CN113871194B - 高压脉冲变压器的组合绝缘方法和高压脉冲变压器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种高压脉冲变压器的组合绝缘方法和高压脉冲变压器。所述方法包括：通过在次级线圈组合绝缘支撑筒和输出端组合绝缘筒之间的间隙填充液体绝缘介质，得到第一组合绝缘结构，通过在次级线圈组合绝缘支撑筒和组合绝缘低压端支撑绝缘子之间的间隙填充液体绝缘介质，得到第二组合绝缘结构，通过液体绝缘介质将场强转移至固体介质的方式，能够提高变压器的耐压能力。
Description
技术领域
本申请涉及变压器技术领域，特别是涉及一种高压脉冲变压器的组合绝缘方法和高压脉冲变压器。
背景技术
随着脉冲功率技术应用越来越广泛，特别是军用需求的牵引，追求更高的功率、更强的电压和更大的电流是一个必然的趋势，然而脉冲功率技术中的绝缘问题极大的限制了脉冲功率技术的进一步发展。在很多应用场合下，脉冲功率系统的体积和重量的大小是决定性因素。因此，绝缘问题的解决可以大力推动脉冲功率技术的发展。自Tesla变压器发明以来，尤以带磁芯的变压器因为较高的能量转换效率和紧凑型结构得到广泛应用，但是在Tesla变压器的使用过程中，由于绝缘限制造成其输出电压受限，因此应用场景受限。
在常规Tesla变压器中，由于常常发生对地击穿的情况，导致绝缘失效，如果要解决该问题，需要进一步提升变压器体积和重量，不符合脉冲功率技术小型化、轻量化的发展趋势。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决击穿问题的高压脉冲变压器的组合绝缘方法和高压脉冲变压器。
一种高压脉冲变压器的组合绝缘方法，所述绝缘支撑包括：
通过在次级线圈组合绝缘支撑筒和输出端组合绝缘筒之间的间隙填充液体绝缘介质，得到第一组合绝缘结构，采用所述第一组合绝缘结构将次级绕组的场强以及高压端的场强通过所述液体绝缘介质转移至所述次级线圈组合绝缘支撑筒和所述输出端组合绝缘筒，以此对高压脉冲变压器的高压端以及次级绕组进行绝缘保护；其中，所述次级线圈组合绝缘支撑筒和输出端组合绝缘筒之间构成密闭腔体；
通过在次级线圈组合绝缘支撑筒和组合绝缘低压端支撑绝缘子之间的间隙填充液体绝缘介质，得到第二组合绝缘结构，采用所述第二组合绝缘结构将低压端对地的场强通过所述液体绝缘介质转移至所述组合绝缘低压端支撑绝缘子和所述次级线圈组合绝缘支撑筒，以此对高压脉冲变压器的低压端进行绝缘保护；其中，所述次级线圈组合绝缘支撑筒和组合绝缘低压端支撑绝缘子之间构成密闭腔体。
一种高压脉冲变压器，采用了上述高压脉冲变压器的组合绝缘方法。
上述高压脉冲变压器的组合绝缘方法和高压脉冲变压器，基于组合绝缘的思想，设计的绝缘支撑包括三个部分，为输出端组合绝缘筒、次级线圈组合绝缘支撑筒以及组合绝缘低压端支撑绝缘子，输出端组合绝缘筒和次级线圈组合绝缘支撑筒构成第一组合绝缘结构，次级线圈组合绝缘支撑筒以及组合绝缘低压端支撑绝缘子构成第二组合绝缘结构，在实现三个部分的支撑功能时，还实现较好的密封性，并且通过设计需求设置第一组合绝缘结构内填充液体绝缘介质的间距，以及第二组合绝缘结构内填充液体绝缘介质的间距，使得次级绕组的强场转移至绝缘支撑的固体介质上，从而提高变压器的耐压水平，因此，可以知道，在进行参数设计时，只需要合理设计间距即可，不需要改变变压器的大小和重量。
附图说明
图1为本发明实施例中进行组合绝缘的高压脉冲变压器的总体结构轴向图；
图2为本发明实施例中一种输出端组合绝缘筒示意图，其中(a)为输出端组合绝缘筒轴向剖面三维视图(b)为输出端组合绝缘筒轴向剖面图；
图3为本发明实施例中一种次级线圈组合绝缘支撑筒示意图，其中(a)为次级线圈组合绝缘支撑筒三维视图(b)为次级线圈组合绝缘支撑筒轴向剖面图；
