CN114300235A - 一种高压绕组及干式变压器 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种高压绕组，包括绕线体、高压线圈和高压绝缘层，导线绕制在绕线体上形成高压线圈，绕线体采用纤维增强复合材料制成，高压绝缘层包裹高压线圈和绕线体，高压绝缘层为高温硫化硅橡胶。本申请还公开一种干式变压器，包括上述高压绕组。本申请的高压绕组具备较好的防火性能、抗低温性能、耐老化性能及抗短路试验能力，电绝缘性能优异，且节能环保。

Description

一种高压绕组及干式变压器

技术领域

本申请涉及电力变压器技术领域，特别是涉及一种高压绕组及干式变压器。

背景技术

目前变压器可分为：油浸式变压器、干式变压器、气体变压器。干式变压器具有无油、防火、寿命长、节能低噪、维护简单、安全可靠等优点。当前市场上干式变压器大多数为树脂浇注高压绕组的干式变压器和敞开干式变压器。虽然干式变压器在近10年来有了很大的发展，但在运行中仍存在绝缘开裂、导热差、运行环境严苛等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请的目的之一在于提供一种高压绕组，结构简单、制造工艺简便、制造成本低，且性能优异。

为实现上述目的，本申请所采用的技术方案是：一种高压绕组，包括绕线体、高压线圈和高压绝缘层，导线绕制在绕线体上形成高压线圈，绕线体采用纤维增强复合材料制成，高压绝缘层包裹高压线圈和绕线体，高压绝缘层为高温硫化硅橡胶。该高压绕组具备较好的防火性能、抗低温性能、耐老化性能及抗短路试验能力，电绝缘性能优异，且节能环保。

优选地，绕线体包括支撑筒和位于支撑筒外周面上的绕线部，支撑筒为空心柱体，便于设置工装进行导线的绕制和高压绝缘层的包覆，高压线圈包括若干段线圈，若干段线圈绕制在绕线部上且沿支撑筒的轴向间隔设置，可以形成饼式线圈或多段层式线圈，且线圈结构受力均衡，机械强度好。

优选地，导线包括第一导线和第二导线，第一导线从绕线部的第一端沿支撑筒的轴向绕制至绕线部的中部，第二导线从绕线部的中部沿支撑筒的轴向绕制至绕线部的第二端。导线绕制过程中形成分接头，可用于干式变压器根据不同运行工况调节电压。

优选地，第一导线位于绕线部的第一端的内匝导线端形成暴露于高压绝缘层外的第一外接，第二导线位于绕线部的第二端的外匝导线端形成暴露于高压绝缘层外的第二外接。第一外接用于连接电缆，第二外接用于连接其他外接线，比如在三相变压器中，用于与各相变压器之间的相互连接。

优选地，绕线部包括若干绕线板，绕线板上设有若干梳齿，若干绕线板周向设置在支撑筒的外周面，绕线板上的相邻两个梳齿间至少设置一段线圈，线圈在梳齿状的绕线板上绕制，能够更加稳固，防止线圈窜位。

优选地，将梳齿沿支撑筒的轴向的高度定义为齿高，绕线板中部的梳齿的齿高和绕线板两端的梳齿的齿高均大于绕线板其他部分的梳齿的齿高，使得绕线板在沿支撑筒的轴向上自一端朝向另一端，依次形成第一高梳齿区、第一低梳齿区、第二高梳齿区、第二低梳齿区、第三高梳齿区。绕线板中部需要引出分接线的分接头，将绕线板中部的齿高设置大一点可以为分接头留出放置空间。以及，由于高压线圈的端部场强不均，将绕线板两端的齿高设置大一点可均匀电场。

优选地，每段线圈沿支撑筒的轴向层式往复绕制并在支撑筒的外周面呈紧密排布的螺旋状，形成层式高压线圈。

优选地，线圈沿支撑筒的轴向设有至少一个层间绝缘层。层间绝缘层用于降低每段线圈层与层之间的电压差，可防止层间电场强度高于绝缘导线包覆绝缘薄膜的耐受临界值。并且，每段线圈中的层式结构具有很好的抗雷电冲击能力，经济优势也更加明显。

优选地，层间绝缘层为边缘呈波浪形的绝缘长条，使层间绝缘层的机械强度更高，当高压绝缘层为高温硫化硅橡胶时，层间绝缘层可抵抗硅橡胶高温注射时的冲击力。

优选地，高压线圈在其各径向截面上的宽度一致，使高压线圈受力平衡。

优选地，高温硫化硅橡胶通过整体真空注射包覆高压线圈和绕线体，高温硫化硅橡胶填充高压线圈和绕线体之间的缝隙以及绕线体的两端。高压绝缘层采用高温硫化硅橡胶，整体提高了高压绕组的绝缘性能和机械性能。

本申请的目的之二是提供一种干式变压器，包括前述的高压绕组。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的高压绕组包括绕线体、线圈和高压绝缘层，高压绝缘层为高温硫化硅橡胶，相比现有技术中的环氧树脂外绝缘层，硅橡胶具备如下优势：1)具备较好的防火性能、抗低温性能、耐老化性能及抗短路试验能力，可延长干式变压器的使用寿命；2)铜线圈易从硅橡胶上剥离，材料可回收率大于99％，更为绿色环保；3)硅橡胶弹性体可减弱机械振动带来的局放诱因，对设备放电具有抑制效果，且硅橡胶在放电作用下产物为非导电的二氧化硅，可有效抑制绝缘继续劣化；4)能够降低变压器的运行损耗，更节能；5)耐恶劣环境的能力较好，能够安装在户内和户外。同时，本申请的硅橡胶是通过整体高温硫化注射成型，此工艺方法较现有的室温硫化，使绝缘层更稳固，机械性能更高，且与线圈、绕线体的粘接性能更好，能有效延长绝缘层的使用寿命；并且相较于液态硅橡胶而言，本申请的高温硫化硅橡胶填料分散均匀，不会因填料团聚而使干式变压器产生局部放电，使干式变压器的整体性能更优。

