CN103827995B - 用于变压器的压制框架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变压器的压制框架结构，它有一些受拉构件（302），它们安装在变压器的绕组（201）外部以及通过斜撑（301）与拉压板（304）连接。拉压板（304）安装在变压器的铁芯附近或安装在铁芯上。受拉构件（302）和/或拉压板（304）可以选择用电绝缘材料制成。在这种情况下带来的优点是，一方面可以减小变压器工作时的涡流并因而降低损失，以及另一方面为变压器的设计提供了附加的自由度。本发明可以例如应用于大功率变压器。

Description

用于变压器的压制框架结构

技术领域

本发明涉及一种用于变压器，尤其大功率变压器的压制框架结构。

背景技术

电磁交变场在（功率）变压器的压制框架和拉压板或拉杆内感应生产涡流。这导致显著增大附加损失和有可能导致热力学问题。

已知，用芯板磁性地屏蔽压制框架。还已知，采用无磁性的钢制造的压制框架。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，减小变压器内不希望的涡流，并与此同时提供一种设计功率变压器结构，尤其功率变压器的压制框架的新的设计方法。

上述技术问题按独立权利要求的所述特征部分得以解决。尤其由从属权利要求可得知优选的实施形式。

为解决上述技术问题，提供一种用于变压器的压制框架结构，它包括多个受拉构件、多个设计为至少部分从变压器铁芯倾斜伸出的斜撑、多块拉压板，它们安装在变压器铁芯上或其附近，其中，受拉构件设置在变压器的绕组外部，以及其中，借助斜撑连接受拉构件与拉压板。

这种压制框架结构为变压器的设计提供了附加的自由度，以及可以将力从铁芯边缘再分配到绕组外部的区域内。由此，可以在铁芯上或其附近减少需要的拉压板磁性有效的份额，其结果是明显减少因涡流引起的损失以及在拉压板上的力矩。

在这里建议了一种压制框架结构，它例如不沿整个长度贴靠在变压器铁芯上。尽管如此，这种压制框架结构仍用于水平支承例如由芯板叠构成的变压器铁芯。在这种情况下带来的优点是，在上部与下部压制框架之间的轴向绕组力也能传入在相邻铁芯柱上绕组之间的空隙内。如果能利用变压器周围的空间，则例如借助斜撑可以通过压制框架结构实现必要的拢固。

所述压制框架结构例如包括一些斜撑，所以这种压制框架结构（尤其斜撑）提供了横截面积尽可能小的磁场力线，在这种横截面积内会诱发涡流。借助数字磁场计算，可以将压制框架结构的形状优化为，能达到降低附加损失。

与此同时可以按力学有利的分布来确定沿轴向的力传递的出发点，这导致减小作用在压制框架结构上的力矩。也可以选择与已知压制框架的高度相比减小压制框架结构的高度，这使得对于变压器需要的位置是有利的。

一项扩展设计是，斜撑设计为以这样的方式倾斜，亦即使磁通量通过斜撑而减小，尤其降为最低值。

因此压制框架结构的几何形状基于各种场景的具体尺寸优化为，使涡流损失减至最低程度或至少显著减小。

另一项扩展设计是，斜撑用薄板制成。作为替代方式，斜撑也可以用塑料或碳制成。组合不同的材料也是可能的。

一项扩展设计尤其是，拉压板连接变压器的上部压制框架与变压器的下部压制框架。

在上部与下部压制框架之间的这种（最短的）连接，还表征在这里所说明的轴向方向。

还有一项扩展设计是，受拉构件连接所述变压器的上部压制框架与变压器的下部压制框架。

此外一项扩展设计是，受拉构件至少部分用电绝缘材料制成。

按一项附加的进一步发展，拉压板至少部分用电绝缘材料制成。

这样做带来的优点是，受拉构件和/或拉压板可以任意定位，因为采用电绝缘材料对于磁通量没有值得一提的影响。

下一项扩展设计在于，拉压板至少部分置入绕组内。

一种扩展设计是，拉压板至少部分安装在变压器的散射信道（Streukanal）内。

一种作为替代的实施形式在于，拉压板至少部分安装在变压器的一个在相邻铁芯柱的绕组之间的空间内以及在变压器的这些铁芯柱与箱壁之间的区域内。

下一种扩展设计是，拉压板至少部分安装在变压器的铁芯内。

附图说明

结合下面借助附图详细阐述的实施例，可以更清楚和明确地理解本发明的上述性质、特征和优点以及如何达到这些的方式和方法。为了能一目了然，附图中相同或作用相同的部分采用同样的附图标记。

