CN113056801B - 用于干式变压器的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

在一些实施方式中，提供了用于沿着干式变压器的顶部或者底部连接干式变压器的多个高压线圈的连接条。连接条包括：(1)具有多个开口的电绝缘体，每个开口的大小被设置成接纳变压器的高压端子中的至少一个；(2)电绝缘体内的电连接通路，该电连接通路被配置成在变压器的多个高压线圈之间产生预定电连接；(3)外部连接器端子，该外部连接器端子被嵌入在电绝缘体内并且从电绝缘体延伸，外部连接器端子连接至电连接通路；以及(4)接地屏蔽件，该接地屏蔽件被嵌入在电绝缘体内并且被配置成屏蔽变压器的每个高压线圈的高压端子。提供了许多其他方面。

Description

用于干式变压器的方法、装置和系统
技术领域
本申请总体上涉及用于电力分配的变压器，并且更特别地涉及用于干式变压器的方法、装置和系统。
背景技术
变压器被用于在电力分配期间增加或降低电压水平。为了以长距离传输电力，可以使用变压器来升高电压并且减小所传输的电力的电流。减小的电流水平减小了来自用于传输电力的电缆的电阻性功率损耗。当功率要被消耗时，可以采用变压器降低电力的电压水平，并且将电力的电流增加至最终用户要求的水平。
可以采用的一种类型的变压器是干式可浸没变压器，例如，如在美国专利第8,614,614号中所描述的。这样的变压器可以在地下、城市中等使用，并且可以被设计为耐受恶劣的环境，例如水暴露、潮湿、污染等。需要用于可浸没和其他干式变压器的改进的方法、装置和系统。
发明内容
在一些实施方式中，提供了一种用于沿着干式变压器的顶部或者底部的连接干式变压器多个高压线圈的连接条，该连接条包括：(1)电绝缘体，该电绝缘体的大小被设置成跨变压器的多个高压线圈的高压端子延伸，电绝缘体具有延伸至电绝缘体内的多个开口，每个开口的大小被设置成接纳变压器的高压线圈中的相应高压线圈的高压端子中的至少一个；(2)在电绝缘体内的电连接通路，电连接通路在多个开口之间延伸并且被配置成在变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；(3)外部连接器端子，该外部连接器端子被嵌入在电绝缘体内并且从电绝缘体延伸，外部连接器端子连接至电连接通路；以及(4)接地屏蔽件，该接地屏蔽件被嵌入在电绝缘体内并且被配置成屏蔽变压器的每个高压线圈的高压端子。
在一些实施方式中，一种干式变压器，包括：(1)多个高压线圈，每个高压线圈包括位于高压线圈顶部或者底部的两个高压端子；(2)连接条，该连接条被定位成跨多个高压线圈延伸，连接条包括：(3)电绝缘体，该电绝缘体的大小被设置成跨变压器的高压线圈的高压端子延伸，电绝缘体具有延伸至该电绝缘体的多个开口，每个开口的大小被设置为接纳变压器的高压线圈中的相应高压线圈的高压端子中的至少一个；(4)在电绝缘体内的电连接通路，该电连接通路在多个开口内的高压端子之间延伸以在变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；以及(5)外部连接器端子，该外部连接器端子被嵌入在电绝缘体内并且从电绝缘体延伸，外部连接器端子连接至电连接通路。
在一些实施方式中，提供了一种形成干式变压器的方法。方法包括：(1)提供多个高压线圈，每个高压线圈包括位于高压线圈顶部或者底部的两个高压端子；(2)提供连接条，连接条包括(a)电绝缘体，该电绝缘体的大小被设置成跨变压器的高压线圈的高压端子延伸，电绝缘体具有延伸至该电绝缘体中的多个开口，每个开口的大小被设置为接纳变压器的高压线圈中的相应高压线圈的至少一个高压端子；(b)在电绝缘体内的电连接通路，电连接通路在多个开口内的高压端子之间延伸以在变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；以及(c)外部连接器端子，外部连接器端子被嵌入在电绝缘体内并且从电绝缘体延伸，外部连接器端子连接至电连接通路。方法还包括(3)将连接条定位成使得每个高压线圈的每个高压端子位于电绝缘体中的多个开口的相应开口内；以及(4)将每个高压线圈的每个高压端子耦接至电连接通路。
在一些实施方式中，提供一种形成连接条的方法，连接条用于沿着干式变压器的顶部或者底部连接干式变压器的多个高压线圈。方法包括：(1)形成电绝缘体，该电绝缘体的大小被设置为跨变压器的多个高压线圈的高压端子延伸，电绝缘体有延伸至该电绝缘体中的多个开口，每个开口的大小被设置为接纳变压器的高压线圈中的相应高压线圈的高压端子中的至少一个；(2)在电绝缘体内形成电连接通路，电连接通路在多个开口之间延伸并且被配置成在变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；(3)形成外部连接器端子，外部连接器端子被嵌入在电绝缘体内并且从电绝缘体延伸，外部连接器端子连接至电连接通路；以及(4)形成接地屏蔽件，接地屏蔽件被嵌入在电绝缘体内并且被配置成屏蔽变压器的每个高压线圈的高压端子。