图4为本发明实施例中一种组合绝缘低压端支撑绝缘子示意图，其中(a)为组合绝缘低压端支撑绝缘子轴向剖面三维视图，(b)为组合绝缘低压端支撑绝缘子轴向剖面图；
图5为本发明实施例中双层电介质串联的平行层状结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供一种进行本发明组合绝缘的高压脉冲变压器的结构图，以下结合附图对本发明的各个实施例进行说明。
其整体外观为圆柱形，主要由1外壳、2磁芯、3初级绕组、4次级绕组、5绝缘支撑、6液体绝缘介质组成。2磁芯由2-1外磁芯、2-2内磁芯组成。3初级绕组由3-1外接铜柱和3-2初级绕组组成。4次级绕组由4-1次级线圈、4-2输出端以及4-3内芯芯棒组成。5绝缘支撑由5-1输出端组合绝缘筒、5-2次级线圈组合绝缘支撑筒和5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子组成。4-2输出端连接负载作为Tesla变压器的输出端，定义Tesla变压器的输出端(连接负载的一端)为左端，另一端为右端。左端通过5-1输出端组合绝缘筒密封，并与脉冲形成线相连。外壳1和5-1输出端组合绝缘筒形成的腔体内部充满液体绝缘介质6。该变压器从外到内分别为1外壳、2-1外磁芯、3初级绕组、5-1输出端组合绝缘筒、4-1次级线圈、5-2次级线圈组合绝缘支撑筒、2-2内磁芯以及4-3内芯芯棒，以上部分均保持同轴结构。
具体的，通过在5-2次级线圈组合绝缘支撑筒和5-1输出端组合绝缘筒之间的间隙填充6液体绝缘介质，得到第一组合绝缘结构，采用第一组合绝缘结构将次级绕组的场强以及高压端的场强通过6液体绝缘介质转移至5-2次级线圈组合绝缘支撑筒和5-1输出端组合绝缘筒，以此对高压脉冲变压器的高压端以及次级绕组进行绝缘保护；其中，5-2次级线圈组合绝缘支撑筒和5-1输出端组合绝缘筒之间构成密闭腔体；通过在5-2次级线圈组合绝缘支撑筒和5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子之间的间隙填充6液体绝缘介质，得到第二组合绝缘结构，采用第二组合绝缘结构将低压端对地的场强通过6液体绝缘介质转移至5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子和5-2次级线圈组合绝缘支撑筒，以此对高压脉冲变压器的低压端进行绝缘保护；其中，次级线圈组合绝缘支撑筒和组合绝缘低压端支撑绝缘子之间构成密闭腔体。
上述高压脉冲变压器的组合绝缘方法中，基于组合绝缘的思想，设计的绝缘支撑包括三个部分，为输出端组合绝缘筒、次级线圈组合绝缘支撑筒以及组合绝缘低压端支撑绝缘子，输出端组合绝缘筒和次级线圈组合绝缘支撑筒构成第一组合绝缘结构，次级线圈组合绝缘支撑筒以及组合绝缘低压端支撑绝缘子构成第二组合绝缘结构，在实现三个部分的支撑功能时，还实现较好的密封性，并且通过设计需求设置第一组合绝缘结构内填充液体绝缘介质的间距，以及第二组合绝缘结构内填充液体绝缘介质的间距，使得对地击穿的场强转移至绝缘支撑的固体介质上，从而提高变压器的耐压水平，因此，可以知道，在进行参数设计时，只需要合理设计间距即可，不需要改变变压器的大小和重量。
具体的，5-1输出端组合绝缘筒包括：绝缘筒底部和筒状结构，底部用于固定高压脉冲变压器的4-2输出端以及密封，筒状结构用于包裹固定高压脉冲变压器的4次级绕组和2-2内磁芯，5-1输出端组合绝缘筒设置在高压脉冲变压器的3初级绕组和4次级绕组之间；5-2次级线圈组合绝缘支撑筒在5-1输出端组合绝缘筒内，5-2次级线圈组合绝缘支撑筒包括：支撑筒底部、绕线区域和顶部台柱；5-2次级线圈组合绝缘支撑筒和5-1输出端组合绝缘筒通过顶部台柱进行固定，绕线区域用于绕制4次级绕组；5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子用于支撑2-2内磁芯。