附图说明

图1是本申请一实施方式的干式变压器10的主视图；

图2是本申请一实施方式的干式变压器10的俯视图；

图3是本申请一实施方式的装配后的铁芯110的主视图；

图4是图2中G处的放大图；

图5是本申请一实施方式的绕线体1310的立体示意图；

图6是本申请一实施方式的支撑筒1311的剖面图；

图7是本申请一实施方式的高压线圈1320绕制在绕线体1310上的立体示意图；

图8是本申请一实施方式的高压绕组130的立体示意图；

图9是本申请一实施方式的工装连接件101的立体示意图

图10是本申请一实施方式的高压线圈1320的线路简图；

图11是本申请一实施方式的高压绕组130的局部截面图；

图12是本申请另一实施方式的高压绕组230的局部截面图；

图13是本申请又一实施方式的高压绕组330的局部截面图；

图14是本申请又一实施方式的高压绕组430的局部截面图。

具体实施方式

根据要求，这里将披露本申请的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本申请的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本申请的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

本申请中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本申请的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“端部”、“一端”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申请和简化描述，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申请的限制。

如图1-图3所示，干式变压器10为三相变压器，分别为A相、B相和C相，即干式变压器10包括三个单相变压器100。根据铁芯110的结构不同，三个变压器100可以排列形成直线型或三角结构，且三个变压器100呈对称结构。此外，该干式变压器10也可以为隔离变压器、变频变压器、试验变压器等。

在一实施例中，继续参阅图1-图3，三个变压器100排列形成直线型结构，干式变压器10包括铁芯110、三个低压绕组120和三个高压绕组130。铁芯110、低压绕组120、高压绕组130从内到外依次设置。铁芯110包括三个柱状铁芯体111、位于三个柱状铁芯体111上端的上铁轭112和位于三个柱状铁芯体111下端的下铁轭113，三个低压绕组120分别套设在三个柱状铁芯体111的外周，三个高压绕组130分别套设在三个低压绕组120的外周，即三个柱状铁芯体111、三个低压绕组120和三个高压绕组130从内向外依次一一对应套设。柱状铁芯体111由多层硅钢片叠加而成，在多层硅钢片外用扎带进行绑扎固定，柱状铁芯体111的径向截面大致呈椭圆形或者圆形或者其他形状，只要能被容纳在低压绕组120的空心腔中即可，在此不作限制。上铁轭112和下铁轭113也是通过多层硅钢片叠加而成，使三个柱状铁芯体111固定连接，从而形成如图3所示的三相铁芯110。

示意性的，本申请提供了一种简便的铁芯110、低压绕组120和高压绕组130的装配方法。铁芯110的下铁轭113首先通过多层硅钢片叠加而成并设置在干式变压器10的底部，然后在下铁轭113的两端和中间部位分别插设多层硅钢片形成三个柱状铁芯体111，再在柱状铁芯体111外依次套设低压绕组120、高压绕组130，最后在三个柱状铁芯体111的上端再通过水平插设多层硅钢片形成上铁轭112，从而完成铁芯110、低压绕组120和高压绕组130的装配。

结合图1和图2所示，铁芯110的外侧设置有铁芯夹件140，铁芯夹件140由三个夹件相互连接形成类似于槽钢的结构，即铁芯夹件140整体呈“匚”字型结构。其中位于中间位置的夹件靠近铁芯110设置，另外两个夹件朝向远离铁芯110的方向设置。当然，在其他实施方式中，铁芯夹件也可以为矩形的空心管件，即铁芯夹件由四个板件结构的夹件相互连接并包围形成封闭的结构，该结构使铁芯夹件的结构更稳定；或者铁芯夹件由五个、六个或者更多个板件结构的夹件相互连接并包围形成封闭的结构，在此不作限制。

铁芯夹件140设置为四个，其中两个铁芯夹件140对称位于铁芯110上端的两侧，夹紧铁芯110的上端(即上铁轭112)后通过第一紧固件固定连接；另外两个铁芯夹件140对称位于铁芯110下端的两侧，夹紧铁芯110的下端(即下铁轭113)后通过第二紧固件固定连接。第一紧固件、第二紧固件均采用相互配合使用的螺杆及螺栓以分别通过两个铁芯夹件140夹紧铁芯110的两端。铁芯夹件140的两端均开设有第一通孔141，将两个铁芯夹件140对应放置在铁芯110上端的两侧，并在两个铁芯夹件140同一端的两个第一通孔141内同时穿设螺杆(图未示)后用螺栓拧紧固定，两个铁芯夹件140的两端均如此固定，使两个铁芯夹件140夹紧铁芯110的上端。铁芯110下端的两个铁芯夹件140也采用同样方式固定并夹紧铁芯110的下端，具体不再赘述。此外为进一步可靠夹紧铁芯110，铁芯夹件140的中间部位也采用相互配合使用的若干螺杆和螺栓以夹紧铁芯110的中部。铁芯夹件140上还设有第二通孔(图中未示出)，用于与低压绕组120连接。

其中，铁芯夹件140由纤维增强复合材料制成，具体可由玻璃纤维浸渍环氧树脂模压成型，或者由芳纶纤维浸渍环氧树脂模压成型，也可以采用其他复合材料一体成型，在此不作限制。

纤维增强复合材料指由增强纤维材料，如玻璃纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。

在其他实施方式中，铁芯夹件也可以由金属材料制成，可以是一体成型的槽钢，也可以是分体成型后通过焊接方式连接固定。此时，铁芯夹件外需要连接小支柱绝缘子之类的绝缘部件使高低压接线处与金属槽钢之间绝缘。同时，在铁芯外也应设置绝缘垫，一方面使铁芯与铁芯夹件之间绝缘，另一方面避免铁芯夹件上产生涡流而造成铁芯的电磁损耗。