根据通过许多示例实施方式和实现方式说明以下详细描述，本公开内容的其他方面、特征和优点将显而易见。本公开内容还可以具有其他不同的实施方式，并且可以在各个方面修改本公开内容的若干细节。因此，附图和说明书本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。附图不一定按比例绘制。
附图说明
图1A是根据本文提供的实施方式的可浸没干式变压器的侧视透视图。
图1B是根据本文提供的实施方式的芯的侧视图。
图1C是沿着图1B中的线1C-1C截取的图1B的芯的截面图。
图2A和2B分别是本文提供的连接条的第一示例实施方式的俯视透视图和仰视透视图。
图2C是本文提供的图2A至图2B的连接条的第一示例实施方式的另一俯视透视图。
图3A和图3B分别是本文提供的图2A至图2C的连接条的示例实施方式的侧视图和俯视图。
图3C是图3A至图3B的连接条的替选实施方式的侧视图，在该替选实施方式中开口不是锥形的。
图3D是图3A至图3B的连接条的另一替选实施方式的侧视图，在该另一替选实施方式中每个高压端子位于不同的开口中。
图4A和图4B是根据本文实施方式的被配置成提供第一三角形连接的连接条的俯视示意图。
图4C和图4D是根据本文实施方式的被配置成提供第二三角形连接的连接条的俯视示意图。
图5A和5B是根据本文实施方式的被配置成提供第一星形连接的连接条的俯视示意图。
图6是根据本文实施方式的被配置成提供串联连接的高压线圈(例如，单相)的连接条的俯视示意图。
图7A是本文提供的采用连接条的三相可浸没干式变压器的示例实施方式的侧视示意图。
图7B是本文提供的三相可浸没干式变压器的示例实施方式的侧视示意图，该示例实施方式采用具有用于每个高压端子的开口的连接条。
图7C是本文提供的采用连接条的三相可浸没干式变压器的替选示例实施方式的侧视示意图。
图8A和图8B是本文提供的三相可浸没干式变压器的另一示例实施方式的侧视示意图，该另一示例实施方式在变压器的底部采用连接条。
图9是本文提供的三相可浸没干式变压器的另一示例实施方式的侧视示意图，该另一实施方式采用连接条并且包括在高压端子上的可选线圈抽头。
具体实施方式
如上所述，可浸没干式变压器可以在地下和/或在可能使变压器暴露于水、湿气、污染物等的其他环境中采用。这样的变压器通常被连接以传输多相电力，例如两相、三相或更多相。常见三相配置包括，例如，三角形连接变压器和星形连接变压器。
用于可浸没干式变压器的传统三角形连接形成在变压器的前侧。例如，变压器的每个高压线圈可以具有从变压器的前侧突出两个高压端子，并且可以将多个线缆(例如，三个)固定至突出的端子以在高压线圈之间形成三角形连接。可以使用突出的外部高压端子类似地创建星形或者其他连接。
在变压器的前侧使用高压端子和线缆连接增加了变压器的占用面积(footprint)。例如，三角形连接的变压器的端子和线缆可以是变压器最(横向)外部的特征。如果这样的变压器受到无论来自外部对象还是维护人员等的侧面撞击，高压端子和/或线缆可能损坏。可能导致对变压器的功能的损坏，例如，对高压端子、变压器或线缆的绝缘等的损坏。对线缆和/或变压器绝缘的损坏可能使变压器附近的个体暴露于潜在致命的电压和/或电流。
根据本文所描述的一个或更多个实施方式，提供了可浸没干式变压器，这些变压器具有位于变压器上方或者下方而不是在变压器的前侧的高压端子。在一些实施方式中，通过使用位于变压器顶部或下方的连接条、例如以三角形或者星形配置来连接可浸没干式变压器的高压线圈。连接条代替了对多个单独电缆的需要并且将变压器的高压端子之间的连接从变压器的前侧移动至变压器的顶侧或者下方。连接条可以由绝缘材料(例如环氧树脂)形成，绝缘材料保护高压线圈之间的电连接不受外部环境(包括撞击)影响和/或将高压线圈之间的电连接与外部环境隔离。同样地，维护人员或其他人员与线圈的高压端子之间的电连接隔离或得到保护不受线圈的高压端子之间的电连接影响。
将高压端子放置在变压器上方或者下方以及使用连接条来创建多个线圈连接(例如，三角形连接和/或星形连接)，减少了变压器的总体占用面积。变压器较不易受到来自侧面撞击的损坏，并且对维护人员更安全。因为通过消除前侧高压端子简化了对变压器的屏蔽，所以还可以降低制造成本。
图1A是根据本文提供的实施方式的可浸没干式变压器100的侧视透视图。所示的变压器100是三相变压器，但是在其他实施方式中，可以采用具有不同数目的相(例如，单相、两相、四相、五相等)的变压器。
变压器100包括芯102。图1B是芯102的侧视图，图1C是沿着图1B中的线1C-1C截取的芯102的截面图。芯102可以是实心芯或者由多片芯材料形成的芯。示例芯材料包括铁、钢、非晶体钢或其他非晶体金属、硅钢合金、羰基铁、铁氧体陶瓷、上述材料中的一种或更多种的层压层等。
