锐角邻接的类似通道的空腔18，20在连接部位区域中相应地体现
Figure BSA00000601379900071
为尖端，并且难以利用油液填充，这两者不利地影响绝缘能力。例如，可利用合适的耐高压的粘合材料(如干酪素)实现连接部位22，24。
图2显示了带有多个相同类型的绝缘元件44的第一示例性的油浸变压器绝缘模块的侧视图40，绝缘元件44沿着线42齐平地相叠地布置。在两个轴向地邻近的绝缘元件44之间分别布置有由坚固的绝缘材料制成的第一中间层46，其分别具有与绝缘元件相近的厚度，例如1cm或2cm。通过硬化的耐高压的粘合材料实现在绝缘元件44和中间层46之间的连接。同样提供压纸板变型用于中间层46的材料。
中间层46具有比相应的绝缘元件44的轮廓更小的轮廓，以使得分别表现出横向于线42取向的环绕的第二槽50，以有利的方式其沿着线42延长爬电距离。通过相对于其邻接的第一和第二层(通过其确定绝缘元件的轮廓)向回偏置(Zurücksetzen)绝缘元件的相应的成波形的层，分别形成环绕的第一槽48，其再次延长爬电距离。中间层46本身也可由一个或同样不同的绝缘材料的多个相互连接的平整的层形成，如在图中所指出的那样。
图3显示了第二示例性的油浸变压器绝缘模块的侧视图60。该模块基本上相应于在图2中显示的油浸变压器绝缘模块，即，具有相叠地布置的绝缘元件66和布置在绝缘元件66之间的中间层62，然而在此，各个中间层62具有比绝缘元件66更大的轮廓，从而分别形成环绕的超出部64，通过该超出部64同样有利地延长的爬电距离。在所显示的油浸变压器绝缘模块中，同样通过由相应地向回偏置各个成波形的层形成的第一槽实现进一步的爬电距离延长，但是未设有相应的参考标号。
图4相应于在图3中的侧视图显示了油浸变压器绝缘模块的不同轮廓的示例性的俯视图。轮廓分别在形状方面相似，但是具有不同的横截面积。以参考标号72显示出示例性的绝缘元件的轮廓，例如带有12cm乘12cm的棱边长度。该轮廓本身通过绝缘元件的第一和第三层的轮廓确定。利用参考标号74指出由绝缘元件的两个平整的层包围的成波形的且向内向回偏置的层的轮廓。利用参考标号80指出由向回偏置引起的环绕的第一槽。相应地，参考标号76显示了中间层76的轮廓，其具有超出部78，该超出部78同样延长了爬电距离。

Claims (12)

1.一种油浸变压器绝缘模块(40，60)，带有多个沿着线(42)齐平地相叠地布置的、相互连接的、相同类型的、类似盘的分别带有至少相似的轮廓(72)的绝缘元件(10，44，66)，其特征在于，
所述绝缘元件(10，44，66)具有至少一个由机械上坚固的、面型的第一绝缘材料制成的平整的第一层(12)和与所述第一层(12)邻近的且基本上平行的第二层(14)，所述第一层(12)和所述第二层(14)绝缘材料与由机械上坚固的面型的第二绝缘材料制成的布置在所述第一层(12)和所述第二层(14)之间的成波形的第三层(16)相连接且间隔开，其中，所述第三层(16)具有侧向的棱边且如此成波形，即，可完全地利用液体(26)通过所述侧向的棱边浸没所有通过成波形的形状形成的空腔(18，20)。
2.根据权利要求1所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，所述第三层(16)以至少局部地类似梯形的方式成波形。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，在所述第一层(12)和所述第二层(14)之间布置有至少另一平整的层和与所述平整的层相连接的另一成波形的层，从而得到平整的和成波形的层的交替的顺序。
4.根据前述权利要求中任一项所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，所述第一绝缘材料相应于所述第二绝缘材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，通过所述成波形的形状形成的空腔(18，20)的高度(28)相应于未成波形的第二绝缘材料的厚度(30)的至少两倍。
6.根据前述权利要求中任一项所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，成波形的层(16)的侧向的棱边在所有侧上相对于邻接的平整的层(12，14)的棱边向内错位，以使得形成环绕的第一槽(48，80)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，在至少两个相叠地布置的绝缘元件(10，44，66)之间布置有由坚固的绝缘材料制成的带有相似的轮廓(76)的中间层(46，62)。
8.根据权利要求7所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，所述中间层(46，62)具有这样的轮廓(76)，即，其大于邻接的绝缘元件(10，44，66)的相应的轮廓(72)，以使得通过所述中间层(46，62)形成环绕的超出部(64，78)。
9.根据权利要求7所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，所述中间层(46，62)具有这样的轮廓，即，其小于邻接的绝缘模块(72)的相应的轮廓，以使得通过所述中间层(46，62)形成环绕的第二槽(50)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，邻近的层借助于耐高压的粘合材料相互连接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的油浸变压器绝缘模块，其特征在于，完全地利用油液(26)浸没所有通过所述成波形的形状形成的空腔(18，20)。
12.一种油浸变压器，带有油液箱和至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的油浸变压器绝缘模块。
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