本实施方式中采用纤维增强复合材料制成的铁芯夹件140，相比传统的槽钢结构的铁芯夹件，具备更优异的经济性能，可以取消在铁芯110外表面固定的绝缘垫，且纤维增强复合材料的成本更低，总体成本可降低60％左右。同时，由于传统的槽钢结构是金属导电材料，需要在铁芯夹件上连接额外的绝缘部件进行绝缘，比如小支柱绝缘子，如此，一方面增加了成本，另一方面增加了整个设备的重量，设备运行中噪声大，且铁制品生产过程中碳排放量大，污染严重，纤维增强复合材料制成的铁芯夹件140解决了这些问题；此外，采用纤维增强复合材料制成的铁芯夹件140不会在复合体内产生涡流损耗，由此将降低干式变压器10的空载损耗。综上，纤维增强复合材料制成的铁芯夹件140成本低、重量轻、机械性能好，且纤维增强复合材料生产过程排碳量低，更绿色、更环保。

结合图2和图4所示，低压绕组120包括铜箔121、低压绝缘层122和支撑条123，铜箔121和低压绝缘层122交替设置。具体地，铜箔121通过整张铜箔纸卷绕成型，低压绝缘层122与铜箔121重叠设置后共同卷绕，如此实现铜箔121和低压绝缘层122的交替设置。低压绕组120中设有至少一条散热气道，该散热气道位于相邻的铜箔121和低压绝缘层122之间，以及支撑条123位于该散热气道内，用于支撑隔离相邻的铜箔121和低压绝缘层122。具体地，支撑条123为绝缘支撑条123，当铜箔121和低压绝缘层122重叠卷绕至固定厚度时用绝缘支撑条123固定在低压绝缘层122或铜箔121的外表面，继续重叠卷绕以使铜箔121或低压绝缘层122贴紧绝缘支撑条123，绝缘支撑条123可以采用胶粘方式固定在相邻铜箔121和低压绝缘层122之间，也可以通过卷绕时产生的挤压力或者其他方式固定。每层散热气道内设有多个绝缘支撑条123，多个绝缘支撑条123沿铜箔121外周面的周向间隔设置，同时起到支撑相邻铜箔121和低压绝缘层122的作用。每层散热气道内设置的绝缘支撑条123至少为两个，可以是两个、三个、四个或者更多个。优选地，同一层的多个绝缘支撑条123沿铜箔121外周面的周向均匀间隔设置。设置绝缘支撑条123之后继续重叠卷绕铜箔121和低压绝缘层122至预定厚度形成低压绕组120。散热气道的设置，能够使干式变压器10在运行过程中，低压绕组120产生的热量得到释放，避免干式变压器10过热失效。其中，散热气道可以设置一层，也可以设置两层或更多层，在此不作限制。

其中，低压绝缘层122采用聚酰亚胺浸渍纸，具体可以为SHS-P二苯醚预浸材料，选用聚酰亚胺薄膜与聚砜纤维非织布柔软复合材料浸渍二苯醚树脂后烘烤而成，当然低压绝缘层也可以采用DMD绝缘纸或硅橡胶薄膜，或者其他绝缘材料，根据干式变压器不同的温升等级选取即可。

其中，绝缘支撑条123由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，或者由芳纶纤维浸渍环氧树脂制成，在此不作限制。并且，绝缘支撑条123为截面呈工字型的长条，机械强度更稳定。当然，绝缘支撑条也可以为截面呈方形或者其他形状的长条，只要能够起到支撑隔离的作用即可。

如图5-图10所示，高压绕组130包括绕线体1310、高压线圈1320和高压绝缘层1330，导线绕制在绕线体1310上形成高压线圈1320。具体地，绕线体1310包括支撑筒1311和绕线部1312，其中支撑筒1311为空心柱体，可以是空心圆柱体，也可以是空心椭圆柱体，或者是其他空心柱状体；绕线部1312位于支撑筒1311的外周面上，导线绕制在绕线部1312中形成高压线圈1320，且高压线圈1320包括若干段线圈，若干段线圈沿支撑筒1311的轴向间隔布置。

具体地，绕线部1312包括若干绕线板1313，若干绕线板1313周向均布在支撑筒1311的外周面上，每个绕线板1313沿支撑筒1311轴向设置，绕线板1313沿支撑筒1311的轴向长度小于支撑筒1311沿其轴向的长度。其中，绕线板1313的数量至少为两个，即可以为两个、三个、四个或者更多，在此不作限制。为了使导线绕制牢靠，且尽量节约材料，10kV/1000kVA干式变压器的绕线板1313的数量设置为十二个。在其他实施方式中，绕线板沿支撑筒的轴向长度也可以等于支撑筒沿其轴向的长度。

绕线板1313为矩形板件，绕线板1313较长的侧边沿支撑筒1311的轴向设置，绕线板1313上还设有若干绕线槽1314，若干绕线槽1314沿支撑筒1311的径向设置且沿支撑筒1311的轴向间隔分布，使绕线板1313呈梳齿状，也即绕线板1313上形成有若干梳齿。将绕线板1313上的梳齿沿支撑筒1311轴向的高度定义为齿高，绕线板1313两端的梳齿的齿高及绕线板1313中部的梳齿的齿高均大于其他部分的梳齿的齿高，这是由于高压线圈1320的端部场强不均，将绕线板1313两端的齿高设置大一点可均匀电场，而绕线板1313中部需要引出分接线的分接头，将绕线板1313中部的齿高设置大一点，则对应的相邻两个绕线槽1314之间的距离更大，可以为从绕线板1313中部引出的分接头留出放置空间。同时，将齿高稍大的梳齿区域定义为高梳齿区，将齿高稍小的梳齿区域定义为低梳齿区。继而通过上述设置，使得绕线板1313在沿支撑筒1311的轴向上自一端朝向另一端，依次形成第一高梳齿区、第一低梳齿区、第二高梳齿区、第二低梳齿区、第三高梳齿区。进一步地，第一高梳齿区、第二高梳齿区和第三高梳齿区的齿高具体不限制，例如可以彼此相同，也可以各不同。以及第一高梳齿区、第三高梳齿区可以关于第二高梳齿区对称设置，第一低梳齿区、第二低梳齿区也可以关于第二高梳齿区对称设置。当然也可以不对称设置，在此不作限制。