如图1B所示，芯102包括芯柱104a、104b和104c。在一些实施方式中，在变压器100内，每个芯柱104a、104b和104c由可以同心的低压线圈106a至106c以及同心的高压线圈108a至108c包围。注意，线圈也可以被称为绕组。低电压线圈106a至106c可以与芯102以及与高压线圈108a至108c电隔离。例如，低压线圈106a至106c可以被诸如树脂(未示出)的绝缘材料包围，并且高电压线圈108a至108c可以在高压线圈108a至108c的两侧具有绝缘材料(例如，树脂)和屏蔽(未示出)。在一些实施方式中，芯102(芯柱104a至104c)与低压线圈106a至106c之间的第一空间110可以具有空气、水或者两者。类似地，低压线圈106a至106c和高压线圈108a至108c之间的第二空间112可以具有空气、水或者两者。示例绝缘材料包括固体绝缘，例如环氧树脂、聚氨酯、聚酯、硅树脂等。示例环氧树脂是诸如聚丁二烯的合成橡胶，例如，从明尼苏达州圣保罗市的3M可获得的高凝胶可重入密封剂8882。
再次参考图1A，高压线圈108a至108c(图1C)被变压器壳体114a至114c包围。变压器壳体114a至114c可以由任何合适的材料形成，例如金属(例如，铝)，并且使用诸如环氧树脂、聚氨酯、聚酯、硅树脂等的固体绝缘(未示出)与高压线圈108a至108c电隔离。变压器壳体114a至114c可以通过接地连接116a至116c电接地。
在一些实施方式中，每个变压器壳体114a至114c可以分别包括窗118a至118c，可以通过窗118a至118c插入、移除和/或替换芯102、低压线圈106a至106c、高压线圈108a至108c和/或壳体114a至114c之间设置的绝缘材料中的一个或更多个。例如，每个壳体窗118a至118c可以包括上入口120a至120c和下入口122a至122c。在树脂填充期间，可以将真空施加至一个入口，例如上入口，而将树脂提供至另一入口，例如下入口。施加真空会从将接收绝缘材料的任何区域抽出空气，并防止在绝缘材料填充预期区域时形成气泡。当线圈被供以能量时，气泡的形成可导致放电。例如，在美国专利申请公布第US 2014/0118101A1号中描述了绝缘材料插入和/或移除过程，该美国专利申请出于所有目的通过引用整体并入本文。在先前提到的美国专利第8,614,614号中描述了关于根据本文提供的一个或者更多个实施方式可以采用的示例可浸没干式变压器的附加细节，该美国专利出于所有目的通过引用整体并入本文。在一些实施方式中，窗118a至118c还可以提供到变压器100的线圈的可调抽头(未示出)的通路。
再次参考图1A，变压器壳体114a设置有位于壳体114a顶部的高压端子124a、124b。同样地，变压器壳体114b设置有位于壳体114b顶部的高压端子126a、126b；以及变压器壳体114c设置有位于壳体114c顶部的高压端子128a、128b。高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b分别提供到高压线圈108a至108c的电连接(图1C)。如下文参考图2A至图9进一步描述，连接条130可以用于以任何期望的配置(例如，三角形连接、星形连接等)将高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b互连，并且因此将高电压线圈108a至108c互连。在下面参考图8A至图8B描述的其他实施方式中，高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b可以位于每个变压器壳体114a至114c下方，并且连接条130可以用于以任何期望的配置(例如，三角形连接、星形连接等)将高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b互连并且因此将高压线圈108a至108c互连。
图2A和图2B分别是本文提供的连接条130的第一示例实施方式的俯视透视图和仰视透视图。参考图2A，连接条130包括电绝缘体200，电绝缘体200的大小被设置成跨可浸没干式变压器的多个高压线圈的高压端子延伸。例如，连接条130可以跨图1A的变压器100的高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b延伸。
电绝缘本体200具有延伸到电绝缘本体200中的多个开口202a至202c，每个开口的大小被设置为接纳可浸没干式变压器100的高压线圈108a至108c中的相应一个的高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b中的至少一个。在一些实施方式中，电绝缘体200可以具有用于变压器100的每个高压端子的单独的开口(例如，用于每个线圈采用两个高压端子的三相变压器的六个开口)。在其他实施方式中，电绝缘体200可以具有用于变压器100的每组高压端子的开口(例如，用于每个线圈采用两个高压端子的三相变压器的三个开口)。在其他实施方式中，可以采用其他数量的开口。
电绝缘体200可以由任何合适的绝缘材料形成。在一些实施方式中，电绝缘体200可以由环氧树脂、聚氨酯、聚酯、硅树脂等形成。可以采用其他材料。示例树脂包括从巴西圣保罗的亨斯迈化学巴西有限公司(Huntsman Quimica Brasil Ltda.)获得的
Figure BDA0002666739260000071