在其中一个实施例中，绝缘筒底部设置有中心通孔，输出端从中心通孔穿过，并且中心通孔处设置压环进行密封。
在其中一个实施例中，筒状结构的内部掏空，并呈现圆台状，次级线圈组合绝缘支撑筒设置在筒状结构内，并且次级线圈组合绝缘支撑筒和筒状结构之间设置分布变化的间距；分布变化的间距是根据填充的液体绝缘介质的介电常数对场强的转移关系确定的。
具体的，如图2所示，给出了一种输出端组合绝缘筒示意图，其中(a)为输出端组合绝缘筒轴向剖面三维视图(b)为输出端组合绝缘筒轴向剖面。5-1输出端组合绝缘筒整体呈圆柱形，主要分为两个部分，底部和筒状结构。底部起支撑4-2输出端和密封作用，外侧通过变压器1-1边缘压环连接至变压器外壳上，通过螺丝拧紧，中心留有通孔，让4-2输出端输出侧从中间穿过，底部与压环和输出端均利用密封圈密封，从而形成变压器左侧密封。底部上侧的筒状结构用于包裹4次级绕组和2-2内磁芯，并利用其与5-2次级线圈组合绝缘支撑筒的间隙和6绝缘介质形成组合绝缘。筒状结构内部掏空呈圆台状，依据4-1次级绕组的电压分布分别留出不同距离。在低压端两者间距可稍小，高压端由于电压高，场强大，可根据实际选用的组合绝缘介质的相对介电常数对场强的转移情况确定两者的间距，只要确保设定电压下间隙中的6绝缘介质中的场强低于其击穿场强。同时，还要考虑次级绕组的最外侧的引出线可能引起的场增强效应，将其留下一定余量。此外，还需考虑个体所承受的场强，使筒壁厚度在一定合理范围，保证不至于被转移的强场击穿。
在其中一个实施例中，底部设置暗销孔，通过暗销孔与高压脉冲变压器的端部盖板的暗销孔相配合。
在其中一个实施例中，支撑筒顶部台柱用于与输出端上的缺口配合安装，以使所述输出端与次级线圈组合绝缘支撑筒相对固定，并且保持同轴。
在其中一个实施例中，绕线区域为圆台形，绕线区域内部掏空，绕线区域的内部用于放置内磁芯，绕线区域的外部用于绕制次级绕组。
在其中一个实施例中，支撑筒柱的内半径是根据内磁芯的外半径及与组合绝缘低压端支撑绝缘子之间形成的组合绝缘间距的大小确定的。
具体的，如图3所示，为次级线圈组合绝缘支撑筒示意图，其中(a)为次级线圈组合绝缘支撑筒三维视图，(b)为次级线圈组合绝缘支撑筒轴向剖面图，5-2次级线圈组合绝缘支撑筒整体呈空心圆台形，主要分为底部、绕线区域和顶部台柱三部分。底部主要起支撑作用，通过其底面的暗销孔与端部盖板的暗销孔相配合，从而起到支撑、固定绝缘筒的作用。顶部台柱呈立方体或合理形状，使其可以与4-2输出端的缺口相配合，从而可以固定输出端的位置，使其保持同轴。底部与顶部台柱中间区域为绕线区域，整体呈圆台形，母线与轴线夹角为θ，其大小取决于支撑筒的上、下底面半径与筒长。其中，上、下底面内半径取决于2-2内磁芯的外半径及与之形成组合绝缘所需的间距，同时，下底面的内半径还应考虑与5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子形成组合绝缘的间距大小。上、下底面的外半径主要取决于其与5-1输出端组合绝缘筒的间距大小。变压器次级充电过程中次级电压分布大致为线性，即高压端的电压最高，场强最强，因此组合绝缘的间隙在高压端要大于低压端。此外，由于在实际应用中发现低压端的场强也为一个极值，因为设计低压端支撑绝缘子和次级组合绝缘支撑筒之间留有一定间隙，以转移绝缘介质中的场强，防止次级对地发生击穿。支撑筒的高度应大于2-2内磁芯的长度，且小于1外壳的长度。