CN103117156B - 一种特殊结构的环氧树脂包封干式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气设备，具体涉及一种环氧树脂包封干式变压器；包括有高压线圈、低压线圈及铁心，所述低压线圈为箔式结构，其套置于铁心上，所述高压线圈套于低压线圈外侧，所述高压线圈为饼式结构，其匝间设置有薄膜和无纺布制作的绝缘层，该绝缘层厚度为0.3～0.4mm，在保证高压线圈饼间局部放电量低于10PC时，其饼间电场强度的临界值选取范围为600～850V/mm；采用本发明技术方案的干式变压器，体积小、绝缘材料和变压器的其他材料消耗少、成本低且品质高。

Description

一种特殊结构的环氧树脂包封干式变压器

技术领域

本发明涉及一种电气设备，具体涉及一种环氧树脂包封干式变压器。

背景技术

干式变压器由于其方便安装，无需变压油的特点，使得干式变压器无需担心火灾、爆炸、污染等问题，并且电气规范，一般的环氧浇注式改良型干式变压器都是采用厚绝缘的浇注式绕组，在环氧树脂内加有石英粉作为填料，树脂层厚度一般为4mm～6mm。耐热等级为F级绝缘。高压线圈一般用玻璃丝包铜扁线绕制成分段圆筒式绕组，采用绝缘薄膜作为层间绝缘，绕组的两端用玻璃丝作为绝缘端圈，绕好的分段圆筒式绕组在干燥处理后装入模具，然后在真空状态下进行环氧树脂浇注。

传统的多段多层干式变压器虽然在一定程度上能够满足使用的需求但是实际使用过程中，其仍然存在这如下的一些不足：1，此种干式变压器用材多，体积较大，局部放电量在5pC~10pC范围，从理论上来讲，可以增加树脂层厚度来减小局部放电量，但是这样使得干式变压器的体积进一步增大，不符合节能减排的原则；2，由于绝缘材料占用大量空间，变压器的铜线和硅钢片等材料消耗较多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、绝缘材料和变压器的其他材料消耗少、成本低且品质高的干式变压器。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种特殊结构的环氧树脂包封干式变压器，包括有高压线圈、低压线圈及铁心，所述低压线圈为箔式结构，其套置于铁心上，所述高压线圈套于低压线圈外侧，所述高压线圈为饼式结构，其匝间设置有无纺布制作的绝缘层，该绝缘层厚度为0.3mm～0.4mm，在保证高压线圈饼间局部放电量低于10PC时，其饼间电场强度的临界值选取范围为600～850V/mm。

匝间绝缘即线圈导线本身的绝缘，匝间绝缘与饼间绝缘大小相同。此外虽然现在的一些大型变压器高压线圈也采用饼式线圈结构，但是其饼间电压高，发热量大，必须在饼式线圈的线饼之间设置较厚的绝缘层和气道，中小型干式变压器不能直接转用，更无法达到节省材料的目的。

采用上述技术方案的特殊结构的环氧树脂包封干式变压器具有如下优点：1，由于在满足国家标准的前提下，高压线圈采用了饼式结构，匝间绝缘层的厚度仅为0.3～0.4mm，相比于传统的多层多段式的线圈结构，其取消了层间和段间的其他绝缘材料，大大降低了绝缘材料的成本；2，由于高压线圈层间和段间的绝缘材料取消，提高了填充系数，大幅度缩小了变压器的体积，此时同时减少了变压器壳体、硅钢片等其他材料的消耗，降低了其他材料的成本；3，在较小体积和仅采用0.3～0.4mm的匝间无纺布绝缘材料的前提下，可以使得高压线圈的饼间局部放电量小于5PC，远远低于国家标准规定的不超过10PC，变压器的品质较高。

作为优选方案，为了进一步的提高变压器的品质，同时节约材料成本，在保证高压线圈饼间局部放电量低于10PC时，其饼间电场强度的临界值选取范围选择为650～850V/mm。

作为优选方案，为了进一步的提高变压器的品质，同时节约材料成本，在保证高压线圈饼间局部放电量低于10PC时，其饼间电场强度的临界值选取范围为700～800V/mm，绝缘层厚度为0.4mm。