HY926 CH和/或
Figure BDA0002666739260000072
CY 5948。
如将在下面进一步描述的，电绝缘体200可以包括电绝缘体200内的电连接通路。电连接通路可以在多个开口202a至202c之间延伸并且被配置成在可浸没干式变压器100的多个高压线圈108a至108c之间创建预定电连接。
外部连接器端子204a至204c可以被嵌入电绝缘体200的一个或更多个表面内和/或从电绝缘体200的一个或更多个表面延伸。例如，在一些实施方式中，外部连接器端子204a至204c可以从电绝缘体200的顶表面延伸，如图2A所示，而在下面描述的其他实施方式中，一个或更多个外部连接器端子可以从电绝缘体200的侧表面延伸。如下将描述的，在一些实施方式中，外部连接器端子204a至204c可以连接到开口202a至202c与高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b之间的电连接通路。例如，如图2C所示，可以提供诸如插入式连接器的连接器206a至206c，以有助于将外部连接器端子204a至204c连接到线缆。
在图2A至图2C的实施方式中，开口202a至202c形成在电绝缘体200的顶表面中并延伸直到电绝缘体200的底侧，如图2A和图2B所示。在下面描述的其他实施方式中，开口202a至202c可以仅延伸一部分至电绝缘体200中。在图2A至图2C的实施方式中，分别为每个开口202a、202b和202c设置顶盖208a、208b和208c。顶盖208a至208c可以由任何合适的材料形成。在一些实施方式中，顶盖208a至208c由金属例如铝、铜、半导电树脂、导电箔或网等形成，并且接地(例如，以提供对高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b的电屏蔽)。
图3A和3B分别是本文提供的图2A至图2C的连接条130的示例实施方式的侧视图和俯视图。参考图3A，在一些实施方式中，开口202a至202c是锥形的，使得每个开口的顶部比开口的底部宽。这样的设计可以有助于在电绝缘体200的铸造期间移除模具。例如，开口202a至202c的侧壁可以以相对于竖直方向的约10度至20度的角度成锥形，以及在一些实施方式中以约15度的角度成锥形。可以采用其他锥角。
如图3A中进一步所示，在一些实施方式中，开口202a至202c具有用于与高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b电接触的内部连接器300a至300f。例如，内部连接器300a可以耦接至高压端子124a，内部连接器300b可以耦接至高压端子124b，内部连接器300c可以耦接至高压端子126a，内部连接器300d可以耦接至高压端子126b，内部连接器300e可以耦接至高压端子128a，并且内部连接器300f可以耦接至高压端子128b。在这样的实施方式中，为了形成高压线圈108a至108c之间的示例三角形连接，第一电连接通路304a在内部连接器300a、内部连接器300f与外部连接器端子204c之间延伸；第二电通路304b在内部连接器300b、内部连接器300c与外部连接器端子204a之间延伸；第三电通路304c在内部连接器300d、内部连接器300e与外部连接器端子204b之间延伸。每个电通路304a至304c被嵌入在电绝缘体200内(例如，在用于形成电绝缘体200的材料的铸造期间)。在一些实施方式中，内部电连接器300a至300f和/或电通路304a至304c可以由铜、铝或另外的导电材料形成。可以使用其他材料。
电绝缘体200可以包括被嵌入的接地屏蔽件306，接地屏蔽件306靠近绝缘体200的所有侧面延伸和/或围绕外部端子连接器204a至204c延伸。例如，可以使用接地连接308将接地屏蔽件306接地。接地屏蔽件306将连接条130的外表面与高压端子124a至124b、126a至126b以及128a至128b隔离并且为维护人员提供更安全的环境。接地屏蔽件306可以在形成期间被铸造在电绝缘体200内，并且在一些实施方式中可以例如由铝、铜、半导电涂料、半导电树脂、金属片、金属箔或金属网等形成。可以采用其他接地屏蔽材料。
图3C是连接条130的替选实施方式的侧视图，其中，开口202a至202c不是锥形的。在图3C的实施方式中，每个开口202a至202c的大小被设置为容纳两个高压端子。例如，开口202a可以容纳高压端子124a至124b，开口202b可以容纳高压端子126a至126b，并且开口202c可以容纳高压端子128a至128b。
图3D是连接条130的另一替选实施方式的侧视图，其中，每个高压端子可以位于不同的开口中。例如，每个开口的大小可以被设置为容纳单个高压端子。在一些实施方式中，开口310a可以容纳高压端子124a，开口310b可以容纳高压端子124b，开口310c可以容纳高压端子126a，开口310d可以容纳高压端子126b，开口310e可以容纳高压端子128a，以及开口310f可以容纳高压端子128b。虽然未显示为锥形，但是在一些实施方式中，开口310a至310f中的一个或更多个的全部或一部分可以是锥形的(例如，每个开口的顶部可以宽于每个开口的底部)。通常，可以为开口310a至310f的侧壁采用其他形状。
