CN115280439A - 具有内部冷却通道的绝缘体 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种电绝缘体(5)，用于填充有电绝缘冷却流体的感应设备。绝缘体限定了多个内部通道(6)，以允许流体从其中流过，以提高感应设备内的流体循环。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于填充流体的感应设备的电绝缘体。
背景技术
填充流体的感应设备，例如变压器，包括固体绝缘材料和冷却流体。需要冷却流体的充分循环以有效冷却感应设备。因此，固体绝缘材料应该允许冷却流体在设备中通过和循环。例如，顶部和底部绕组绝缘体——即所谓的绕组表或压制板——可以被包含在几个单独但组合的部件的布置中——即压制板和常见的间隔环，以允许冷却流体通过固体绝缘材料。
CN 202678030公开了一种用于变压器的压制板。该压制板在一个面上设有沟道或条以形成油道。
类似地，WO 2011/124835公开了一种用于隔离线圈的两个绕组的插入件。该插入件包括聚芳酰胺板(polyaramid plate)，在该板的一个面上设有间隔件以限定介电流体的通道。
EP2602800A1公开了一种油浸变压器，包括变压器容器、安装在其中的变压器芯体、至少一个直立的空心柱形变压器线圈，其具有围绕变压器芯体的分支设置的至少一个轴向冷却通道和布置在变压线圈轴向前侧的油室。
US1317003公开了一种反应器，包括多个基本扁平的线圈、延伸穿过并嵌入其匝的塑料的径向支撑件。
EP3312856A1公开了一种具有绕组支撑件的变压器，该支撑件将冷却流体引导至绕组主体。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于感应设备1的改进的电绝缘体，所述感应设备1填充有电绝缘冷却流体，以允许流体通过所述绝缘体。
根据本发明的一个方面，提供了一种电绝缘体。所述绝缘体被配置为用于感应设备中，所述感应设备填充有电绝缘冷却流体。绝缘体限定了多个内部通道，用于允许电绝缘冷却流体从其中流过以提高感应设备内流体的循环。
根据本发明的一个方面，提供了一种电绝缘体，用于填充有电绝缘冷却流体的感应设备，所述绝缘体限定了多个内部通道，用于允许流体从其中流过以提高所述感应设备内流体的循环，
其中，所述绝缘体是扁平的且所述通道包括在所述绝缘体内的平面中延伸的径向通道，所述平面平行于绝缘体的相对的第一和第二主表面，
其中，所述通道包括轴向通道，每个轴向通道延伸穿过第一和第二主表面中的至少一个，而进入径向通道中的至少一个，以允许冷却流体在所述轴向通道和所述径向通道之间通过，
并且其中所述绝缘体由至少一种电绝缘材料制成，所述电绝缘材料包括树脂基质中的纤维复合材料——例如合成纤维(诸如玻璃纤维)，所述树脂基质中例如包括可固化树脂，诸如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
根据本发明的另一方面，提供了一种感应设备，包括壳体、包含在所述壳体内的电绝缘冷却流体、浸没在所述冷却流体中的绕组装置以及本公开的至少一个绝缘体。
通过具有用于冷却流体的内部通道的绝缘体，可以提高冷却流体的循环而无需使用会增加绝缘体空间占用的间隔件等组件。绝缘体，且由此整个感应设备，可以制造得更加紧凑。
应当注意，任何方面的任何特征都可以在适当的情况下应用于任何其他方面。同样，任何方面的任何优点都可以应用于任何其他方面。所附实施例的其他目的、特征和优点将从以下详细公开、所附从属权利要求以及附图中变得显而易见。
通常，除非本文另有明确定义，权利要求中使用的所有术语均应根据其在技术领域中的一般含义进行解释。除非另有明确说明，所有对“一/一个/元件、装备、部件、装置、步骤等”的引用应公开解释为指代元件、装备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，本公开的任何方法的步骤不必按照公开的确切顺序执行。对于本公开的不同特征/组件使用“第一”、“第二”等只为了将特征/组件与其他类似特征/组件区分开来，而不赋予特征/组件任何顺序或层次结构。
附图说明
将参考附图，以示例的方式描述实施例，其中：
图1是根据本发明的一些实施例的感应设备的示意性截面侧视图。
图2是根据本发明的绝缘体的实施例的示意性透视图。
图3是根据本发明的一些实施例的呈压制板形式的绝缘体的示意性截面透视图的细节。
具体实施方式
现将在下文中参考附图更全面地描述实施例，其中示出了确定的实施例。然而，在本公开的范围内，许多不同形式的其他实施例是可能的。相反，以下实施例是通过示例的方式提供的，以便本公开将是全面和完整的，且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。在整个描述中相同的数字指代相同的元素。
图1例示了感应设备1，例如电力变压器或电抗器，通常是变压器。设备1包括在外壳3(例如变压器箱)中缠绕电导体的常规绕组装置4。外壳2填充有电绝缘冷却流体3，例如液体或气体，优选的为液体，诸如矿物油或酯液，例如变压器油。感应设备1包括固体绝缘体5，例如如图所例示的压制板。绕组4可被压在压制板5之间，以稳定绕组并将其与例如感应设备中的芯体或其他元件分离。本公开的绝缘体5可以附加地或替代地用于压制板，用作感应设备1中的任何其他固体绝缘材料，例如绕组4中的间隔件或绕组4周围的柱体。
