CN107464677B - 绝缘灌封单相高压升压变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明绝缘灌封单相高压升压变压器包括初级线圈、次级线圈、铁芯，在初级线圈和铁芯之间或次级线圈和铁芯之间并联高压电容器。该高压电容器满足条件：铁芯对初级的总电容和铁芯对次级的总电容之比等于变压器次级线圈对铁芯的耐压和初级线圈对铁芯的耐压之比。本发明在保证初级对铁芯绝缘和次级对铁芯绝缘的绝缘裕度的基础上，可以避免过度设计，从而降低设计成本，使得在对变压器做次级对初级的耐压测试时，次级对铁芯的电压和初级对铁芯的电压都在相应绝缘的耐压范围内。
Description
【技术领域】
本发明涉及高压设备领域，尤其是涉及一种绝缘灌封单相高压升压变压器绝缘技术。
【背景技术】
绝缘灌封单相高压升压变压器是一种特殊结构的干式变压器，主要应用于多种高压设备与高压仪器。变压器的绝缘测试需要做电介质强度试验(亦称耐压测试)。
在对变压器做次级对初级的耐压测试时，绝缘灌封单相高压升压变压器初级对铁芯、次级对铁芯的电压分布由阻抗分配决定，变压器的绝缘介质要满足长期工作的条件，选用固体绝缘材料的直流阻抗要远大于容抗，因此，可以认为变压器初级对铁芯的电压和次级对铁芯的电压之比与初级对铁芯的电容和次级对铁芯的电容之比成反比。
一般情况下，对于绝缘灌封单相高压升压变压器，初级电压较低，选用骨架的绝缘厚度较薄；次级电压远高于初级电压，选用骨架的绝缘厚度较厚；对于绝缘灌封单相高压升压变压器，灌封的固体绝缘材料和骨架绝缘材料的介电常数远高于空气，铁芯对初级的电容和铁芯对次级的电容都比较稳定；同时，铁芯对初级的电容和铁芯对次级的电容之比不等于变压器次级对铁芯的耐压和初级对铁芯的耐压之比。
从变压器的绝缘设计的角度来说，变压器次级对初级的耐压略小于次级对铁芯的耐压和初级对铁芯的耐压之和时，设计成本较低。
现有绝缘灌封单相高压升压变压器设计，没有考虑变压器内部绝缘铁芯和初、次级之间的绝缘分配，设计满足要求时，至少是初级对铁芯的绝缘或次级对铁芯的绝缘之一是过度设计，成本较高，变压器较笨重；设计不合理时，初级对铁芯的绝缘或次级对铁芯的绝缘之一绝缘不够，经常在测试或使用中损坏。
因此，提供一种设计合理、成本低的绝缘灌封单相高压升压变压器。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种设计合理、成本较低的绝缘灌封单相高压升压变压器。
为实现本发明目的，提供以下技术方案：
提供一种绝缘灌封单相高压升压变压器，其包括初级线圈、次级线圈、铁芯，在初级线圈和铁芯之间或次级线圈和铁芯之间并联高压电容器进行均压。优选的，考虑到初级电压较低，初级和铁芯之间的耐压设计一般相对较弱，高压电容器一般并联在初级和铁芯之间。
次级线圈和初级线圈之间出现威胁绝缘的高电压时，在变压器的绝缘结构和绝缘材料限定的情况下，本发明在初级线圈和铁芯之间或次级线圈和铁芯之间并联高压电容器，可使得绝缘材料的电应力最小。
优选的，高压电容器满足条件：铁芯对初级的总电容和铁芯对次级的总电容之比等于变压器次级线圈对铁芯的耐压和初级线圈对铁芯的耐压之比。
若初级线圈对铁芯之间的电容C1，次级线圈对铁芯之间的电容C2，初级线圈对铁芯之间的耐压为U10，次级线圈对铁芯之间的耐压为U20，在初级线圈和铁芯之间并联耐压足够的高压电容器C10进行均压，则C10满足条件：(C1+C10)/C2＝U20/U10。
优选的，若初级线圈/次级线圈之间的电介质强度测试电压为U12，铁芯对初级线圈的电压为：U11＝C2*U12/(C1+C2+C10)，铁芯对次级线圈的电压为：U21＝(C1+C10)*U12/(C1+C2+C10)。
对比现有技术，本发明具有以下优点：
现有绝缘灌封单相高压升压变压器设计，没有考虑变压器内部绝缘铁芯和初、次级之间的绝缘分配，设计满足要求时，至少是初级对铁芯的绝缘或次级对铁芯的绝缘之一是过度设计，成本较高，变压器较笨重；设计不合理时，初级对铁芯的绝缘或次级对铁芯的绝缘之一绝缘不够，经常在测试或使用中损坏。采用本发明后，在保证初级对铁芯绝缘和次级对铁芯绝缘的绝缘裕度基础上，可以避免过度设计，从而降低设计成本。对于绝缘灌封单相高压升压变压器，在次级对铁芯的耐压和初级对铁芯的耐压之和略大于要求的变压器次级对初级的耐压的情况下，本发明正是考虑采用均压技术，使得在对变压器做次级对初级的耐压测试时，次级对铁芯的电压和初级对铁芯的电压都在相应绝缘的耐压范围内。