支撑筒中间掏空，用于放置内2-2磁芯，并利用其顶部台柱固定，使之与整体结构保持同轴。顶部与底部之间的圆台侧面区域为绕线区域，4-1次级线圈绕在其上。在绕线区域开槽，直径为所绕次级线圈使用的裸铜线的直径，间距取决于整体绕线区域的长度和希望达到变比所需要的匝数。此外，若仍有余量，可适当增加高压端和低压端绕组的匝间距离，进一步减小匝间击穿的可能。在绕线区域适当位置开恰当形状的漏油槽，目的是利于灌油时，能较为快速的是所有间隙中灌满油，并让空气快速排除，同时减少缝隙间留存气泡的可能性，进而缩短灌油时间，较小变压器因为残存气泡而造成的击穿。
在其中一个实施例中，组合绝缘低压端支撑绝缘子包括端部封板支撑侧和内磁芯支撑侧，端部封板支撑侧和内磁芯支撑侧上分别设置有柱形凸起，用于固定高压脉冲变压器的端部封板和所述内磁芯。
具体的，图3给出了一种组合绝缘低压端支撑绝缘子示意图，其中(a)为组合绝缘低压端支撑绝缘子轴向剖面三维视图(b)为组合绝缘低压端支撑绝缘子轴向剖面图，5-3为组合绝缘低压端支撑绝缘子，其整体呈圆台状，主要分为端部封板支撑侧和2-2内磁芯支撑侧。两侧分别有一个柱形凸起，直径分别取决于1-2端部封板上预留的支撑距离和4-3磁芯芯棒预留的支撑距离。总长度以4-3磁芯芯棒低压端一侧至1-2端部封板的距离，要求既可以支撑2-2内磁芯，又可以使其在1-2端部封板的位置得以固定。同时，在柱形凸起之间的部分要求尽量呈圆柱状以减少场畸变的发生。此外，之间圆柱形部分与5-2次级线圈组合绝缘支撑筒之间应留有一定间隙，使其浸入6绝缘介质从而形成组合绝缘，降低低压端对地击穿的风险。
在其中一个实施例中，输出端组合绝缘筒、次级线圈组合绝缘支撑筒以及组合绝缘低压端支撑绝缘子均为聚四氟乙烯，液体绝缘介质为Midel 7131绝缘油。
具体的，聚四氟乙烯(相对介电常数2.1)，液体绝缘介质采用Midel 7131(相对介电常数3.2)，符合本发明组合绝缘技术的基本原理，将原来次级附近变压器油中的强场转移到耐高压的聚四氟乙烯之中，从而提升变压器的输出电压。
以下对本发明的原理进行进一步说明：
若不考虑形状与结构，则可以将组合绝缘简化成层状结构。因此，在组合绝缘中，在电介质中的电场分布可以采取简单的均匀电场双层电介质模型进行等效定性分析。进一步，以下图所示的双层电介质串联的平行层状结构为例，设电极距离为d＝d1+d2，各层电介质的介电常数为ε1和ε2，厚度分别为d1和d2，如图5所示。
根据串联电容中场强的分布情况，可以得到在此种情况下各层的电场强度分别为：
由此可见，各层中的电场强度与介电常数成反比。
根据上面简化模型的理论推导可以得出这样一个事实，当两种介电常数不一样的介质放在一起时，介电常数大的介质中的场强小，反之介电常数小的场强大，即说明了组合绝缘有转移场强的作用。依据上述推导，本发明在组合绝缘可以使场强发生转移的事实下，将变压器次级线圈用两个介电常数小于液体介质的固体绝缘子包裹起来，一方面将原本次级绕组附近液体介质中的强场转移到固体中，同时利用固体的良好绝缘性能，从而大幅提升次级绕组附近和变压器高压端、低压端的耐压水平，进而使变压器的输出电压得到提升。
在参数的选择上，图2为本发明一种输出端组合绝缘筒示意图，其中(a)为输出端组合绝缘筒轴向剖面三维视图(b)为输出端组合绝缘筒轴向剖面图。输出端组合绝缘筒，底部为外径203mm，厚20mm圆柱，外侧通过变压器1-1边缘压环连接至变压器1外壳上，中心为半径15mm的通孔，让4-2输出端从中间穿过，并用来密封变压器左端。输出端组合绝缘筒底部其上为外径170mm、高308mm圆筒状结构，其内部呈圆台形掏空，最小与最大外径分别为122.6mm和160.5mm，最薄处厚度超过4mm。从图2中可以看出，高压端的绝缘间隙大，从而可以耐受更高电压。