绕线板1313上的相邻两个梳齿间至少设置一段线圈，使得每个绕线槽1314中均缠绕有导线，合理分布设置高压线圈1320，且各段线圈实现间隔设置。

其中，若干绕线板1313周向均布在支撑筒1311的外周面上时，所有绕线板1313的两端平齐设置，并且所有绕线板1313上的绕线槽1314在支撑筒1311的周向上一一对应匹配，每段线圈由导线沿支撑筒1311周向绕制在所有绕线板1313上对应的一圈绕线槽1314中，受力均衡，机械强度好。

在其他实施方式中，为了让开分接头的设置位置，若干绕线板也可以用不均匀设置的方式固定在支撑筒的外周面，即相邻两个绕线板之间的距离不相等，比如某相邻两个绕线板之间的距离大于其他任意相邻两个绕线板之间的距离，此时各个分接头从该相邻两个绕线板之间引出，如此绕线板中部的梳齿的齿高无需设置更大，也能够留出各个分接头的设置位置。

在其他实施方式中，绕线板也可以是环绕支撑筒周向设置的环形盘件。若干绕线板沿支撑筒的轴向间隔设置，导线绕制在相邻的两个绕线板形成的凹槽中。

其中，支撑筒1311为玻璃纤维浸渍环氧树脂缠绕固化成型或者拉挤成型的空心管，也可以是玻璃纤维或者芳纶纤维浸渍环氧树脂拉挤缠绕成型的空心管，还可以是芳纶纤维浸渍环氧树脂缠绕固化成型或者拉挤成型的空心管，或者采用其他复合材料制成，在此不作限制。

在一应用场景中，支撑筒1311与绕线板1313分体成型后粘接固定。绕线板1313也由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，通过多层玻璃纤维布浸渍环氧树脂后叠加成一定厚度，并模压固化形成矩形玻璃钢板件，在玻璃钢板件上开设绕线槽1314，具体可车削形成绕线槽1314，从而形成绕线板1313，绕线板1313通过粘接剂固定连接在支撑筒1311的外周面上，用料最省，能够节约成本。粘接剂为双组分耐高温的环氧胶，当然也可以是其他粘接胶，但是需保证该粘接胶能够使支撑筒1311与绕线板1313粘接牢靠，且耐高温，以适应在绕线体1310外高温注射高压绝缘层1330。

在本实施方式中，绕线板1313经过模压、固化成型，在其他实施方式中，也可以整体浇注、固化直接成型梳齿状的绕线板，简化工艺，且绕线板的材质与前述一致，不再赘述。

在另一应用场景中，支撑筒1311与绕线板1313一体成型。通过玻璃纤维或者芳纶纤维浸渍环氧树脂拉挤或缠绕成一个厚度较大的空心管，然后对该空心管进行车削，从而形成支撑筒1311和绕线板1313，此方式用料浪费，但是能够保证支撑筒1311与绕线板1313之间的强度，防止由于粘接不牢靠或者在后续注射高压绝缘层1330的过程中损坏支撑筒1311与绕线板1313之间的连接。

在又一应用场景中，结合图5和图6所示，绕线体1310还包括两个翻边1315，具体地，翻边1315位于支撑筒1311的两个端部，且沿支撑筒1311的径向向外延伸形成环状盘面，两端的翻边1315相对设置，当绕线板1313置于绕线体1310的外周面时，绕线板1313两个端部的外端面抵接两个翻边1315相互朝向的盘面，防止在注射高压绝缘层1330的过程中由于较大的注射压力将绕线板1313损坏。当然，绕线板1313两个端部的外端面也可以不抵接两个翻边1315相互朝向的盘面，即绕线板1313两个端部的外端面与翻边1315朝向绕线板1313的盘面之间留有空隙，在此不作限制。

翻边1315由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，与支撑筒1311一体成型，即通过玻璃纤维或者芳纶纤维浸渍环氧树脂拉挤或缠绕成型，然后加工打磨成带有一定厚度的圆盘件。

在其他实施方式中，绕线体也可以仅包括绕线部，不设置刚性绝缘内衬筒即不设置支撑筒，绕线部在高压绕组的内侧呈周向设置，导线绕制在绕线部的外侧形成高压线圈，高压绝缘层包裹高压线圈和绕线部。高压绕组省去了刚性绝缘内衬筒的结构，使得导热效果更好，消除了高压绝缘层与刚性绝缘内衬筒之间的界面，从而抑制了刚性绝缘内衬筒表面放电，且节约了材料，降低了成本。

绕线体1310采用上述的纤维增强复合材料制成，具有轻质高强的特性，使绕线体1310具有较好的机械强度，能够有效支撑导线的绕制，不易损坏，避免高温硫化硅橡胶在绕线体1310外注射时产生的注射冲击力将导线冲散移位；且纤维增强复合材料耐热性能好，避免干式变压器10运行过程中因高压线圈1320产生过高的热量而使绕线体1310发生变形。

