CN108231379A - 35kV耐高温变压器的绝缘结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种35kV耐高温变压器的绝缘结构，属于变压器技术领域，包括铁芯及设置在铁芯外部的低压线圈和高压线圈，铁芯、低压线圈和高压线圈均浸于绝缘液中，低压线圈和高压线圈的上下端均设有第一端绝缘，第一端绝缘外侧设有第二端绝缘；第一端绝缘由耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘纸板制作而成，第二端绝缘由耐热等级达到105℃的绝缘纸板制作而成，应用耐高温天然酯绝缘液作为绝缘与冷却介质，低压线圈和高压线圈匝绝缘与层间绝缘用耐热等级达到140℃的热改性纸，由此构建了变压器耐高温绝缘系统；突破了油浸式变压器固有的A级耐热等级理论框架束缚，提高了变压器的耐热等级。

Description

35kV耐高温变压器的绝缘结构

技术领域

本发明属于变压器技术领域，更具体地说，是涉及一种35kV耐高温变压器的绝缘结构。

背景技术

变压器发明至今已有130多年的历史，油浸式变压器技术已经相当成熟，相关的理论体系已经成型，材料、绝缘结构与温升限值都已经固化(A级(105℃)耐热等级，线圈平均温升限值为65K/70K，线圈热点温升限值为78K，油顶层温升限值为60K)，技术进步的空间非常有限，所以当前迫切需要创新，打破旧有的理论体系框架束缚，应用新型绝缘材料、构建新型绝缘结构，提高变压器的耐热等级，推动变压器技术向耐高温、小型化与轻量化方面发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种35kV耐高温变压器的绝缘结构，以解决现有技术中存在的耐高温性能差、体积及重量大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种35kV耐高温变压器的绝缘结构，包括铁芯及设置在铁芯外部的线圈，所述线圈包括低压线圈和高压线圈，所述铁芯、低压线圈和高压线圈均浸于绝缘液中，所述低压线圈和高压线圈的上端及下端均设有第一端绝缘，所述第一端绝缘外侧设有第二端绝缘；所述第一端绝缘由耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘纸板制作而成，所述第二端绝缘由耐热等级达到105℃的绝缘纸板制作而成，所述绝缘液为天然酯绝缘液。

进一步地，所述低压线圈和高压线圈的匝与匝之间设有用于绝缘的耐热等级达到140℃的热改性纸，所述低压线圈和高压线圈的层与层之间设有用于绝缘的耐热等级达到140℃的热改性纸。

进一步地，所述低压线圈和高压线圈的层与层之间设有用于散热的撑条帘，所述撑条帘与所述低压线圈或高压线圈的层与层形成若干个纵向油道。

进一步地，所述低压线圈和高压线圈间设有主空道，所述主空道内间隔设有撑条帘和绝缘筒，所述撑条帘和绝缘筒在主空道内间隔排列形成分隔油隙结构。

进一步地，所述撑条帘包括0.25mm厚绝缘纸和多个8mm宽绝缘纸板撑条，所述绝缘纸板撑条并列间隔粘贴在绝缘纸上。

进一步地，所述撑条帘与绝缘筒均为耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘材料。

进一步地，所述高压线圈内侧设有软角环。

进一步地，所述低压线圈和高压线圈之间设置屏蔽层。

进一步地，所述低压线圈和高压线圈高度一致，高度取值范围为≤400mm、401-500mm、501-600mm、601-700mm、701-800mm、801-900mm时，所述撑条帘的厚度对应选取4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、7.5mm、8.5mm。

进一步地，所述低压线圈和高压线圈的平均温升限值为85K，所述低压线圈和高压线圈的热点温升限值为100K，所述绝缘液的顶层油温升限值为90K。

本发明提供的35kV耐高温变压器的绝缘结构的有益效果在于：与现有技术相比，与线圈直接接触的第一端绝缘采用耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘纸板，不与线圈直接接触的第二端绝缘采用耐热等级达到105℃的绝缘纸板，由此构建了变压器耐高温绝缘系统；突破了油浸式变压器固有的A级耐热等级理论框架束缚，提高了变压器的耐热等级。

