CN112117107A - 变压器和发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种变压器和发电系统，变压器包括铁芯、第一线圈、第二线圈和引线，第一线圈和第二线圈绕制于铁芯；第一线圈包括第一接线端和第二接线端，引线包括第一线段、第二线段和第三线段，第一线段的第一端连接第一接线端，第一线段的第二端通过第二线段连接第三线段的第一端，第三线段的第二端连接第二接线端；以第一线圈在铁芯的纵切面的绕线走向为正方向，其中，绕线走向以第一接线端为起点；第一线段位于第三线段的反方向一侧。通过将引线的第一线段位于第三线段的反方向一侧，实现调换引线的电流方向，使得引线的电流产生的磁场方向与第一线圈的电流产生的漏磁场方向互逆，实现抑制空间磁场，降低了杂散损耗，可以避免夹件局部过热。

Description

变压器和发电系统

技术领域

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种变压器和发电系统。

背景技术

变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，包括铁芯(或磁芯)和线圈，线圈通过引线进行接线。

随着我国电力行业的飞速发展，发电机组的容量需求越来越大，配套使用的变压器单台容量也不断增大。特大型变压器在设计研发时面临两个重大问题：一是容量大，线圈会产生很强的漏磁场；二是线圈的电流很大，尤其是低压电流高达几万安培，从而引线的电流很大，大电流引线的磁场不容忽视。

而传统的变压器中，线圈的漏磁场与大电流引线的磁场叠加，极易在固定于铁芯外部的夹件处产生较大的杂散损耗，导致夹件局部过热的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以避免夹件局部过热的变压器和发电系统。

一种变压器，包括：铁芯、第一线圈、第二线圈和引线，所述第一线圈和所述第二线圈绕制于所述铁芯；

所述第一线圈包括第一接线端和第二接线端，所述引线包括第一线段、第二线段和第三线段，所述第一线段的第一端连接所述第一接线端，所述第一线段的第二端通过所述第二线段连接所述第三线段的第一端，所述第三线段的第二端连接所述第二接线端；

以所述第一线圈在所述铁芯的纵切面的绕线走向为正方向，其中，所述绕线走向以所述第一接线端为起点；所述第一线段位于所述第三线段的反方向一侧。

在其中一个实施例中，所述第一线圈的电压低于所述第二线圈的电压。

在其中一个实施例中，所述第一线圈靠近所述铁芯，所述第二线圈套于所述第一线圈、沿所述第一线圈的外围绕制。

在其中一个实施例中，所述第一线圈为沿所述铁芯的高度方向双层绕制的绕组，所述第一接线端为里层的接线点，所述第二接线端为外层的接线点。

在其中一个实施例中，所述第一接线端和所述第二接线端均位于所述第一线圈远离地面的一端。

在其中一个实施例中，所述第一接线端、所述第二接线端以及所述引线位于所述铁芯的同一侧。

在其中一个实施例中，所述第一线段和所述第三线段均由相互垂直的两条线组成，所述第一线段的第二端位于对应第一端的反方向一侧，所述第三线段的第二端位于对应第一端的反方向一侧。

在其中一个实施例中，上述变压器还包括夹件，所述夹件固定于所述铁芯的表面，且位于所述铁芯和所述引线之间。

在其中一个实施例中，上述变压器还包括绝缘件，所述绝缘件设置于所述夹件和所述铁芯之间。

上述变压器，以第一线圈的第一接线端为起点、在铁芯的平面上的绕线走向为正方向，通过将引线的第一线段位于第三线段的反方向一侧，实现调换引线的电流方向，使得引线的电流产生的磁场方向与第一线圈的电流产生的漏磁场方向互逆，实现抑制空间磁场，降低了杂散损耗，可以避免夹件局部过热。

一种发电系统，包括发电机组和上述的变压器，所述变压器连接所述发电机组。

上述发电系统，由于采用的上述变压器，同理，可以避免变压器的夹件局部过热，降低杂散损耗，提高发电系统的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为常规的变压器线圈引线设计方式的示意图；

图2为图1中线圈引线设计方式的磁场分布示意图；

图3为一实施例中变压器的结构示意图；

图4为一实施例中变压器的磁场分布示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一线圈称为第二线圈，且类似地，可将第二线圈称为第一线圈。第一线圈和第二线圈两者都是线圈，但其不是同一线圈。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