结合图5、图7和图8，以A相变压器100为例，导线周向绕制在绕线体1310的外周面上形成高压线圈1320。具体地，导线绕制在绕线部1312的绕线槽1314中，使高压线圈1320在支撑筒1311的轴向上呈间隔分布，并且导线在绕制完成后首尾端形成两个外接，分别为第一外接D和第二外接X，第一外接D用于连接电缆，第二外接X用于连接其他外接线，比如在三相变压器中，用于与各相变压器之间的相互连接。导线在绕线体1310沿其轴向的中部共引出六个分接头，分别为分接头2、分接头3、分接头4、分接头5、分接头6和分接头7，六个分接头形成分接开关，为便于描述，将分接头2、分接头4和分接头6定义为第一分接开关，将分接头3、分接头5和分接头7定义为第二分接开关。

在一应用场景中，结合图5、图7和图10所示，导线包括第一导线和第二导线，第一导线和第二导线均为连续导线，且第一导线外和第二导线外均包覆有绝缘层，该绝缘层可以为聚酰亚胺膜或者玻纤膜，亦或者该绝缘层为聚酯漆等其他绝缘材料，或者也可以多种绝缘材料组合使用，在此不作限制。第一导线从绕线部1312的一端沿支撑筒1311的轴向绕制至绕线部1312的中部，并引出三个分接头。为方便表述，将绕线部1312的上端定义为第一端，绕线部1312的下端定义为第二端，第一导线从绕线部1312的第一端向绕线部1312的第二端开始绕制，第一导线在所有绕线板1313上对应的一圈第一个绕线槽1314中缠绕所设计的匝数线圈，形成第一段线圈1321，第一段线圈1321为饼式绕法，每个绕线槽1314中仅设置一饼线圈，此时每一段线圈均仅有一饼线圈。第一导线位于绕线部1312的第一端的内匝导线端形成暴露于高压绝缘层1330外的第一外接D，也就是在第一段线圈1321的内匝导线端(即第一导线的首端)引出第一外接D，第一段线圈1321的外匝导线端延伸至所有绕线板1313上对应的一圈第二个绕线槽1314内继续绕制形成第二段线圈1322，依次类推，直至第一导线绕至绕线体1310的中部，并通过其中三段线圈的外匝导线端分别引出三个分接头，即如图10所示的分接头6、分接头4和分接头2，至此第一导线完成绕制。

第二导线从绕线部1312的中部沿支撑筒1311的轴向绕制至绕线部1312的第二端，并引出另外三个分接头。具体地，第二导线在与分接头2相邻的下一圈绕线槽1314中开始绕制，形成第三段线圈1323，第二导线以与第一导线同样的绕制方式向绕线部1312的第二端继续绕制，从第三段线圈1323开始的三段线圈中分别引出另外三个分接头，即分接头3、分接头5和分接头7，直至第二导线绕至绕线部1312的第二端的每个绕线板1313上对应的一圈最后一个绕线槽1314并形成终端段线圈1324。第二导线位于绕线部1312的第二端的外匝导线端形成暴露于高压绝缘层1330外的第二外接X，也就是在终端段线圈1324的外匝导线端(即第二导线的末端)引出第二外接X，至此第二导线完成绕制。

导线绕制时，在所有绕线板1313上对应的一圈绕线槽1314中进行绕制，使得导线绕制形成的每段线圈均与支撑筒1311的轴向垂直，绕制方便且导线布置整齐，绕线板1313及支撑筒1311受力均匀，机械强度好。

如此，形成了饼式高压线圈1320，该线圈结构具有较好的机械强度，对于短路电流产生的电动力的承受能力强，相比于层式线圈而言，其饼数较多，散热能力也较好。并且，在支撑筒1311的轴向上，结合图8和图10所示，分接头6、分接头4和分接头2依次分布形成第一分接开关，分接头3、分接头5和分接头7依次分布形成第二分接开关，且第一分接开关与第二分接开关平行设置，六个分接头形成高压线圈1320的分接装置，用于干式变压器10根据不同运行工况调节电压。

其中，导线绕制在绕线体1310上形成高压线圈1320，由此高压线圈1320呈环状，将高压线圈1320的环宽定义为高压线圈1320的宽度，高压线圈1320在其各径向截面上的宽度均一致，即高压线圈1320的外侧面与支撑筒1311的外周面等间距，使高压线圈1320整体受力平衡。当然考虑到实际操作情况，各线圈在其径向截面上的宽度也可以不完全相同，只要大致相同即可。

本实施方式中，第二导线从与分接头2相邻的下一圈绕线槽1314中开始绕制至绕线部1312的第二端的最后一圈绕线槽1314，在其他实施方式中，第二导线也可以从绕线部下端的最后一圈绕线槽中开始向上绕制至与分接头2相邻的下一圈绕线槽中，只不过先形成第二外接X，再依次形成分接头7、分接头5和分接头3。当然，高压线圈1320的绕制方式也不限于以上的方式，也可以采用其他方式形成饼式线圈或者层式线圈，只要能够最终形成高压绕组130即可。

本实施方式中，分接开关包括六个分接头，此时干式变压器10有五个档位可调节电压，在其他实施方式中，分接开关也可以包括四个分接头，即第一分接开关和第二分接开关分别包括两个分接头，此时干式变压器包括三个档位可调节电压，只要符合干式变压器的实际使用需求即可，在此不作限制。

如图7-图9所示，高压绝缘层1330包裹高压线圈1320和绕线体1310后形成高压绕组130。高压绝缘层1330为高温硫化硅橡胶，先将导线绕制在绕线体1310上形成高压线圈1320，将绕线体1310和高压线圈1320作为待注射体，将待注射体放入注射机的模具中，通过添加硅橡胶原料，在待注射体的外周整体注射高温硫化硅橡胶，得到高压绕组130。高压绝缘层1330采用高温硫化硅橡胶，整体提高了高压绕组130的绝缘性能和机械性能。