低压线圈和高压线圈的匝绝缘与层间绝缘用耐热等级达到140℃的热改性纸，低压线圈和高压线圈纵向油道及主空道绝缘用聚芳酰胺绝缘材料制作，应用耐高温天然酯绝缘液作为绝缘与冷却介质，选取了适宜的线圈冷却油道，由此构建了变压器耐高温绝缘系统，本发明可使线圈的平均温升限值达85K、线圈的热点温升限值达100K、绝缘液的顶层油温升限值达90K。利用本发明制作的变压器体积更紧凑、重量大大减小，相对传统的A级(105℃)耐热等级油浸式变压器在体积与重量方面占有显著优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的35kV耐高温变压器的绝缘结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的35kV耐高温变压器绝缘结构中的撑条帘的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

其中，图中各附图标记：

1-铁芯，2-低压线圈，3-高压线圈，4-主空道，5-纵向油道，6-第一端绝缘，7-第二端绝缘，8-软角环，9-屏蔽层，10-绝缘纸，11-绝缘纸板撑条。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本发明提供的35kV耐高温变压器的绝缘结构进行说明。所述35kV耐高温变压器的绝缘结构，包括铁芯1及设置在铁芯1外部的线圈，所述线圈包括低压线圈2和高压线圈3，所述铁芯1、低压线圈2和高压线圈3均浸于绝缘液中，所述低压线圈和高压线圈的上端及下端均设有第一端绝缘6，所述第一端绝缘6外侧设有第二端绝缘7；所述第一端绝缘6由耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘纸板制作而成，所述第二端绝缘7由耐热等级达到105℃的绝缘纸板制作而成。

本发明提供的35kV耐高温变压器的绝缘结构，与现有技术相比，使用天然酯绝缘液作为液体绝缘与冷却介质，在电气性能方面，要优于矿物油变压器，虽然天然酯绝缘液的击穿电压与矿物油不相上下，但由于天然酯绝缘液的介电常数比矿物油的大，更接近于绝缘纸板，所以，在同等条件下，天然酯绝缘液油隙的绝缘裕度比矿物油油隙的绝缘裕度大；与线圈直接接触的第一端绝缘采用耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘纸板，不与线圈直接接触的第二端绝缘采用耐热等级达到105℃的绝缘纸板，低压线圈和高压线圈纵向油道及主空道绝缘用聚芳酰胺绝缘材料制作，选取了适宜的线圈冷却油道，由此构建了变压器耐高温绝缘系统。本发明实施例突破了油浸式变压器固有的A级耐热等级理论框架束缚，提高了变压器的耐热等级。

进一步地，作为本发明提供的35kV耐高温变压器的绝缘结构的一种具体实施方式，所述低压线圈和高压线圈的匝与匝之间设有耐热等级达到140℃的热改性纸；所述低压线圈和高压线圈的层与层之间设有耐热等级达到140℃的热改性纸。热改性纸与普通A级绝缘纸击穿性能相当，但其耐热等级优于油浸式变压器固有的A级耐热等级，而且热改性纸的热稳定性要比普通的绝缘纸更好。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的35kV耐高温变压器的绝缘结构的一种具体实施方式，所述低压线圈和高压线圈的中间可以设有撑条帘，利用撑条帘的中间间隔形成若干个纵向油道5，用于变压器的降温。高压线圈、低压线圈均可以设置形成纵向油道的撑条帘，纵向油道数量按满足散热选取。其中，撑条帘的厚度按表1选取：

表1

进一步地，在本发明的一个具体实施例中，所述低压线圈2和高压线圈3间设有主空道4，所述主空道4内间隔设有撑条帘和绝缘筒，所述撑条帘和绝缘筒在主空道4内间隔排列形成分隔油隙结构。所述低压线圈2的外径侧及所述高压线圈3的内径侧均设有撑条帘，紧靠线圈用于散热的撑条帘厚度按表1选取，其余以满足电场强度为原则进行选取，矿物油变压器中的油隙由于介电常数比绝缘纸板小，所以其电场强度大，是主绝缘的薄弱环节，是需要重点校核的部位。由于天然酯绝缘液的介电常数比矿物油的大，更接近于绝缘纸板，所以，在同等条件下，天然酯绝缘液油隙的绝缘裕度比矿物油油隙的绝缘裕度大。

参见图2、3，所述撑条帘包括0.25mm厚绝缘纸10和多个8mm宽绝缘纸板撑条11，所述绝缘纸板撑条11并列间隔粘贴在绝缘纸10上。可使撑条帘内形成若干个纵向油隙。