5-1输出端组合绝缘筒的整体将4-2输出端、5-2次级线圈组合绝缘支撑筒、5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子、2-2内磁芯以及4-3内芯芯棒包裹起来，并在两部分之间的空隙中填充6绝缘介质。同时，5-1输出端组合绝缘筒将变压器的3初级绕组与4次级绕组隔离开来，并且其间填满6绝缘介质，形成组合绝缘层，改变3初级绕组与4次级绕组之间的场强分布。此外，5-1输出端组合绝缘筒底部通孔可以让4-2输出端穿过，两者形成了变压器的左端密封，并可通过4-2输出端连接到脉冲形成线上，输出电压。
图3为本发明一种组合绝缘高压脉冲变压器的次级线圈组合绝缘支撑筒示意图，其中(a)为次级线圈组合绝缘支撑筒三维视图(b)为次级线圈组合绝缘支撑筒轴向剖面图。次级线圈组合绝缘支撑筒整体呈圆台状，四周有6个长160mm宽10mm的漏油通孔。其目的在于变压器灌油时可以便于5-2次级线圈组合绝缘支撑筒与2-2内磁芯之间的空气快速的从两者间的缝隙中溢出，从而避免造成气泡残留在两者之间造成击穿。其底部为外径161.7mm，高10mm底座，且底面有12个直径6mm深5mm的暗销孔，可与变压器端部盖板上的暗销孔连接，用于固定该支撑筒。其顶端最小外径为100mm，其上有4个高5mm的台柱，用于固定4-2输出端。筒身母线与轴线夹角为6°，除去底部和顶端台柱高280mm。筒身内呈圆柱形掏空，用于放置2-2内磁芯，筒身底部通孔为直径112mm，高50mm，与2-2内磁芯距离11mm，与5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子间隔7mm；其上通孔为直径90mm，高230mm，与2-2内磁芯间距1mm，上述三种间距均为了在两者之间形成组合绝缘，从而转移场强，避免造成击穿。次级线圈组合绝缘支撑筒表面开直径0.4mm槽，槽间间隔0.5mm，可绕线长度超过275mm，可绕直径0.4mm裸铜线超过300匝。5-2次级线圈组合绝缘支撑筒与5-1输出端组合绝缘筒之间的间隙小于15mm，其中最小间距位于接地端，约为2mm，最大间距位于高压输出端，约为14mm。变压器次级充电过程中次级电压分布大致为线性，即高压端的电压最高，场强最强，因此组合绝缘的间隙在高压端要大于低压端。次级线圈组合绝缘支撑筒与组合绝缘低压端支撑绝缘子之间间距大于7mm，一方面可以形成组合绝缘，降低变压器低压端对地击穿的风险，另一方面，大间距可以让5-1输出端组合绝缘筒与其内部包裹结构之间的空气快速排出，避免两者之间残留气泡造成击穿。此外，由于在实际应用中发现低压端的场强也为一个极值，因为设计低压端支撑绝缘子和次级组合绝缘支撑筒之间留有一定间隙，以转移绝缘介质中的场强，防止次级对地发生击穿。
图4为本发明一种组合绝缘低压端支撑绝缘子示意图，其中(a)为组合绝缘低压端支撑绝缘子轴向剖面三维视图(b)为组合绝缘低压端支撑绝缘子轴向剖面图。组合绝缘低压端支撑绝缘子，总体成圆柱形，总高71mm，且2-2内磁芯支撑侧和1-2端部封板支撑侧分别有直径24mm和30mm，高10mm的圆柱，分别用于支撑固定4-3内芯芯棒和连接变压器1-2端部盖板，通过4-2输出端、5-1输出端组合绝缘筒、5-2次级线圈组合绝缘支撑筒和5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子和1-2端部盖板的硬连接来确保外壳、磁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘支撑始终处于同轴心的状态，并保持稳定。组合绝缘低压端支撑绝缘子在各个方向距离次级组合绝缘支撑筒大约7mm，不仅可以形成组合绝缘，转移低压端强场，降低次级对地击穿风险，还可以让5-1输出端组合绝缘筒与其内部包裹结构之间的空气快速排出，避免两者之间残留气泡造成击穿。