连接条130可以被配置成在任何数量的高压端子之间提供任何期望的连接。图4A和图4B是根据本文实施方式的被配置成提供第一三角形连接的连接条130的俯视示意图。如图4A和图4B所示，高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b以及外部连接器端子204a至204c被配置成通过端子之间的电连接通路400a形成三角形连接(例如，三角形-星形1连接)。在图4A的实施方式中，为高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b采用三个开口，而在图4B的实施方式中使用六个开口。
图4C和图4D是根据本文实施方式的被配置成提供第二三角形连接的连接条130的俯视示意图。如图4C和4D所示，高压端子124a至124b、高压端子126a至126b和高压端子128a至128b以及外部连接器端子204a至204c被配置成通过端子之间的电连接通路400b形成三角形连接(例如，三角形-星形11连接)。在图4C的实施方式中，为高压端子124a至124b，126a至126b和128a至128b采用三个开口，而在图4D的实施方式中使用六个开口。
图5A和5B是根据本文实施方式的被配置成提供第一星形连接的连接条130的俯视示意图。如图5A和5B所示，高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b以及外部连接器端子204a至204c被配置成通过端子之间的电连接通路500a形成星形连接。在图5A的实施方式中，为高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b采用三个开口，而在图5B的实施方式中使用六个开口。
图6是根据本文实施方式的被配置成提供串联连接的高压线圈(例如，单相)的连接条的俯视示意图。如图6所示，高压端子124a至124b和高压端子126a至126b通过端子之间的电连接通路600串联连接在外部连接器端子204a至204b之间。在一些实施方式中，可以为每个高压端子使用单独的开口。
在任何上述实施方式中，外部连接器端子204a、204b和/或204c可以以其他方式被定位(例如，沿着连接条130的顶表面、侧表面或多个表面的任何位置)。
图7A是采用连接条130的三相可浸没干式变压器700的示例实施方式的侧视示意图。变压器700包括分别在壳体114a至114c的顶部具有高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b的三个被包住的高压线圈(在变压器壳体114a至114c内)。高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b位于开口202a至202c内并且连接至外部连接器端子204a至204c(例如，以由连接条130内的电通路提供的三角形、星形或其他期望连接)。如前面所述，一旦放置于开口202a至202c内，高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b被电连接至外部连接器端子204a至204c，并且然后被包在绝缘材料(例如环氧树脂、聚氨酯、聚酯、硅树脂等)中。然后，将盖208a至208c放置在开口202a至202c上并且电接地。
如图7A所示，连接条130包括接地屏蔽件702a，高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b各自包括接地屏蔽件702b，变压器壳体114a至114b各自包括接地屏蔽件702c。在一些实施方式中，接地屏蔽件702a、702b及702c电耦接。接地屏蔽件702a、702b及702c使变压器700周围的环境与变压器的高压线圈隔离，从而提高了变压器700在操作期间的安全性。在一些实施方式中，接地屏蔽件702a、702b和/或702c例如可以由铝、铜、半导体涂料、半导体树脂、金属片、金属箔或金属网等形成。可以使用其他接地屏蔽材料。
图7B是三相可浸没干式变压器的示例实施方式的侧视示意图，该示例实施方式采用如本文所提供的具有用于每个高压端子的开口的连接条130。
图7C是采用本文提供的连接条130的三相可浸没干式变压器700的替选示例实施方式的侧视示意图。在图7C的实施方式中，外部连接器端子204a至204c形成在连接条130的侧表面(与形成在如图7A和图7B所示的连接条130的顶表面相对照)。