通过整体真空注射高温硫化硅橡胶包覆高压线圈1320和绕线体1310后，高温硫化硅橡胶填充高压线圈1320和绕线体1310之间的缝隙并包裹绕线体1310的两端，且高温硫化硅橡胶不包覆支撑筒1311的内壁，使高压绕组130整体呈空心柱状，可以是空心圆柱体，也可以是空心椭圆柱体，或者是其他空心柱状体。

在整体注射高温硫化硅橡胶之前，通过设置工装连接件101，连接六个分接头，避免六个分接头在注射过程中也被硅橡胶包覆而无法用于接线。如图9所示，工装连接件101为铝合金板件，工装连接件101的板面上设有保护腔，分接头连接固定于该保护腔内。在本申请中，该保护腔为六个相同的台阶孔1011，且台阶孔1011的内壁还设有螺纹。六个分接头分别连接至六个台阶孔1011，可以通过焊接方式连接，也可以通过其他方式固定连接，在此不作限制。并且，工装连接件101上的六个台阶孔1011平行设置成两列，每列设置三个台阶孔1011使第一分接开关与第二分接开关也平行设置。同时，在整体注射之前，六个分接头分别连接至六个台阶孔1011之后，六个台阶孔1011内均连接螺栓，如此，螺栓可直接填充台阶孔1011剩余空间，防止硅橡胶填充六个台阶孔1011，从而避免六个分接头被硅橡胶包覆后无法用于接线。

工装连接件101的两个相对的侧面还设有两个对称的连接槽1012，注射模具中对应设有两个连接块，工装连接件101置于注射模具中时，通过工装连接件上的两个连接槽1012分别与注射模具上的两个连接块卡设连接，使工装连接件101在注射模具中固定，防止在注射硅橡胶的过程中由于较大的注射压力使工装连接件101的位置发生偏移。

在其他实施方式中，还可以是工装连接件的两个相对的侧面设有两个对称的连接块，注射模具中对应设有两个连接槽，工装连接件置于注射模具中时，通过工装连接件上的两个连接块分别与注射模具上的两个连接槽卡设连接，使工装连接件在注射模具中固定，防止在注射硅橡胶的过程中由于较大的注射压力使工装连接件的位置发生偏移。当通过整体注射形成高压绝缘层1330后，工装连接件101的侧面被包覆少量硅橡胶，由于包覆在工装连接件101上的硅橡胶比较少量，可直接通过工具拆除工装连接件101，露出第一分接开关和第二分接开关，最终形成如图8所示的高压绕组130。

在本实施方式中，工装连接件101设置为一个，在其他实施方式中，工装连接件也可以设置为两个，此时的工装连接件尺寸设置更小，每个工装连接件上开设三个台阶孔，六个分接头分别与该六个台阶孔连接即可，在此不作限制。

在本实施方式中，如图11所示，为包覆有高压绝缘层1330的高压绕组130沿其轴向剖切的局部截面图，导线采用前述绕制方法，绕制在梳齿状的绕线板1313中，形成饼式高压线圈1320，在沿高压绕组130的轴向上，饼式高压线圈1320与绕线板1313的梳齿间隔设置，即相邻两个梳齿之间设有一饼线圈。

在另一实施方式中，如图12所示，为包覆有高压绝缘层2330的高压绕组230沿其轴向剖切的局部截面图，导线通过双绕组连续式绕法绕制在梳齿状的绕线板2313上，形成高压线圈2320。采用两根相同的连续导线相邻设置后同时从所有绕线板2313的第一端对应的一圈绕线槽2314中开始绕制，形成第一段线圈2321，第一段线圈2321包括沿支撑筒2311轴向紧邻排列的两饼线圈，具体绕制的方法与前述高压线圈1320一致，依次类推向下绕制，继续形成第二段线圈2322等其他线圈，直至形成沿高压绕组230的轴向间隔设置的高压线圈2320，每段线圈均包括紧邻排列的两饼线圈，每段线圈沿绕线板2313轴向的长度等于两根并列导线沿支撑筒2311轴向的宽度之和，也即绕线板2313上的相邻两个梳齿间设置两饼线圈。此处相同的两根导线指该两根导线的尺寸、材质均一致。相比单根导线的连续式绕组结构(即前述高压线圈1320的结构)，在同样尺寸规格的高压绕组中，能够减少绕线槽2314的个数，由此减少了每段线圈的间隔段之间的导线过渡段，从而减少了导线的用量，达到降低成本的目的。在其他实施方式中，绕线板上的相邻两个梳齿间也可以设置三饼线圈或者更多饼线圈。

在又一实施方式中，如图13所示，为包覆有高压绝缘层3330的高压绕组330沿其轴向剖切的局部截面图，绕线板3313上的绕线槽3314沿支撑筒3311轴向的宽度大于上述绕线板2313上绕线槽2314沿支撑筒2311轴向的宽度。导线先通过层式绕法形成第一段线圈3321，具体地，采用一根连续导线，在所有绕线板3313上端对应的一圈第一个绕线槽3314中，沿支撑筒3311的轴向在第一个绕线槽3314内的上端向下进行连续绕制，直至导线绕至第一个绕线槽3314的下端，形成第一层线圈，第一层线圈的导线在支撑筒3311的外周面呈紧密排布的螺旋状，当导线完成第一层线圈的绕制后，反向沿支撑筒3311的轴向由第一个绕线槽3314的下端向上继续绕制第二层线圈，依次类推往复绕制，直至第一段线圈3321达到高压线圈3320在支撑筒3311径向上的预设宽度，最终第一段线圈3321在支撑筒3311的外周面呈紧密排布的螺旋状。然后，导线通过绕线板3313的梳齿过渡到第二个绕线槽3314中，继续按层式绕法绕制形成第二段线圈3322，依次类推继续绕制，直至完成所有绕线槽3314内导线的绕制，从而最终形成高压线圈3320。