正如背景技术所述，目前传统使用的变压器有夹件局部过热的问题，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于：以低压线圈的引线为例，如图1所示，首端a引线3与低压线圈5的接点11连接，尾端x引线2与低压线圈5的接点10连接；以低压线圈5所绕的铁芯4的芯柱为中心，首端a引线3所在的一边为左方向、尾端x引线2所在的一边为右方向，低压线圈5的绕线走向为从左往右，比如以接点11为起点，则绕线走向为往右方向围绕芯柱绕圈。以接点11为出电流点、接点10为入电流点的情况为例，如图2所示，线圈的漏磁通方向S1为往上走，穿过引线的平面指向铁芯4的上部夹件1，而引线的电流方向S3为从首端a引线3到尾端x引线2，对应产生的磁通方向S2为穿过引线的平面指向上部夹件1。从而，线圈的漏磁场方向与引线的磁场方向一致，相互叠加，强化了空间磁场，使得在上部夹件1处产生较大的杂散损耗，导致夹件局部过热。

基于以上原因，本发明提供了一种可以避免夹件局部过热的方案。

参考图3，在一个实施例中，提供了一种变压器，包括：铁芯110、第一线圈120、第二线圈130和引线，第一线圈120和第二线圈130绕制于铁芯110。其中，第一线圈120和第二线圈130分别为低压线圈和高压线圈；比如，第一线圈120为低压线圈，则第二线圈130为高压线圈；或者第一线圈120为高压线圈，则第二线圈130为低压线圈。

第一线圈120包括第一接线端T1和第二接线端T2。其中，第一接线端T1和第二接线端T2分别为第一线圈120的入电流点和出电流点；若电流从第一接线端T1入，如图3，则第一接线端T1为入电流点，第二接线端T2为出电流点，若电流从第二接线端T2入，则第二接线端T2为入电流点，第一接线端T1为出电流点。引线连接第一线圈120。具体地，引线包括第一线段141、第二线段142和第三线段143；第一线段141的第一端连接第一接线端T1，第一线段141的第二端通过第二线段142连接第三线段143的第一端，第三线段143的第二端连接第二接线端T2。

以第一线圈120在铁芯110的纵切面的绕线走向为正方向，其中，绕线走向以第一接线端T1为起点。其中，铁芯110包括用于缠绕线圈的芯柱、芯柱两旁且与芯柱平行的旁柱、连接芯柱与旁柱的上铁轭和下铁轭，铁芯的纵切面为旁柱和芯柱所在的、沿铁芯110的高度方向延伸的面。第一线段141位于第三线段143的反方向一侧，即，第一线段141和第三线段143在铁芯110的纵切面上的投影为第一线段141位于第三线段143的反方向，从而以第一线段141的第一端为起点、第三线段143的第二端为终点，引线在铁芯110的纵切面上投影的线路拐变方向为从反方向到正方向。

以铁芯110的纵切面为分界，铁芯110分为正面和背面，面向铁芯的一面为正面，另一面为背面。以图3中面向铁芯的正面右方向为正方向Z为例，即，第一线圈120的绕线走向为以第一接线端T1为起点、从左往右围绕芯柱绕圈；第一线段141在第三线段的左边，以第一接线端T1连接的第一线段141的第一端为起点，第三线段143的第二端为终点，引线的线路拐变方向为从左往右，从而在纵切面上的投影方向来看，以第一接线端T1为起始点，绕线方向与引线的线路拐变方向同向。若第一接线端T1为入电流点、第二接线端T2为出电流点，按照Z方向的绕线走向，则如图4所示，第一线圈120的漏磁通方向为往远离地面的上方向走，穿过引线的平面指向铁芯110一侧，而引线的电流方向为从第三线段143到第一线段141，对应产生的磁通方向为穿过引线的平面背离铁芯110。同理，若第一接线端T1为出电流点、第二接线端T2为入电流点，按照Z方向的绕线走向，则第一线圈120的漏磁通方向为往朝向地面的下方向走，穿过引线的平面背离铁芯110，而引线的电流方向为从第一线段141到第三线段143，对应产生的磁通方向为朝向铁芯110一侧。如此，通过使引线在铁芯110的纵切面上投影的线路拐变方向与第一线段141所连接的第一接线端T1的绕线方向同向，相比于图1的传统变压器，交换了首端a引线和尾端x引线的引出方向，从而改变引线的电流方向，使第一线圈120的漏磁场方向与引线的磁场方向互逆，实现抑制空间磁场。

上述变压器，以第一线圈120的第一接线端T1为起点、在铁芯110的平面上的绕线走向为正方向，通过将引线的第一线段141位于第三线段143的反方向一侧，实现调换引线的电流方向，使得引线的电流产生的磁场方向与第一线圈120的电流产生的漏磁场方向互逆，实现抑制空间磁场，降低了杂散损耗，可以避免夹件局部过热。