以下结合具体实例进行具体说明：
设计的组合绝缘脉冲变压器的输入电压Vp峰值小于3kV，升压比N略小于150，输出电压Vs峰值为350kV以上，其中固体绝缘材料为聚四氟乙烯(相对介电常数2.1)，液体介电常数Midel 7131(相对介电常数3.2)，实施例具体设计尺寸：
1外壳总长度L1为346mm，内径R1为90mm，厚度为3mm。1-1边缘压环的厚度为12mm，内径R1为90mm。1-2端部盖板内径R1为90mm，环形突起内直径为30mm，外直径为60mm，深度为24.5mm。
2-1外磁芯长度为300mm，厚度D1为10mm，内半径等于R1为90mm，上端缺口宽度为32mm。2-1外磁芯相对磁导率μs为2000左右。2-2内磁芯长度为280mm，外半径R3为45mm，内半径R2为20mm，2-2内磁芯相对磁导率μs为2000左右。
所有的3初级线圈均采用厚度为2mm的铜条绕制呈螺旋圆环，圆环内半径略小于为90mm，铜条不具有绝缘外漆，在三组初级线圈与2-1外磁芯之间垫一层绝缘纸，厚度为1mm。外接铜柱共有个，下端直接与与初级线圈相连。每个初级线圈为2匝，其宽度为20mm，匝间距约为10mm，电感约为1.3μH。
4-1次级线圈所用直径为0.4mm的裸铜线，匝间距为0.5mm，均匀绕制在5-2次级线圈组合绝缘支撑筒上，略多于300匝，电感约为3.85mH。4-1次级线圈右端(低压端)焊接在1-2端部盖板上，左端(高压端)焊接在4-2输出端缺口处。
5-1输出端组合绝缘筒，底部为外径203mm，厚20mm，中心为半径15mm的通孔，让4-2输出端从中间穿过，并用来密封变压器左端。在底部以上的圆筒外直径为170mm、高308mm，内部空间的最小与最大外径分别为122.6mm和160.5mm，最薄处厚度超过4mm。
5-2次级线圈组合绝缘支撑筒的漏油通孔长160mm、宽10mm。底座的外直径161.7mm，高10mm，且底面直径6mm、深5mm暗的销孔共12个。其顶端最小外径为100mm，4个台柱高5mm。筒身母线与轴线夹角为6°，除去底部和顶端台柱高280mm。筒身底部通孔为直径112mm，高50mm；其上通孔为直径90mm，高230mm，与2-2内磁芯间距1mm。支撑筒表面开槽深0.4mm，槽间间隔0.5mm，可绕线长度超过275mm，可绕直径0.4mm裸铜线超过300匝。
5-3组合绝缘低压端支撑绝缘子，总高71mm，两端圆柱分别为直径24mm和30mm，高10mm。总体直径136mm，该部分厚8mm；下部分直径96mm，用于固定4-3磁芯芯棒。组合绝缘低压端支撑绝缘子在各个方向距离次级组合绝缘支撑筒大约7mm，用于形成组合绝缘，转移低压端强场，降低次级对地击穿风险。
该实例的总长度为384mm，最大直径206mm，体积为0.013m3，符合紧凑、小型的要求。
为验证此实施例的特性，对其进行充放电的高压测试，测试中该脉冲变压器的输入峰值电压约2.6KV，输出峰值电压为377kV，变比约在145左右。而采用背景技术二的路线，固体材料为高分子、液体介质为变压器油，此时测试输入峰值电压约2KV,输出峰值电压为292KV，变比约在145。
值得说明的是，本发明不仅可以在现有变压器基础上进行改进，更可以作为Tesla变压器小型化过程中解决绝缘强度问题的方法，为变压器小型化、轻量化发展提供方案。