附图中：

图1示意表示变压器的铁芯，包括上部和下部压制框架以及多块连接上部与下部压制框架的拉压板；

图2示意表示从上方看变压器的俯视图，其中变压器具有图1所示的铁芯、压制框架和拉压板；以及

图3表示一种与图1和图2不同的压制框架结构，包括多个受拉构件和斜撑，它们设置在变压器绕组的外部。

具体实施方式

图1示意表示一种已知的处于装配状态的变压器铁芯101，变压器包括多个铁芯柱以及下部磁轭（没有表示已装上的上部磁轭）。这些铁芯柱用箍包扎，绕组在此装配状态还不存在。变压器具有上部和下部压制框架102和多块拉压板103，它们连接上部与下部压制框架102。铁芯101优选地由多层芯板构成。通过压制框架102和拉压板103保证铁芯101的机械稳定性。拉压板103与压制框架102保证，变压器即使在完成装配的状态也能沿铁芯柱（轴向）固定。

图2示意表示从上方看已知变压器的俯视图，其中类似于图1，变压器有铁芯101、压制框架102和拉压板103。此外，在图2中象征性表示变压器绕组201。与图1中表示的变压器不同，图2所示的变压器包括三个铁芯柱，以及在图2的视图中示意性表示出，绕组已经安置在铁芯柱上。

图2所示的压制框架102可设计为在变压器的上部和下部区（参见图1）内基本连续的；为了说明，图2在这里选择了一个象征性的剖视图，其中除压制框架102外，按规定的距离和大体在绕组201的每个中心内，分别安装一块拉压板103，它们在变压器的上端与下端连接压制框架102。

压制框架102为磁通量提供了一个大的横截面，这导致巨大损失。

图3用俯视图表示按本发明与图1和图2不同的压制框架结构，包括多个受拉构件302和斜撑301，它们安装在绕组201外部，尤其在绕组旁或与之侧向错开。此外，图3还表示多块拉压板304。受拉构件302和拉压板304分别固定在变压器上部区内及变压器的下部区内，从而将铁芯有效地沿轴向固定并将芯板拢固在一起。借助斜撑301至少局部地连接受拉构件302与拉压板304。

这种压制框架结构为磁通量提供一种与按图2的设计相比明显减小的横截面，这导致降低因涡流造成的损失。

所述压制框架结构可以将轴向力从铁芯边缘再分配到在绕组201外部的区域内。受拉构件302优选地也与上部和下部压制框架（在图3中没有表示）固定在一起。因此与拉压板304一样，受拉构件302也沿轴向沿变压器延伸，并尤其在上部和下部固定在变压器上（例如固定在压制框架上）。例如受拉构件302可以在下部悬挂以及在上部用螺钉与变压器连接。

拢固变压器绕组201所需要的轴向力，按图3分配给拉压板304、受拉构件302和斜撑301。优选地，将这种结构的尺寸确定为，使铁芯和绕组201（至少）用与如在传统的压制框架结构中那样相同的力拢固。

因此采用所建议的设计方案，一方面保证，具有所需要的机械稳定性，以及另一方面减小拉压板304在铁芯横截面内的份额。由此在拉压板304内造成较小的损失。还可以减小铁芯的体积，这对于变压器的成本是有利的。由此也减小作用在拉压板304上的力矩。

有一种选择是，在上部与下部压制框架（图3没有表示）之间轴向的力传递通过受拉构件302和/或拉压板304实现，它们例如至少部分地用电绝缘材制制成。

在这种情况下带来的优点是，允许拉压板304有较低的机械强度，于是它们也可以使用在变压器的一些对于导电的拉压板304不利的位置上，并因而可以为拉压板304提供更多的使用空间。尤其是，轴向力（预压力、短路力）由受拉构件302承受。