由于绕线槽3314沿支撑筒3311轴向的宽度较大，每段线圈沿绕线板3313轴向呈螺旋状排列，且每段线圈沿绕线板3313轴向的长度大于两根并列导线的宽度之和，从而形成多段圆筒式的高压线圈3320，相比采用双绕组连续式绕法绕制的饼式结构(即前述高压线圈2320的结构)，在同样规格的高压绕组中，高压线圈3320更紧凑，绕线槽3314的个数更少，从而导线的用量也更少，进一步达到降低成本的目的。

在本实施方式中，通过设置绕线板3313，使第一段线圈3321与第二段线圈3322之间间隔了梳齿，在其他实施方式中，也可以不设置绕线板，第一段线圈与第二段线圈之间留有空隙，最终通过填充高压绝缘层使高压线圈固定，同样可以达到高压线圈段间绝缘的目的。

在另一实施方式中，如图14所示，为包覆有高压绝缘层4330的高压绕组430沿其轴向剖切的局部截面图，高压线圈4320的形成方式与前述的高压线圈3320的形成方式一致，不再赘述。但是高压线圈4320的每段线圈沿支撑筒4311轴向的长度大于高压线圈3320的每段线圈沿支撑筒3311轴向的长度，相同电压等级的干式变压器10，分段圆筒式的高压线圈4320的段数更少。由于高压线圈4320的每段线圈沿支撑筒4311轴向的长度更大，每段线圈之间的电压差就更大，由此每段线圈的层与层之间需要添加绝缘层来降低电压差，此时，每段线圈沿高压绕组430的轴向上设置层间绝缘层4301，防止层间电场强度高于绝缘导线包覆绝缘薄膜的耐受临界值。并且，每段线圈中的层式结构具有很好的抗雷电冲击能力，经济优势也更加明显。具体地，在通过层式绕法绕制导线至一定厚度时，在相应位置上放置层间绝缘层4301后再继续绕制导线，即可将层间绝缘层4301设置在每段线圈中。

其中，层间绝缘层4301可以是网格布，也可以是周向间隔排布的绝缘撑条，或者其他硬质绝缘材料。且该绝缘撑条为边缘呈波浪形的绝缘长条，可防止在注射高温硫化硅橡胶以形成高压绝缘层时，由于极高的注射压力，使绝缘支撑条损坏。以及绝缘支撑条采用硬质绝缘材料制成，可抵抗硅橡胶高温注射时的冲击力。同时，层间绝缘层4301可以设置为一层，也可以设置为两层或者三层，根据不同设计情况而定，在此不作限制。

在另一实施方式中，结合图1-图11，提供一种高压绕组130的制造方法，包括如下步骤：

步骤①：导线沿绕线体1310的外周面进行周向绕制形成高压线圈1320，导线绕制过程中形成分接头。

首先，绕线体1310包括支撑筒1311和位于支撑筒1311外周面上的绕线部1312，其中支撑筒1311为空心柱体，可以是空心圆柱体，也可以是空心椭圆柱体，或者是其他空心柱状体；绕线部1312包括若干绕线板1313，若干绕线板1313沿支撑筒1311轴向设置且周向均布在支撑筒1311的外周面上，绕线板1313的数量至少为两个，即可以为两个、三个、四个或者更多，在此不作限制。为了使导线绕制牢靠，且尽量节约材料，10kV/1000kVA干式变压器的绕线板1313的数量设置为十二个。绕线板1313上还设有若干绕线槽1314，若干绕线槽1314沿支撑筒1311的径向设置且沿支撑筒1311轴向间隔分布，使绕线板1313呈梳齿状。

支撑筒1311和绕线板1313的具体结构、材质、成型方法等均如前所述，不再赘述。

其次，将绕线体1310套设在绕线设备上，通过将导线绕制在绕线体1310上，形成高压线圈1320，使高压线圈1320沿支撑筒1311的轴向间隔布置，从而形成饼式高压线圈1320。导线绕制方式及高压线圈1320的结构与前述一致，不再赘述。且导线在绕制过程中，分别引出分接头2、分接头3、分接头4、分接头5、分接头6和分接头7，从而形成分接开关。

在本实施方式中，导线绕制形成饼式高压线圈1320，在其他方式中，导线也可以绕制成如图12-图14所示的双绕组连续式高压线圈2320、多段圆筒式高压线圈3320和分段圆筒式高压线圈4320，具体如前所述，不再赘述。此外，分接开关也可以仅包括四个分接头，在此不作限制。

步骤②：将分接头置于工装连接件101的保护腔且与工装连接件101连接固定。

通过如图9所示的工装连接件101，将六个分接头分别连接固定于工装连接件101的保护腔，在本申请中，该保护腔为六个台阶孔1011，可以通过焊接方式连接，也可以通过其他方式固定连接，在此不作限制。

步骤③：将绕制有高压线圈1320的绕线体1310作为待注射体放入注射机的模具中，在待注射体外周整体注射高温硫化硅橡胶，使得高温硫化硅橡胶包覆高压线圈1320和绕线体1310，高温硫化硅橡胶填充高压线圈1320和绕线体1310之间的缝隙以及绕线体1310的两端。

在本步骤之前，在工装连接件101的六个台阶孔1011内均连接螺栓，如此，螺栓可直接填充台阶孔1011剩余空间，防止硅橡胶填充六个台阶孔1011，从而可以避免六个分接头被硅橡胶包覆后无法用于接线。

将绕线体1310和连接有工装连接件101的高压线圈1320作为待注射体，然后在待注射体的外周涂覆偶联剂后，将待注射体放入注射机的模具中，添加硅橡胶原料，在待注射体的外周整体注射高温硫化硅橡胶，待冷却后得到高压绕组130，高温硫化硅橡胶的高压绝缘层1330整体提高了高压绕组130的绝缘性能和机械性能。