图8A和图8B是在变压器800的底部采用连接条130的三相可浸没干式变压器800的另一示例实施方式的侧视示意图。变压器800包括三个被封装的高压线圈(在变压器壳体114a至114c内)，该三个被封装的高压线圈分别具有在壳体114a至114c的底部的高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b。高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b位于开口202a至202c内并且连接至外部连接器端子204a至204c(例如，以由连接条130内的电通路提供的三角形、星形或其他期望连接)。外部连接器端子204a至204c位于连接条130的侧面。在一些实施方式中，然后在开口202a至202c上放置盖(图8B中仅示出了盖802b和盖802c)并将盖电接地。高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b(如前所述，电连接至外部连接器端子204a至204c)被封装在绝缘材料(例如，环氧树脂、聚氨酯、聚酯、硅树脂等)中。例如，每个盖802可以包括上入口804a和下入口804b。在一些实施方式中，可以对一个入口例如上入口804a施加真空，而将树脂提供至另一入口，例如下入口804b。施加真空会从将接收绝缘材料的任何区域抽出空气，并防止在绝缘材料填充预期区域时形成气泡。当高压端子被供以能量时，气泡的形成可能导致放电。例如在先前并入的美国专利申请公布第US2014/0118101 A1号中描述了绝缘材料插入和/或移除过程。示例环氧树脂是合成橡胶，例如聚丁二烯，例如，从明尼苏达州圣保罗市的3M可获得的高凝胶可重入密封剂8882。
如图8A所示，连接条130包括接地屏蔽件702a，高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b各自包括接地屏蔽件702b，变压器壳体114a至114b各自包括接地屏蔽件702c。在一些实施方式中，接地屏蔽件702a、702b及702c被电耦接。接地屏蔽件702a、702b及702c将变压器800周围的环境与变压器的高压线圈隔离，从而提高了变压器800在操作期间的安全性。变压器800可以位于任何合适的支承件806上。
在一些实施方式中，高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b中的一个或更多个可以包括一个或更多个线圈抽头。例如，图9是三相可浸没干式变压器900的另一示例实施方式的侧视示意图，该实施方式采用连接条130并且包括在高压端子124b、126b和128b上的可选线圈抽头。可以采用其他配置。
参考图9，变压器900包括三个被封装的高压线圈(在变压器壳体114a至114c内)，该三个被封装的高压线圈分别具有在壳体114a至114c的顶部的高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b。高压端子124a至124b、126a至126b和128a至128b位于开口310a至310f内并且连接至外部连接器端子204a至204c(例如，以由连接条130内的电通路提供的三角形、星形或其他期望连接)。外部连接器端子204a至204c位于连接条130侧面。
每个高压端子124b、126b和128b包括三个抽头位置，该三个抽头位置被一般地分别标识为902a、902b和902c，可以建立到该三个抽头位置的连接。在一些实施方式中，例如，可以在每个高压端子124b、126b和128b的上抽头和下抽头之间提供大约10％的电压差。可以在每个抽头之间提供绝缘以在它们之间提供电隔离。可以采用其他抽头配置。这样的抽头可以与在本文中描述的任何连接条一起使用。
本文所描述的连接条提供了许多优点。本文提供的实施方式中的一个或更多个允许连接条130在空气中或浸没在水中(例如，在一些实施方式中最高达3米的水中)操作。此外，通过将连接条130放置在变压器壳体114a至114c的上方或者下方来减小变压器的占用面积。
根据本文描述的实施方式提供的可浸没干式变压器可以具有比其他变压器设计更低的材料成本。例如，连接条130的材料成本可以低于使用采用了6个插入式套管和6个插入式线缆端子的线缆的成本。铸模的简单和生产连接条所需的劳动时间也可以降低成本。
采用连接条130的变压器具有由线圈的宽度限定的宽度，而不是由连接至变压器的侧面的线缆限定的宽度。变压器的宽度尺寸是重要的，因为在安装和运输期间存在尺寸限制。例如，对于风电场或类似的空间敏感应用可能需要小占用面积的变压器。
具有本文所述的连接条的变压器可以用于例如以下应用：用于高压线圈通过用于架空配电网络的外部线缆的套管或插入式套管被屏蔽时的风电场中的应用，用于室外变压器应用，用于地下配电网络应用，用于高压应用(例如，36kV、69kV、72kV或110kV)，以及/或者用于任何其他合适的应用。
将连接条130放置在变压器的上方或者下方可以通过允许变压器的高压线圈的导体的更多膨胀来减小变压器上的应力。高压线圈的发热和变压器的额定值取决于变压器耗散由线圈产生的热量的热能力。将连接条130放置在变压器的上方或者下方可以增加高压线圈的散热，减少操作期间的升温，并且增加变压器的额定值。
如所提及的，连接条130可以用于形成任何期望的连接，包括例如任何类型的三角形连接(例如，三角-星形1，三角-星形11等)、星形连接、单相串联或并联连接等。
