CN105914016A - 一种智能电网用干式变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于变压器技术领域，尤涉及一种智能电网用干式变压器，包含有防护箱、铁心、低/高压线圈；其特征在于，低压线圈上具有凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面的第一至第四凸出部组成，低压绕组内部具容铁芯腔，第一至第四凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度为第一长度；高压线圈由凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面对称分布的第一至第四凹槽组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔，高压线圈套置在低压线圈外，且凸出部的一部分置入对应的凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙。本发明具有以下主要有益效果：结构合理、简单、易于组装、通用及互换性强、噪声低、使用寿命更长。

Description

一种智能电网用干式变压器
技术领域
本发明属于变压器技术领域，尤其是涉及一种智能电网用干式变压器。
背景技术
干式变压器广泛用于局部照明、高层建筑 、机场，码头CNC机械设备等场所，干式变压器就是指铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。冷却方式分为自然空气冷却和强迫空气冷却。自然空冷时，变压器可在额定容量下长期连续运行。强迫风冷时，变压器输出容量可大幅提高。近20年来，随着世界经济的发展，干变在全世界取得了迅猛的发展，尤其是在配电变压器中，干变所占的比例愈来愈大，据统计，在欧美等发达国家中，它已占到配变的40～50%。在我国，约占到50%左右。从产量上来看，我国自1989年第二次城网改造会议之后，干式变压器的产量有了显著的增长，从20世纪90年代起，每年大致以20%左右的速度递增，1999年的总产量已逼近一万MVA，而2002年的总产量达二万MVA，2004年已达三万二千MVA。随着智能电网的快速发展，干式变压器的使用需求日益增加。
现有技术中，干式变压器在低压线圈和高压线圈之间放置绝缘层来实现两线圈的隔离，但绝缘材料在过载使用后极易老化，影响了变压器的寿命。另一方面，现有技术中，当低压线圈和高压线圈之间具有间隙时，通常采用垫块，这种垫块会使变压器产生震动噪声；不仅造成了噪声污染，震动还会使两者的间隔增大，影响变压器的性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是揭示一种智能电网用干式变压器，它是采用以下技术方案来实现的。
本发明的第一实施例中，一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心、套置在铁芯外的低压线圈和高压线圈；其特征在于，所述低压线圈由低压绕组、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管、从低压套管引出的低压接线排、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部、第四凸出部组成，低压绕组内部具有容铁芯腔，第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部、第四凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈由高压绕组、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管、从高压套管引出的高压接线排、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面对称分布的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第二凸出部的一部分置入在第二凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，第四凸出部的一部分置入在第四凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙。
本发明的第二实施例中，一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心、套置在铁芯外的低压线圈和高压线圈；其特征在于，所述低压线圈由低压绕组、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管、从低压套管引出的低压接线排、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部、第三凸出部组成，低压绕组内部具有容铁芯腔，第一凸出部、第三凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈由高压绕组、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管、从高压套管引出的高压接线排、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面分布的第一凹槽、第三凹槽、第四凹槽组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔，第一凹槽、第三凹槽、第四凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙；第一凹槽的轴线、第三凹槽的轴线、容低压绕组腔的轴线三者在第一平面内，第三凹槽的轴线与容低压绕组腔的轴线形成第二平面，第一平面与第二平面相互垂直。