【附图说明】
图1是本发明涉及的绝缘灌封单相高压升压变压器结构示意图；
图2是本发明实施例电路原理图。
【具体实施方式】
请参阅图1，本发明涉及的绝缘灌封单相高压升压变压器结构示意图，为了便于理解，在描述具体的实施例之前，先通过图1对本发明绝缘灌封单相高压升压变压器的原理进行描述。该绝缘灌封单相高压升压变压器的铁芯150和初级线圈120(低压绕组)、次级线圈140(高压绕组)都被固封于塑胶外壳130内的环氧树脂110中。
请结合参阅图1和图2，图2中高压电容器C10并联在初级线圈120(图中L1)和铁芯150之间，目前优选的一个实施例是：图1所示结构的绝缘灌封单相高压升压变压器，初级输入电压U1＝220V～，次级输出电压U2＝9000V～，初级线圈120对铁芯150之间的电容C1为73pF，次级线圈140(图中L2)对铁芯150之间的电容C2为78pF，在初级线圈120和铁芯150之间并联耐压足够的高压电容器C10进行均压。初级线圈/次级线圈之间的电介质强度测试电压为U12＝23000V～。初级线圈120对铁芯150之间的耐压为U10＝6000V～，次级线圈140对铁芯150之间的耐压为U20＝22500V～。C10满足条件：
(C1+C10)/C2＝U20/U10＝22500/6000。
C10＝C2*U20/U10-C1
＝C2*22500/6000-C1
＝78*22500/6000–73
＝219.5pF，
C10电容器选取220pF，20KVDC超高压瓷介电容器。
实施例如未采用高压电容器C10进行均压，当进行初级线圈/次级线圈之间的测试电压U12为23000V～的电介质强度测试时，铁芯150对初级线圈120的电压为：
U11＝C2*U12/(C1+C2)
＝78*23000/(78+73)
＝11881V～，
远高于初级线圈120对铁芯150之间的耐压U10，将被击穿；在初级线圈120对铁芯150的绝缘击穿前，铁芯对次级线圈140的电压为：
U21＝C1*U12/(C1+C2)
＝73*23000/(78+73)
＝11119V～，
低于次级线圈140对铁芯150之间的耐压U20，不击穿；但在初级线圈120对铁芯150的绝缘击穿后，铁芯150对次级线圈140的电压变为23000V～，高于次级线圈140对铁芯150之间的耐压U20，将可能被击穿。
当实施例按图2采用高压电容器C10时，进行初级线圈/次级线圈之间的测试电压U12＝23000V～的电介质强度测试时，铁芯150对初级线圈120的电压为：
U11＝C2*U12/(C1+C2+C10)
＝78*23000/(78+73+220)
＝4836V～，
低于初级线圈120对铁芯150之间的耐压U10，有较大绝缘裕度；铁芯对次级线圈140的电压为：
U21＝(C1+C10)*U12/(C1+C2+C10)
＝(73+220)*23000/(78+73+220)
＝18165V～，
低于次级对铁芯之间的耐压U20，有较大绝缘裕度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.一种绝缘灌封单相高压升压变压器，其包括初级线圈、次级线圈、铁芯、塑胶外壳，所述初级线圈、次级线圈、铁芯置于所述塑胶外壳中，其特征在于，在初级线圈和铁芯之间并联高压电容器，该高压电容器满足条件：铁芯对初级的总电容和铁芯对次级的总电容之比等于变压器次级线圈对铁芯的耐压和初级线圈对铁芯的耐压之比，初级线圈对铁芯之间的电容C1，次级线圈对铁芯之间的电容C2，初级线圈对铁芯之间的耐压为U10，次级线圈对铁芯之间的耐压为U20，在初级线圈和铁芯之间并联耐压足够的高压电容器C10进行均压，则C10满足条件：(C1+C10)/C2 = U20/U10。
2.如权利要求1所述的绝缘灌封单相高压升压变压器，其特征在于，初级线圈/次级线圈之间的电介质强度测试电压为U12，铁芯对初级线圈的电压为：U11=C2*U12/(C1+C2+C10)，铁芯对次级线圈的电压为：U21=（C1+C10)*U12/(C1+C2+C10)。
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