附图说明

图1是本发明特殊结构的环氧树脂包封干式变压器的结构示意图；

图2 是图1的局部A放大图。

1：铁心；2：低压线圈；3：高压线圈；4：线圈饼；5：扁铜线；6：环氧树脂；7：绝缘层

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

如图1和图2所示，本发明提供一种特殊结构的环氧树脂包封干式变压器，包括有高压线圈3、低压线圈2及铁心1，低压线圈2为箔式结构，其套置于铁心1上，高压线圈3套于低压线圈2外侧，高压线圈3为饼式结构，高压线圈3使用连续多饼式叠加的结构，由多个线圈饼4无缝重叠而成，每个线圈饼4使用扁铜线5绕制而成，扁铜线5使用0.2mm的绝缘层7包裹，高压线圈3的包封采用环氧树脂6一次性浇注。匝间绝缘层整体厚度为0.4mm，在保证高压线圈3饼间局部放电量低于10PC时，选择其饼间电场强度的临界值为800V/mm。

根据场强理论，当连续多饼式线圈的饼间电场强度在650V/mm到850V/mm之间的时候，其局部放电量将小于国家规定的10pC，在干式变压器的高压线圈3的几个参数：高压线圈3总额定电压U，饼间电场强度、饼间电压、匝间电压、饼间绝缘厚度、饼数和匝数之间的关系为：，；为保证局部放电量小于10pC，根据公式可知：如果知道在局部放电量小于10pC对应的饼间电场强度值C和饼间绝缘层的厚度，就可以确定饼间电压的值，从根据公式可得出高压线圈的饼数，从公式看出：若饼间电压和匝间电压确定下来，就可以确定线圈饼4的匝数m值。

本着节约绝缘材料的目的，干式变压器的高压线圈3，不使用传统的多层多段圆筒式结构，而采用饼式线圈结构，每个线圈饼4使用扁铜线5绕制而成，扁铜线5使用0.2mm的绝缘材料包裹，这样饼间绝缘厚度就为0.4mm，在制造10KV的变压器，及变压器的高压线圈两端所加的额定电压U为10KV，确定饼间电场强度为800V/mm时候，根据得出饼间电压为320V；根据，线圈饼数至少59个；根据，若饼间电压为320V和匝间电压，线圈饼的匝数m值就可以确定，其匝间电压可以计算确定下来。

由于高压线圈3大大缩小了层间填充绝缘的使用,使得高压线圈3比同电压等级的分段多层圆筒式线圈体积更小；线圈饼4使用扁铜线5绕制而成，扁铜线5外包裹有0.2mm厚的无纺布，在减少绝缘材料的使用的同时，还可以保证局部放电量在国家标准范围内；高压线圈3采用中部出线的方式，不再使用传统的内部焊接方式，使得连线更方便，中部出线的方式缩短了分接线7到分接端子的距离，减少了一部分用铜量；在绝缘部分减少的情况下，铜线、硅钢、其他等材料比同电压等级的分段多层圆筒式线圈所用量要少很多。

传统多段多层变压器与本发明特殊结构的环氧树脂包封干式变压器在同等规格下的材料用量对比表，

从表中可以看出相同规格性能下本发明的变压器绝缘材料和变压器的其他材料大幅节省。

对于饼间电场强度在600V/mm到850V/mm之间的其他临界值，直接套用上述场强理论相关公式即可推导出对应的高压线圈饼数，本领域普通技术人员无需付出其他创造性的劳动，因此不再赘述。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (3)

1.一种特殊结构的环氧树脂包封干式变压器，包括高压线圈、低压线圈及铁心，所述低压线圈为箔式结构，其套置于铁心上，所述高压线圈套于低压线圈外侧，其特征在于：所述高压线圈为饼式结构，高压线圈使用连续多饼式叠加的结构，高压线圈由多个线圈饼无缝重叠而成，每个线圈饼使用扁铜线绕制而成，扁铜线使用绝缘层包裹，该绝缘层由无纺布制作而成，匝间绝缘即线圈导线本身的绝缘，匝间绝缘与饼间绝缘大小相同，所述高压线圈的匝间的绝缘层厚度为0.3mm～0.4mm；在保证高压线圈饼间局部放电量低于10PC时，其饼间电场强度的临界值选取范围为600～850V/mm。

2.根据权利要求1所述的特殊结构的环氧树脂包封干式变压器，其特征在于：在保证高压线圈饼间局部放电量低于10PC时，其饼间电场强度的临界值选取范围为650～850V/mm。

3.根据权利要求1所述的特殊结构的环氧树脂包封干式变压器，其特征在于：在保证高压线圈饼间局部放电量低于10PC时，其饼间电场强度的临界值选取范围为700～800V/mm，绝缘层厚度为0.4mm。