本发明的第三实施例中，一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心、套置在铁芯外的低压线圈和高压线圈；其特征在于，所述低压线圈由低压绕组、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管、从低压套管引出的低压接线排、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部、第三凸出部组成，低压绕组内部具有容铁芯腔，第一凸出部、第三凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈由高压绕组、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管、从高压套管引出的高压接线排、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面对称分布的第一凹槽、第三凹槽组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔，第一凹槽、第三凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙。
上述任一实施实例中所述的凸出部是从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧的。
上述任一实施实例中所述的凹槽是从高压绕组上表面的内侧延伸到高压绕组下表面的内侧的。
上述任一实施实例中所述的凸出部都可以是一段。
上述任一实施实例中所述的凸出部，是不连续的。
本发明具有以下主要有益效果：结构合理、简单、易于组装、通用及互换性强、噪声低、使用寿命更长。
附图说明
图1为本发明实施实例1的低压线圈的立体结构示意图。
图2为图1放大的俯视图。
图3为本发明实施实例1的高压线圈的立体结构示意图。
图4为图3放大的俯视图。
图5为本发明实施实例1中铁芯、高低线圈的结合的立体结构示意图。
图6为本发明实施实例2的高压线圈的立体结构示意图。
图7为图6放大的俯视图。
图8为本发明实施实例2中铁芯、高低线圈的结合的俯视图。
图9为本发明实施实例3的低压线圈的立体结构示意图。
图10为本发明实施实例3的高压线圈的俯视图。
图11为本发明实施实例4的低压线圈的立体结构示意图。
图12为本发明实施实例5中铁芯、高低线圈的结合的立体结构示意图。
具体实施方式
实施实例1
请见图1至图5，一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心3、套置在铁芯外的低压线圈1和高压线圈2；其特征在于，所述低压线圈1由低压绕组11、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管14、从低压套管引出的低压接线排15、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部131、第二凸出部132、第三凸出部133、第四凸出部134组成，低压绕组内部具有容铁芯腔12，第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部、第四凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈2由高压绕组21、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管24、从高压套管引出的高压接线排25、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面对称分布的第一凹槽231、第二凹槽232、第三凹槽233、第四凹槽234组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔22，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第二凸出部的一部分置入在第二凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，第四凸出部的一部分置入在第四凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙4。
实施实例2
请见图6至图8，并参考图1至图5，一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心3、套置在铁芯外的低压线圈1和高压线圈2；其特征在于，所述低压线圈1由低压绕组11、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管、从低压套管引出的低压接线排、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部、第三凸出部组成，低压绕组内部具有容铁芯腔，第一凸出部、第三凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈2由高压绕组21、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管24、从高压套管引出的高压接线排25、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面分布的第一凹槽231、第三凹槽233、第四凹槽234组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔22，第一凹槽、第三凹槽、第四凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙4；第一凹槽的轴线、第三凹槽的轴线、容低压绕组腔的轴线三者在第一平面内，第三凹槽的轴线与容低压绕组腔的轴线形成第二平面，第一平面与第二平面相互垂直。
实施实例3