在一些实施方式中，外部连接器端子204a至204c和/或连接器206a至206c可以包括诸如IEEE 386连接器的插入式衬套管。
如所提及的，在一些实施方式中，可以通过在真空下利用环氧树脂或具有模具的其他绝缘件进行铸造来制造连接条130，包括例如连接引线、连接螺母、插入式套管、屏蔽系统、用于高压端子的开口等。在一些实施方式中，可以通过在真空下在环氧树脂或具有模具的其他绝缘件内铸造线圈来制造变压器线圈，包括绕组和绝缘材料、连接引线、连接螺母、屏蔽系统、抽头等。固化可以包括热处理，例如热退火。在一些实施方式中，干式变压器的组装可以包括：将高压端子放置在连接条的开口中；将高压端子连接至连接条中的电通路(例如，经由导电桥、螺钉、垫圈、螺母等)；封闭并密封连接条开口；连接屏蔽件(将屏蔽件接地)，以及用绝缘材料(例如环氧树脂)填充开口。
在本文描述的一个或更多个实施方式中，通过使用屏蔽件，可以将连接条130和变压器壳体114a至114c接地。此外，连接条130和变压器壳体114a至114c可以是可浸没的。
在一些实施方式中，高压端子124a至124b、126a至126b和/或128a至128b可以具有在绝缘材料例如树脂中铸造的引导导体。在一个或更多个实施方式中，围绕高压端子124a至124b、126a至126b和/或128a至128b的绝缘材料的厚度可以在线圈附近是最大的，从而形成锥形形状。可以使用其他绝缘形状。
在一些实施方式中，提供了一种方法，该方法包括通过以下操作来形成干式变压器：(a)提供多个高压线圈，每个高压线圈包括位于高压线圈的顶部或者底部的两个高压端子；(b)提供连接条，连接条包括具有多个开口的电绝缘体和在电绝缘体内的电连接通路；(c)定位连接条使得每个高压线圈的每个高压端子位于电绝缘体中的多个开口的相应开口内；以及(d)将每个高压线圈的每个高压端子耦接至电连接通路。
在一些实施方式中，提供了一种方法，该方法包括形成用于沿着变压器的顶部或者底部连接干式变压器的多个高压线圈的连接条。该方法包括：(a)形成具有多个开口的电绝缘体；(b)在电绝缘体内形成电连接通路，电连接通路在多个开口之间延伸并且被配置成在变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；(c)形成被嵌入在电绝缘体内并且从电绝缘体延伸的外部连接器端子，该外部连接器端子连接至电连接通路；以及(d)形成接地屏蔽件，接地屏蔽件被嵌入电绝缘体内并且被配置成屏蔽变压器的每个高压线圈的高压端子。
虽然本公开内容主要关于可浸没干式变压器进行了描述，但是应当理解，所公开的实施方式也可以与其他干式变压器一起使用，例如在高压(例如，110kV)下操作的干式变压器，用于风电场的干式变压器，或其他干式变压器。在一些实施方式中，具有通过接地屏蔽被屏蔽的线圈的干式变压器可以采用本文所描述的连接器杆。这样的干式变压器可以是可浸没或者不可浸没的。
前面的描述仅公开了示例实施方式。落入本公开内容的范围内的针对以上公开的装置和方法的修改对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。例如，尽管以上讨论的示例是针对配电系统来说明的，但是可以实现根据本公开内容的其他实施方式以用于其他市场。

Claims (24)

1.一种用于沿着干式变压器的顶部或者底部连接所述干式变压器的多个高压线圈的连接条，包括：
电绝缘体，所述电绝缘体的大小被设置成跨所述变压器的多个高压线圈的高压端子延伸，所述电绝缘体具有延伸到所述电绝缘体中的多个开口，每个开口的大小被设置成接纳所述变压器的高压线圈中的相应高压线圈的高压端子中的至少一个；
在所述电绝缘体内的电连接通路，所述电连接通路在所述多个开口之间延伸并且被配置成在所述变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；
外部连接器端子，所述外部连接器端子被嵌入在所述电绝缘体内并且从所述电绝缘体延伸，所述外部连接器端子连接至所述电连接通路；以及
接地屏蔽件，所述接地屏蔽件被嵌入在所述电绝缘体内并且被配置成屏蔽所述变压器的每个高压线圈的高压端子。
2.根据权利要求1所述的连接条，其中，所述电绝缘体包括至少三个开口并且被配置成接纳所述变压器的三个高压线圈的高压端子。
3.根据权利要求1所述的连接条，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成三角形连接。
4.根据权利要求1所述的连接条，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成星形连接。
5.一种干式变压器，包括：
多个高压线圈，每个高压线圈包括位于所述高压线圈的顶部或者底部的两个高压端子；
连接条，所述连接条被定位成跨所述多个高压线圈延伸，所述连接条包括：
电绝缘体，所述电绝缘体的大小被设置成跨所述变压器的高压线圈的高压端子延伸，所述电绝缘体具有延伸到所述电绝缘体内的多个开口，每个开口的大小被设置成接纳所述变压器的高压线圈中的相应高压线圈的高压端子中的至少一个；