以上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，在不脱离本申请构思的前提下，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，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种高压脉冲变压器的组合绝缘方法，其特征在于，所述方法包括：
通过在次级线圈组合绝缘支撑筒和输出端组合绝缘筒之间的间隙填充液体绝缘介质，得到第一组合绝缘结构，采用所述第一组合绝缘结构将次级绕组的场强以及高压端的场强通过所述液体绝缘介质转移至所述次级线圈组合绝缘支撑筒和所述输出端组合绝缘筒，以此对高压脉冲变压器的高压端以及次级绕组进行绝缘保护；其中，所述次级线圈组合绝缘支撑筒和输出端组合绝缘筒之间构成密闭腔体；
通过在次级线圈组合绝缘支撑筒和组合绝缘低压端支撑绝缘子之间的间隙填充液体绝缘介质，得到第二组合绝缘结构，采用所述第二组合绝缘结构将低压端对地的场强通过所述液体绝缘介质转移至所述组合绝缘低压端支撑绝缘子和所述次级线圈组合绝缘支撑筒，以此对高压脉冲变压器的低压端进行绝缘保护；其中，所述次级线圈组合绝缘支撑筒和组合绝缘低压端支撑绝缘子之间构成密闭腔体；
所述输出端组合绝缘筒包括：绝缘筒底部和筒状结构，所述底部用于固定高压脉冲变压器的输出端以及密封，所述筒状结构用于包裹固定高压脉冲变压器的次级绕组和内磁芯，所述输出端组合绝缘筒设置在高压脉冲变压器的初级绕组和次级绕组之间，所述绝缘筒底部设置有中心通孔，所述输出端从所述中心通孔穿过，并且所述中心通孔处设置压环进行密封；
所述筒状结构的内部掏空，并呈现圆台状，所述次级线圈组合绝缘支撑筒设置在所述筒状结构内，并且所述次级线圈组合绝缘支撑筒和所述筒状结构之间设置分布变化的间距；所述分布变化的间距是根据填充的液体绝缘介质的介电常数对场强的转移关系确定的；
所述次级线圈组合绝缘支撑筒在所述输出端组合绝缘筒内，所述次级线圈组合绝缘支撑筒包括：支撑筒底部、绕线区域和顶部台柱；所述次级线圈组合绝缘支撑筒和所述高压输出端通过所述顶部台柱进行固定，所述绕线区域用于绕制所述次级绕组，所述底部上设置暗销孔，通过暗销孔与高压脉冲变压器的端部盖板的暗销孔相配合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑筒顶部台柱用于与所述输出端上的缺口配合安装，以使所述输出端与所述次级线圈组合绝缘支撑筒相对固定，并且保持同轴。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绕线区域为圆台形，所述绕线区域内部掏空，所述绕线区域的内部用于放置所述内磁芯，所述绕线区域的外部用于绕制所述次级绕组。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘筒的内半径是根据内磁芯的外径及与组合绝缘低压端支撑绝缘子之间形成的组合绝缘间距的大小确定的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合绝缘低压端支撑绝缘子用于支撑所述内磁芯，所述组合绝缘低压端支撑绝缘子包括端部封板支撑侧和内磁芯支撑侧，所述端部封板支撑侧和内磁芯支撑侧上分别设置有柱形凸起，用于固定高压脉冲变压器的端部封板和所述内磁芯。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述输出端组合绝缘筒、次级线圈组合绝缘支撑筒以及组合绝缘低压端支撑绝缘子均为聚四氟乙烯，所述液体绝缘介质为Midel 7131绝缘油。
7.一种高压脉冲变压器，其特征在于，采用了权利要求1至6任一项所述的高压脉冲变压器的组合绝缘方法。
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