请见图9至图10，并参考图1至图5，一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心3、套置在铁芯外的低压线圈1和高压线圈2；其特征在于，所述低压线圈1由低压绕组11、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管14、从低压套管引出的低压接线排15、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部131、第三凸出部组成133，低压绕组内部具有容铁芯腔12，第一凸出部、第三凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈2由高压绕组21、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管24、从高压套管引出的高压接线排25、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面对称分布的第一凹槽231、第三凹槽233组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔22，第一凹槽、第三凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙。
上述任一实施实例中所述的凸出部是从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧的。
上述任一实施实例中所述的凹槽是从高压绕组上表面的内侧延伸到高压绕组下表面的内侧的。
实施实例4
请见图11，并参考图1至图5，一种智能电网用干式变压器，基本同实施实例3，不同之处在于：第三凸出部133并不是从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧的,而是仅有一段。
同理，实施实例1-3中，凸出部都可以是一段。
上述任一实施实例中，低压线圈是放置在高压线圈的容低压绕组腔中的，铁芯是放置在低压线圈的容铁芯腔中的。
进一步地，上述任一实施实例中所述的凸出部，还可以是不连续的，是呈现一段一段的。
实施实例5
请见图12，并参考图1至图12，一种智能电网用干式变压器，基本同实施实例4，不同之处在于：（1）铁芯3不是圆形而是矩形；（2）容铁芯腔也不是圆形而是矩形；（3）低压线圈1的外形不是圆环柱形而为近似椭圆环柱体形；（4）高压线圈2的外形不是圆环柱形而为近似椭圆环柱体形；（5）低压线圈与高压线圈之间也具有间隙；（6）第三凸出部133不是圆弧柱形而是长方柱形；（7）第三凹槽也不是圆弧柱形而是长方柱形。
上述任一实施实例中，凸出部是全段，一小段，断续的一段段都可实现低压线圈与高压线圈的相对位置固定，且保证两者之间具有间隙，可以节省绝缘层材料，同时，约束低、高压线圈，不需要另外的支、垫物质，使线圈位置相对固定，减小震动噪声，解决了绝缘材料老化问题，可以利用间隙实现空气冷却或强制风冷却，实现较大的过载能力。
本发明中，具有第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部、第四凸出部中的任意一项或一项以上时，凸出部按重量份计,由以下材料构成：高密度聚乙烯：50-70份、氢氧化镁:15-30份、聚甲基硅氧烷:5-10份、聚四氟乙烯:10-15份、纳米二氧化硅:20-30份、马来酸酐接枝聚乙烯:3-5份、环氧树指：20-40份、云母：10-20份；或者凸出部按重量份计,由以下材料构成：高密度聚乙烯：60份、氢氧化镁:20份、聚甲基硅氧烷:7份、聚四氟乙烯:12份、纳米二氧化硅:25份、马来酸酐接枝聚乙烯:4份、环氧树指：30份、云母：15份,达成最优配方；或者凸出部按重量份计,由以下材料构成：高密度聚乙烯：50份、氢氧化镁:15份、聚甲基硅氧烷:5份、聚四氟乙烯:10份、纳米二氧化硅:20份、马来酸酐接枝聚乙烯:3份、环氧树指：20份、云母：10份,达成次优配方；或者凸出部按重量份计,由以下材料构成：高密度聚乙烯：70份、氢氧化镁:30份、聚甲基硅氧烷:10份、聚四氟乙烯:15份、纳米二氧化硅:30份、马来酸酐接枝聚乙烯:5份、环氧树指：40份、云母：20份,达成较优配方；具有上述材料凸出部能达到更优良的耐热老化、耐电压性能。
取上述任一配方的凸出部材料，压成10mm厚度，各取10cm×5cm的样品50件，保持245℃实验温度、连续24小时×30天，经过测试，试验后，（1）样品无目力可见裂纹，（2）样品的面积收缩最大值为2.5%，（3）断裂伸长率变化值最大为5.6%，（4）对每个样品沿长度方面对折，没有发生断裂，（5）耐电压击穿值：最小为42131伏特；对于最优的配方，试验后，（1）样品无目力可见裂纹，（2）样品的面积收缩最大值为1.39%，（3）断裂伸长率变化值最大为3.31%，（4）对每个样品沿长度方面对折，没有发生断裂，（5）耐电压击穿值：最小为45387伏特；对于次优的配方，试验后，（1）样品无目力可见裂纹，（2）样品的面积收缩最大值为1.65%，（3）断裂伸长率变化值最大为3.75%，（4）对每个样品沿长度方面对折，没有发生断裂，（5）耐电压击穿值：最小为44122伏特；对于较优的配方，试验后，（1）样品无目力可见裂纹，（2）样品的面积收缩最大值为2.12%，（3）断裂伸长率变化值最大为4.29%，（4）对每个样品沿长度方面对折，没有发生断裂，（5）耐电压击穿值：最小为43580伏特。
试验的同时，取了凸出部材料为交联聚乙烯的，同样按上述条件做了试验，试验后，（1）每件样品都有目力可见裂纹，（2）样品的面积收缩最大值为17.66%，（3）断裂伸长率变化值最大为16.34%，（4）对每个样品沿长度方面对折，39件发生断裂，（5）耐电压击穿值：最小为18453伏特。
因此，本发明中的凸出部材料达到了理想的耐热老化、耐电压等性能效果。
本发明具有结构合理、简单、易于组装、通用及互换性强、噪声低、不存在高压线圈及低压线圈间的热老化问题，使用寿命更长等优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心、套置在铁芯外的低压线圈和高压线圈；其特征在于，所述低压线圈由低压绕组、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管、从低压套管引出的低压接线排、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部、第四凸出部组成，低压绕组内部具有容铁芯腔，第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部、第四凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈由高压绕组、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管、从高压套管引出的高压接线排、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面对称分布的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽、第四凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第二凸出部的一部分置入在第二凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，第四凸出部的一部分置入在第四凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙。