在其中一个实施例中，第一线圈120的电压低于第二线圈130的电压。即，第一线圈120为变压器的低压线圈，第二线圈130为变压器的高压线圈，从而引线为低压线圈的引线。变压器中，低压线圈的电流比较大，尤其是容量大的变压器，低压线圈的电流高达几万安培，因此，低压线圈的引线电流比较大，产生的磁场大，更容易出现引线电流的磁场与低压线圈的漏磁场叠加造成夹件局部过热。通过设置低压线圈的引线的第一线段141位于第三线段143的反方向一侧，使得引线的大电流产生的磁场方向与低压线圈的电流产生的漏磁场方向互逆，实现抑制空间磁场，降低了杂散损耗，可以有效避免夹件局部过热。

可以理解，在其他实施例中，高压线圈也可以连接引线，高压线圈连接的引线相对于高压线圈的位置设置与第一线圈连接的引线相对于低压线圈的位置设置相同，在此不做赘述。比如，高压线圈的第一接线端连接高压线圈的引线的第一线段，高压线圈的第二接线端连接高压线圈的引线的第三线段，以高压线圈的第一接线端在铁芯的纵切面上的绕线方向为正方向，高压线圈的引线的第一线段位于第三线段的反方向。

在其中一个实施例中，第一线圈120靠近铁芯110，第二线圈130套于第一线圈120、沿第一线圈120的外围绕制。具体地，第一线圈120为低压线圈，第二线圈130为高压线圈，从而低压的线圈相较于高压的线圈更靠近铁芯110，位于内侧，高压的线圈更远离铁芯，位于外侧。如此，使得低压电压低、大电流的线圈可以靠近铁芯110采用内置，符合从内到外按电压高低顺序排列的设计原则，布置更方便。

在其中一个实施例中，第一线圈120为沿铁芯110的高度方向双层绕制的绕组，第一接线端T1为里层的接线点，第二接线端T2为外层的接线点。双层绕制的第一线圈120，其绕组的线匝以铁芯110在高度方向的一端为起始点，沿铁芯110的高度方向依次排列连续绕制至铁芯110的另一端，然后从另一端再依次排列绕回开始的一端，形成由靠近铁芯110的里层和远离铁芯110的外层组成的双层绕组结构，绕线简单。

在其中一个实施例中，第一接线端T1和第二接线端T2均位于第一线圈120远离地面的一端。具体地，第一接线端T1位于第一线圈120绕制的起始点，第二接线端T2位于第一线圈120绕制的结束点；从铁芯110远离地面的一端为起始点开始绕制，绕至铁芯110朝向地面的一端之后再绕远离地面的一端，即绕线的起始点和结束点均位于远离地面的一端，使第一接线端T1和第二接线端T2均位于第一线圈120远离地面的一端，从而连接的引线位于铁芯110和第一线圈120远离地面的一端，空间设置更合理。

在其中一个实施例中，第一接线端T1、第二接线端T2以及引线位于铁芯110的同一侧。具体地，以铁芯110的纵切面为分界，铁芯110分为正面和背面，第一接线端T1、第二接线端T2以及引线均位于铁芯10的正面或背面。例如图3所示，面向铁芯110的一面为正面，第一接线端T1、第二接线端T2以及引线位于铁芯110的正面。将第一接线端T1、第二接线端T2以及引线放置于铁芯110的同一侧，引线不需要横跨在铁芯110的两侧，布线方便，结构简单。

在其中一个实施例中，第一线段141和第三线段143均由相互垂直的两条线组成。第一线段141的第二端位于对应第一端的反方向一侧，具体是第一线段141的第二端位于第一线段141的第一端的反方向一侧；第三线段143的第二端位于对应第一端的反方向一侧，具体是第三线段143的第二端位于第三线段143的第一端的反方向一侧。

第一线段141的第二端位于对应第一端的反方向一侧，从而以第一线段141的第一端为起点、第一线段141的第二端为终点，第一线段141在铁芯110的纵切面上投影的线路走向与第一接线端T1为起点的绕线走向相反。同理，以第三线段143的第一端为起点、第三线段143的第二端为终点，第三线段143在铁芯110的纵切面上投影的线路走向与第一接线端T1为起点的绕线走向相反。