其中，所述绝缘纸10、绝缘纸板撑条11及绝缘筒均为耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘材料，借助聚芳酰胺绝缘材料的优良机械韧性、热稳定性、化学兼容性，可使电场分布更均匀的同时，也提高变压器的耐高温性能。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的35kV耐高温变压器的绝缘结构的一种具体实施方式，所述高压线圈3内侧设有软角环8，能够有效改善高压线圈端部的电场分布，缩小了高压线圈和低压线圈之间的绝缘距离；所述低压线圈2和高压线圈3之间设置屏蔽层9，起到阻隔电容传递过电压、消除高次谐波干扰的作用。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的35kV耐高温变压器绝缘结构的一种具体实施方式，所述高压线圈和低压线圈的平均温升限值为85K，所述高压线圈和低压线圈的热点温升限值为100K，所述绝缘液的顶层油温升限值为90K。这一点大大超过常规A级绝缘变压器温升限值(变压器线圈平均温升限值为65K/70K，变压器线圈热点温升限值为78K，顶层油温升限值为60K)的规定。由于提高了变压器线圈的温升，意味着在同等损耗的情况下可以减少散热面积，即可以减少高压线圈和低压线圈内的散热油道，从而减小了高压线圈和低压线圈的尺寸与重量，铁芯尺寸也随之变小，变压器的损耗也相应的变小。另外由于提高了顶层油温升，在同等损耗情况下，变压器散热器的数量得以减少，所以采用本发明绝缘结构的变压器的外形尺寸更小，重量更轻，损耗更低。

综上所述，本发明具有体积小、重量轻、节能环保、安全性高等优点，变压器内线圈的平均温升限值、线圈的热点温升限值及顶层油温升限值均较传统的A级(105℃)耐热等级油浸式变压器有很大提高，满足了耐高温性能的需求；同时在高压线圈和低压线圈的不同部位使用不同的耐高温固体绝缘材料，使用耐高温可自然降解的天然酯绝缘液作为液体绝缘与冷却介质，由此构建了变压器耐高温绝缘系统，提高了变压器耐热等级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：包括铁芯及设置在铁芯外部的线圈，所述线圈包括低压线圈和高压线圈，所述铁芯、低压线圈和高压线圈均浸于绝缘液中，所述低压线圈和高压线圈的上端及下端均设有第一端绝缘，所述第一端绝缘外侧设有第二端绝缘；所述第一端绝缘由耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘纸板制作而成，所述第二端绝缘由耐热等级达到105℃的绝缘纸板制作而成，所述绝缘液为天然酯绝缘液。

2.如权利要求1所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述低压线圈和高压线圈的匝与匝之间设有用于绝缘的耐热等级达到140℃的热改性纸，所述低压线圈和高压线圈的层与层之间设有用于绝缘的耐热等级达到140℃的热改性纸。

3.如权利要求2所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述低压线圈和高压线圈的层与层之间设有用于散热的撑条帘，所述撑条帘与所述低压线圈或高压线圈的层与层形成若干个纵向油道。

4.如权利要求3所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述低压线圈和高压线圈之间设有主空道，所述主空道内间隔设有撑条帘和绝缘筒，所述撑条帘和绝缘筒在主空道内间隔排列形成分隔油隙结构。

5.如权利要求4所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述撑条帘包括0.25mm厚绝缘纸和多个8mm宽绝缘纸板撑条，所述绝缘纸板撑条并列间隔粘贴在绝缘纸上。

6.如权利要求5所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述撑条帘与绝缘筒均为耐热等级达到180℃的聚芳酰胺绝缘材料。

7.如权利要求6所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述高压线圈内侧设有软角环。

8.如权利要求7所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：，所述低压线圈和高压线圈之间设置屏蔽层。

9.如权利要求3-8任一项所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述线圈高度为≤400mm、401-500mm、501-600mm、601-700mm、701-800mm、801-900mm时，所述撑条帘的厚度对应选取4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、7.5mm、8.5mm。

10.如权利要求9所述的35kV耐高温变压器的绝缘结构，其特征在于：所述线圈的平均温升限值为85K，所述线圈的热点温升限值为100K，所述绝缘液的顶层油温升限值为90K。