2.根据权利要求1所述的一种智能电网用干式变压器，其特征在于所述的第二凸出部是从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧的；所述的第四凸出部是从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧的。
3.根据权利要求1所述的一种智能电网用干式变压器，其特征在于所述的第二凹槽是从高压绕组上表面的内侧延伸到高压绕组下表面的内侧的；所述的第四凹槽是从高压绕组上表面的内侧延伸到高压绕组下表面的内侧的。
4.一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心、套置在铁芯外的低压线圈和高压线圈；其特征在于，所述低压线圈由低压绕组、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管、从低压套管引出的低压接线排、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部、第三凸出部组成，低压绕组内部具有容铁芯腔，第一凸出部、第三凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈由高压绕组、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管、从高压套管引出的高压接线排、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面分布的第一凹槽、第三凹槽、第四凹槽组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔，第一凹槽、第三凹槽、第四凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙；第一凹槽的轴线、第三凹槽的轴线、容低压绕组腔的轴线三者在第一平面内，第三凹槽的轴线与容低压绕组腔的轴线形成第二平面，第一平面与第二平面相互垂直。
5.一种智能电网用干式变压器，包含有位于防护箱中的铁心、套置在铁芯外的低压线圈和高压线圈；其特征在于，所述低压线圈由低压绕组、从低压绕组上表面向上延伸的低压套管、从低压套管引出的低压接线排、凸出于低压绕组侧部外表面且沿低压绕组侧部外表面对称分布的第一凸出部、第三凸出部组成，低压绕组内部具有容铁芯腔，第一凸出部、第三凸出部凸出于低压绕组外侧表面的最大长度是一样的，称为第一长度；所述高压线圈由高压绕组、从高压绕组上表面向上延伸的高压套管、从高压套管引出的高压接线排、凹进于高压绕组侧部内表面且沿高压绕组侧部内表面对称分布的第一凹槽、第三凹槽组成，高压绕组内部具有容低压绕组腔，第一凹槽、第三凹槽凹进于高压绕组侧部内表面的最大长度是一样的，称为第二长度；第一长度大于第二长度；高压线圈套置在低压线圈外，且第一凸出部的一部分置入在第一凹槽中，第三凸出部的一部分置入在第三凹槽中，低压绕组与高压绕组之是形成间隙。
6.根据权利要求1至权利要求5任意一项所述的一种智能电网用干式变压器，其特征在于所述的第一凸出部是从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧的。
7.根据权利要求1至权利要求5任意一项所述的一种智能电网用干式变压器，其特征在于所述的第三凸出部是从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧的。
8.根据权利要求1至权利要求5任意一项所述的一种智能电网用干式变压器，其特征在于所述的第一凹槽是从高压绕组上表面的内侧延伸到高压绕组下表面的内侧的。
9.根据权利要求1至权利要求5任意一项所述的一种智能电网用干式变压器，其特征在于所述的第三凹槽是从高压绕组上表面的内侧延伸到高压绕组下表面的内侧的；具有第一凸出部、第二凸出部、第三凸出部、第四凸出部中的任意一项或一项以上时，每个凸出部按重量份计,都由以下材料构成：高密度聚乙烯：50-70份、氢氧化镁:15-30份、聚甲基硅氧烷:5-10份、聚四氟乙烯:10-15份、纳米二氧化硅:20-30份、马来酸酐接枝聚乙烯:3-5份、环氧树指：20-40份、云母：10-20份；或者凸出部按重量份计, 都由以下材料构成：高密度聚乙烯：60份、氢氧化镁:20份、聚甲基硅氧烷:7份、聚四氟乙烯:12份、纳米二氧化硅:25份、马来酸酐接枝聚乙烯:4份、环氧树指：30份、云母：15份；或者凸出部按重量份计, 都由以下材料构成：高密度聚乙烯：50份、氢氧化镁:15份、聚甲基硅氧烷:5份、聚四氟乙烯:10份、纳米二氧化硅:20份、马来酸酐接枝聚乙烯:3份、环氧树指：20份、云母：10份；或者凸出部按重量份计, 都由以下材料构成：高密度聚乙烯：70份、氢氧化镁:30份、聚甲基硅氧烷:10份、聚四氟乙烯:15份、纳米二氧化硅:30份、马来酸酐接枝聚乙烯:5份、环氧树指：40份、云母：20份。
10.根据权利要求1或权利要求4或权利要求5或权利要求9所述的一种智能电网用干式变压器，其特征在于所述的第一凸出部从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧时，中间是有断续的；所述的第三凸出部从低压绕组上表面的外侧延伸到低压绕组下表面的外侧时，中间是有断续的。
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