工装连接件101的两个相对的侧面还设有两个对称的连接槽1012，注射模具中对应设有两个连接块，在待注射体放入注射机的模具中时，通过工装连接件101上的两个连接槽1012分别与注射模具上的两个连接块卡设连接，使工装连接件101在注射模具中固定，防止在注射硅橡胶的过程中由于较大的注射压力使工装连接件101的位置发生偏移。当然，还可以是工装连接件的两个相对的侧面设有两个对称的连接块，注射模具中对应设有两个连接槽，同样通过工装连接件上的连接块和注射模具上的连接槽匹配连接，具体不再赘述。

高温硫化硅橡胶通过整体真空注射包覆高压线圈1320和绕线体1310后，高温硫化硅橡胶填充高压线圈1320和绕线体1310之间的缝隙以及绕线体1310的两端，且高温硫化硅橡胶不包覆支撑筒1311的内壁，使高压绕组130整体呈空心柱状，可以是空心圆柱体，也可以是空心椭圆柱体，或者是其他空心柱状体。

步骤④：移除工装连接件101，得到分接头暴露于高温硫化硅橡胶外的高压绕组130。

当通过真空注射形成高压绝缘层1330后，工装连接件101的侧面被包覆少量硅橡胶，由于包覆在工装连接件101上的硅橡胶比较少量，可直接通过工具拆除工装连接件101，露出分接头，最终形成如图8所示的高压绕组130。

在另一实施方式中，如图1-图4所示，提供一种干式变压器10，该干式变压器10为三相变压器，分别为A相、B相和C相，干式变压器10包括铁芯110、三个低压绕组120和三个高压绕组130。其中，铁芯110包括三个柱状铁芯体111、位于三个柱状铁芯体111上端的上铁轭112和位于三个柱状铁芯体111下端的下铁轭113，三个低压绕组120分别套设在三个柱状铁芯体111的外周，三个高压绕组130分别套设在三个低压绕组120的外周。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的高压绕组包括绕线体、高压线圈和高温硫化硅橡胶的高压绝缘层，相比现有技术中的环氧树脂高压绝缘层，硅橡胶具备如下优势：1)具备较好的防火性能、抗低温性能、耐老化性能及抗短路试验能力，可延长干式变压器的使用寿命；2)铜线圈易从硅橡胶上剥离，材料可回收率大于99％，更为绿色环保；3)硅橡胶弹性体可减弱机械振动带来的局放诱因，对设备放电具有抑制效果，且硅橡胶在放电作用下产物为非导电的二氧化硅，可有效抑制绝缘继续劣化；4)能够降低变压器的运行损耗，更节能；5)耐恶劣环境的能力较好，能够安装在户内和户外。同时，本申请的硅橡胶是通过整体高温硫化注射成型，此工艺方法较现有的室温硫化，使高压绝缘层更稳固，机械性能更高，且与高压线圈、绕线体的粘接性能更好，能有效延长高压绝缘层的使用寿命。并且相较于液态硅橡胶而言，本申请的高温硫化硅橡胶填料分散均匀，不会因填料团聚而使干式变压器产生局部放电，使干式变压器的整体性能更优。

本申请的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本申请的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本申请所涉及的技术领域内，并落入本申请权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种高压绕组，其特征在于，所述高压绕组包括绕线体、高压线圈和高压绝缘层，导线绕制在所述绕线体上形成所述高压线圈，所述绕线体采用纤维增强复合材料制成，所述高压绝缘层包裹所述高压线圈和所述绕线体，所述高压绝缘层为高温硫化硅橡胶。

2.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述绕线体包括支撑筒和位于所述支撑筒外周面上的绕线部，所述支撑筒为空心柱体，所述高压线圈包括若干段线圈，若干段所述线圈绕制在所述绕线部上且沿所述支撑筒的轴向间隔设置。

3.如权利要求2所述的高压绕组，其特征在于，所述导线包括第一导线和第二导线，所述第一导线从所述绕线部的第一端沿所述支撑筒的轴向绕制至所述绕线部的中部，所述第二导线从所述绕线部的所述中部沿所述支撑筒的轴向绕制至所述绕线部的第二端。

4.如权利要求3所述的高压绕组，其特征在于，所述第一导线位于所述绕线部的所述第一端的内匝导线端形成暴露于所述高压绝缘层外的第一外接，所述第二导线位于所述绕线部的所述第二端的外匝导线端形成暴露于所述高压绝缘层外的第二外接。

5.如权利要求2所述的高压绕组，其特征在于，所述绕线部包括若干绕线板，所述绕线板上设有若干梳齿，若干所述绕线板周向设置在所述支撑筒的外周面，所述绕线板上的相邻两个所述梳齿间至少设置一段所述线圈。

6.如权利要求5所述的高压绕组，其特征在于，将所述梳齿沿所述支撑筒的轴向的高度定义为齿高，所述绕线板中部的所述梳齿的齿高和所述绕线板两端的所述梳齿的齿高均大于所述绕线板其他部分的所述梳齿的齿高，使得所述绕线板在沿所述支撑筒的轴向上自一端朝向另一端，依次形成第一高梳齿区、第一低梳齿区、第二高梳齿区、第二低梳齿区、第三高梳齿区。

7.如权利要求2所述的高压绕组，其特征在于，每段所述线圈沿所述支撑筒的轴向层式往复绕制并在所述支撑筒的外周面呈紧密排布的螺旋状。

8.如权利要求7所述的高压绕组，其特征在于，所述线圈沿所述支撑筒的轴向设有至少一个层间绝缘层。

9.如权利要求8所述的高压绕组，其特征在于，所述层间绝缘层为边缘呈波浪形的绝缘长条。

10.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述高压线圈在其各径向截面上的宽度一致。

11.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述高温硫化硅橡胶通过整体真空注射包覆所述高压线圈和所述绕线体，所述高温硫化硅橡胶填充所述高压线圈和所述绕线体之间的缝隙以及所述绕线体的两端。

12.一种干式变压器，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的高压绕组。

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