通过采用相互垂直的两条线段组成的第一线段141和第三线段143,引线的线路有拐变，可以适当增大引线所围成范围的面积。例如图3所示，第一线段141在铁芯110的纵切面上的投影为“7”字形图案，第三线段143在铁芯110的纵切面上的投影为反向的“7”字形图案，对应地，第二线段142为门框形。可以理解，第一线段141还可以是“L”形，第三线段143可以为反向的“L”形，对应地，第二线段142可以为“一”字形。

第一线段141、第二线段142和第三线段143的形状不限于此，在其他实施例中，还可以为其他形状的线段，从而引线还可以为其他形状。比如，第一线段141、第二线段142和第三线段143可以为圆弧形；或者第一线段141和第三线段143可以为“1”字形，对应地，第二线段142为“一”字形。

在其中一个实施例中，参考图3，上述变压器还包括夹件150，夹件150固定于铁芯110的表面，且位于铁芯110和引线之间。具体地，以铁芯110的纵切面为分界，铁芯110分为正面和背面，夹件150位于铁芯110的正面或背面。若引线位于铁芯110的正面，对应地，夹件150位于铁芯110的正面；若引线位于铁芯110的背面，对应地，夹件150位于铁芯110的背面。具体地，夹件150用于夹紧铁芯110。

如图3所示，第一接线端T1为起点的绕线走向为正方向Z，即以第一接线端T1为起点、往右围绕芯柱绕圈；第一接线端T1为入电流点、第二接线端T2为出电流点，按照Z方向的绕线走向，如图4所示，第一线圈120的漏磁通方向为往远离地面的上方向走，穿过引线的平面指向夹件150，而引线的电流方向为从第三线段143到第一线段141，对应产生的磁通方向为穿过引线的平面背离夹件150。从而，引线的电流产生的磁场方向与第一线圈120的电流产生的漏磁场方向互逆，可以抑制夹件150处的空间磁场，降低了杂散损耗，从而避免夹件150局部过热。

在其中一个实施例中，上述变压器还包括绝缘件(图未示)，绝缘件设置于夹件150和铁芯110之间。通过在夹件150和铁芯110之间设置绝缘件，实现绝缘，安全性好。

在一个实施例中，提供了一种发电系统，包括发电机组和前述的变压器，变压器连接发电机组。变压器将发电机组输出的电压进行变压后输出。具体地，变压器的输入侧连接发电机组，变压器的输出侧连接电网，用于将发电机组的电压转换后输出至电网以供用户使用。比如，若变压器为升压变压器，低压的第一线圈120为变压器的输入侧，高压的第二线圈130为变压器的输出侧；若变压器为降压变压器，低压的第一线圈120为变压器的输出侧，高压的第二线圈130为变压器的输入侧。

上述发电系统，由于采用的前述变压器，同理，可以避免变压器的夹件局部过热，降低杂散损耗，提高发电系统的性能。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变压器，其特征在于，包括：铁芯、第一线圈、第二线圈和引线，所述第一线圈和所述第二线圈绕制于所述铁芯；

所述第一线圈包括第一接线端和第二接线端，所述引线包括第一线段、第二线段和第三线段，所述第一线段的第一端连接所述第一接线端，所述第一线段的第二端通过所述第二线段连接所述第三线段的第一端，所述第三线段的第二端连接所述第二接线端；

以所述第一线圈在所述铁芯的纵切面的绕线走向为正方向，其中，所述绕线走向以所述第一接线端为起点；所述第一线段位于所述第三线段的反方向一侧。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈的电压低于所述第二线圈的电压。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈靠近所述铁芯，所述第二线圈套于所述第一线圈、沿所述第一线圈的外围绕制。

4.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一线圈为沿所述铁芯的高度方向双层绕制的绕组，所述第一接线端为里层的接线点，所述第二接线端为外层的接线点。

5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于，所述第一接线端和所述第二接线端均位于所述第一线圈远离地面的一端。

6.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一接线端、所述第二接线端以及所述引线位于所述铁芯的同一侧。

7.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，所述第一线段和所述第三线段均由相互垂直的两条线组成，所述第一线段的第二端位于对应第一端的反方向一侧，所述第三线段的第二端位于对应第一端的反方向一侧。

8.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于，还包括夹件，所述夹件固定于所述铁芯的表面，且位于所述铁芯和所述引线之间。

9.根据权利要求8所述的变压器，其特征在于，还包括绝缘件，所述绝缘件设置于所述夹件和所述铁芯之间。

10.一种发电系统，其特征在于，包括发电机组和根据权利要求1-9中任一项所述的变压器，所述变压器连接所述发电机组。

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