所述电绝缘体内的电连接通路，所述电连接通路在所述多个开口内的高压端子之间延伸以在所述变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；以及
外部连接器端子，所述外部连接器端子被嵌入在所述电绝缘体内并且从所述电绝缘体延伸，所述外部连接器端子连接至所述电连接通路。
6.根据权利要求5所述的变压器，其中，所述变压器包括三个高压线圈和三组高压端子，每组包括两个高压端子。
7.根据权利要求6所述的变压器，其中，所述电绝缘体包括至少三个开口，并且被配置成接纳所述变压器的三个高压线圈的高压端子。
8.根据权利要求5所述的变压器，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成三角形连接。
9.根据权利要求5所述的变压器，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成星形连接。
10.根据权利要求5所述的变压器，还包括接地屏蔽件，所述接地屏蔽件被嵌入在所述电绝缘体内并且被配置成屏蔽所述变压器的每个高压线圈的高压端子。
11.根据权利要求5所述的变压器，其中，所述电绝缘体的每个开口填充有绝缘树脂以使所述开口内的高压端子电绝缘。
12.根据权利要求11所述的变压器，其中，所述电绝缘体的每个开口被导电盖覆盖并且接地。
13.一种形成干式变压器的方法，包括：
提供多个高压线圈，每个高压线圈包括位于所述高压线圈的顶部或者底部的两个高压端子；
提供连接条，所述连接条包括：
电绝缘体，所述电绝缘体的大小被设置成跨所述变压器的高压线圈的高压端子延伸，所述电绝缘体具有延伸到所述电绝缘体内的多个开口，每个开口的大小被设置为接纳所述变压器的高压线圈中的相应高压线圈的至少一个高压端子；
所述电绝缘体内的电连接通路，所述电连接通路在所述多个开口内的高压端子之间延伸，以在所述变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；以及
外部连接器端子，所述外部连接器端子被嵌入所述电绝缘体内并且从所述电绝缘体延伸，所述外部连接器端子连接至所述电连接通路；
将所述连接条定位成使得每个高压线圈的每个高压端子位于所述电绝缘体中的多个开口中的相应开口内；以及
将每个高压线圈的每个高压端子耦接至所述电连接通路。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述变压器包括三个高压线圈和三组高压端子，每组包括两个高压端子。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述电绝缘体包括至少三个开口，并且被配置成接纳所述变压器的三个高压线圈的高压端子。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成三角形连接。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成星形连接。
18.根据权利要求13所述的方法，还采用被嵌入在所述电绝缘体内的接地屏蔽件以屏蔽所述变压器的每个高压线圈的高压端子。
19.根据权利要求13所述的方法，还包括用绝缘树脂填充所述电绝缘体的每个开口以使所述开口内的高压端子电绝缘。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括用导电盖覆盖所述电绝缘体的每个开口并将每个导电盖接地。
21.一种形成连接条的方法，所述连接条用于沿着干式变压器的顶部或者底部连接所述变压器的多个高压线圈，所述方法包括：
形成电绝缘体，所述电绝缘体的大小被设置成跨所述变压器的多个高压线圈的高压端子延伸，所述电绝缘体具有延伸到所述电绝缘体中的多个开口，每个开口的大小被设置成接纳所述变压器的高压线圈中的相应高压线圈的高压端子中的至少一个；
在所述电绝缘体内形成电连接通路，所述电连接通路在所述多个开口之间延伸并且被配置成在所述变压器的多个高压线圈之间创建预定电连接；
形成外部连接器端子，所述外部连接器端子被嵌入在所述电绝缘体内并且从所述电绝缘体延伸，所述外部连接器端子连接至所述电连接通路；以及
形成接地屏蔽件，所述接地屏蔽件被嵌入所述电绝缘体内并且被配置成屏蔽所述变压器的每个高压线圈的高压端子。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述电绝缘体包括至少三个开口，并且被配置成接纳所述变压器的三个高压线圈的高压端子。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成三角形连接。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，所述电连接通路被配置成在所述变压器的高压线圈之间形成星形连接。
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