例如，用电绝缘材制成的例如拉压板形式的受拉构件302，可以沿轴向装入或卷绕在绕组内、处于散射信道内和/或处于变压器的铁芯柱绕组之间的空间内、以及处于变压器的这些铁芯柱与箱壁之间的区域内。

在这里应当注意，变压器处于例如充填一种液体的箱体内部。

散射信道主要有以下两个功能：

（1）在两个绕组之间传递的功率在散射信道中的磁场内传输。

（2）散射信道的几何形状对于变压器的短路阻抗是决定性的。这种短路阻抗限制了在故障情况下（亦即在短路时）的电流。所述短路阻抗可例如在变压器设计的框架内，例如以电网设计为基础预先给定。

（主）散射信道相应于两个绕组之间的空隙，例如在初级绕组与次级绕组之间或高压与低压之间的空隙。

若变压器有两个以上绕组，则它可以有更多个散射信道。在多重同心设计的情况下，它也可以在两个（分离的）绕组之间有一个以上散射信道，例如从里到外：低压、高压、低压（与内部的低压串联）。

例如改进的板条可以在多层绕组、散射信道、绕组空隙内设计为绝缘的受拉构件。这种受拉构件也可以安装在变压器本身的铁芯容积内。

上部和下部压制框架可分别基本上按惯例制造。然而在压制框架内的损失几乎可以完全避免：通过将轴向压力有利地分布在多个绝缘的受拉构件上，与此同时还可以达到对上部和下部压制框架的体积优化。

选择用电绝缘材料制的受拉构件，可以减小在压制框架内损失的功率，并与此同时允许获得压制框架的机械稳定性。

相应地，用电绝缘材料制成的受拉构件在图2所示的例子中可以几乎到处安装或添加在区域401内。通过为受拉构件使用绝缘材料得到变压器设计时附加的自由度；尤其是，拉压板103可以完全用由电绝缘材料制成的拉压板代替。

虽然通过至少一种示出的实施例详细图示并说明了本发明，但本发明不受此限制，本领域技术人员可以由此导出其他方案，并不脱离本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于变压器的压制框架结构，包括上部和下部压制框架、多个受拉构件(302)、多个设计为至少部分从变压器铁芯倾斜伸出的斜撑(301)、多块拉压板(304)，所述受拉构件(302)和所述拉压板(304)相应地都固定在所述上部和下部压制框架上，所述拉压板(304)安装在变压器铁芯上或其附近，其中，受拉构件(302)设置在变压器的绕组(201)外部，以及其中，借助所述斜撑(301)连接所述受拉构件(302)与拉压板(304)，所述受拉构件(302)和所述拉压板(304)沿变压器轴向设置。

2.按照权利要求1所述的压制框架结构，其中，斜撑(301)设计为以这样的方式倾斜，亦即使磁通量通过斜撑(301)减小。

3.按照权利要求1所述的压制框架结构，其中，所述斜撑(301)用薄板制成。

4.按照权利要求1所述的压制框架结构，其中，所述拉压板(304)连接所述变压器的上部压制框架与变压器的下部压制框架。

5.按照权利要求4所述的压制框架结构，其中，所述受拉构件(302)连接所述变压器的上部压制框架与变压器的下部压制框架。

6.按照权利要求1所述的压制框架结构，其中，所述受拉构件(302)至少部分用电绝缘材料制成。

7.按照权利要求1所述的压制框架结构，其中，所述拉压板(304)至少部分用电绝缘材料制成。

8.按照权利要求7所述的压制框架结构，其中，所述拉压板(304)至少部分置入绕组内。

9.按照权利要求7或8所述的压制框架结构，其中，所述拉压板(304)至少部分安装在所述变压器的散射信道内。

10.按照权利要求7或8所述的压制框架结构，其中，所述拉压板(304)至少部分安装在所述变压器的一个在相邻铁芯柱的绕组(201)之间的空间内以及在变压器的这些铁芯柱与箱壁之间的区域内。

11.按照权利要求7或8所述的压制框架结构，其中，所述拉压板(304)至少部分安装在变压器的铁芯内。