绝缘体5可以基于纤维素(cellulose)——例如纸压制板或木材/木制层压板(laminate)、合成材料——例如芳酰胺(aramid)或环氧基(epoxy based)和/或层压板或复合材料。绝缘体可以例如包括纤维-树脂复合纤维——例如合成纤维如玻璃纤维，在树脂基质(resin matrix)中，例如包括可固化或以其他方式可硬化的树脂，诸如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
图2例示了具有中心轴向通孔9的基本扁平的绝缘体5的实施例。扁平的绝缘体5具有第一主表面21(在此是上表面)和第二主表面22(在此是底表面)，以及限定通孔9的外边缘表面23和内边缘表面24。在绝缘体中形成内部通道6。每个内部通道被配置为允许冷却流体3从绝缘体外部进入通道，在通道内穿过绝缘体，且离开通道到达绝缘体外部。通道6可以彼此分离，或可以相交以形成通道网络。这意味着每个通道的每一端在绝缘体的外表面21-24之一中具有开口，或具有进入另一个通道的开口。
在图2的实施例中，内部通道6包括在绝缘体5内的平面中延伸的多个径向通道，该平面平行于绝缘体的相对的第一和第二主表面21和22。具体来说，每个径向通道6从在外边缘表面中具有开口的所述外边缘表面23延伸到在内边缘表面中具有开口的所述内边缘表面24。通常，径向通道彼此分离，彼此不相交。通常，径向通道是直的。
在图2的实施例中，在绝缘体5中内部通道6是钻孔(bore)，通常通过钻穿绝缘体5形成。替代地，在一些实施例中，通道6可以在多层结构的内层中形成，例如层压板。这种内层可以呈波纹状，从而形成穿过其中的通道6。在一些其他实施例中，内层可以包括间隔件，例如呈分离肋材的形式，从而形成穿过其中的通道6。
图3例示了层压板形式的绝缘体5，包括在第一外层31之间形成的内层32、具有绝缘体的第一主表面21，以及具有绝缘体的第二主表面22的第二外层33。绝缘体5在图3的实施例中布置为在绕组4的一端处的压制板，所述压制板例如包括多个绕组，在该图的示例中为低压(LV)绕组30a、高压(HV)绕组30b以及调节绕组30c。在内层32中形成内部径向通道6——例如借助于布置在第一和第二外层31和33之间的径向间隔件，通常紧固(例如胶合)到第一和第二外层。径向通道允许冷却流体在绝缘体5内径向流动，从轴向通孔9向外流动(如箭头所示)，反之亦然。
在图3的实施例中，通道6还包括轴向通道34，每个轴向通道对应于穿过第二外层33的开通至径向通道的孔。更普遍地讲，每个轴向通道34延伸穿过第一和第二主表面21和22中的至少一个表面，而进入径向通道中的至少一个，以允许冷却流体在轴向通道和径向通道之间通过。参见图3的示例实施例，冷却流体可以流过轴向通道直到它们与径向通道相交，然后可以继续流过所述径向通道(如图中的箭头所示)，反之亦然。因此，如果绝缘体5是上压制板，则冷却流体可以沿着绕组4或在绕组4内向上流动，直到流体到达绝缘体5，由此冷却流体经由轴向通道34和/或轴向通孔9进入引导流体向外流动的径向通道。因此，可以获得冷却流体的有效循环。
内部通道6可能会降低绝缘体5的机械强度，因此在一些实施例中，在绝缘体中使用纤维-树脂复合材料以提高机械强度而不增加绝缘体厚度可能是有利的。因此，第一外层31和/或第二外层33可以由树脂基质中的纤维复合材料制成。内层32可以例如包括紧固(例如胶合)到第一和第二外层以形成内部(径向)通道6的间隔件，这些间隔件可以是相同的复合材料或其他适合的材料，例如基于纤维素的材料，诸如压制板或木材。纤维通常是电绝缘的，例如合成纤维诸如玻璃纤维。树脂通常是可硬化树脂，诸如可固化或热固性树脂，例如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
根据本发明的一个实施例，用于感应设备1的电绝缘体5填充有电绝缘冷却流体3，该绝缘体限定了多个内部通道6，以允许流体3从其中流过，以提高感应设备内的流体循环。
在本发明的一些实施例中，绝缘体5是扁平的且通道6包括或者由在绝缘体所在平面中延伸的径向通道组成，该平面平行于绝缘体的相对的第一和第二主表面21和22。在一些实施例中，绝缘体5具有限定穿过绝缘体的中心通孔9的内边缘表面24，所述通孔垂直于绝缘体的平面，径向通道6在该平面中延伸。在这种情况下，每个径向通道6可以从绝缘体的外(面向外)边缘表面23延伸至绝缘体的内边缘表面24。附加地或替代地，在一些实施例中，通道6包括轴向通道34，其中每个轴向通道延伸穿过第一和第二主表面21和22中的至少一个表面而进入径向通道中的至少一个，以允许冷却流体在轴向通道和径向通道之间通过(即，每个轴向通道具有进/出径向通道的入口或出口)。
在本发明的一些实施例中，绝缘体5由至少一种电绝缘材料制成，该电绝缘材料包括基于纤维素的材料，例如压制板或木制层压板，优选的为压制板。
在本发明的一些实施例中，绝缘体5由至少一种电绝缘材料制成，该电绝缘材料包括树脂基质中的纤维复合材料，例如合成纤维，诸如玻璃纤维。树脂基质可以包括可固化树脂，例如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
在本发明的一些实施例中，绝缘体5是层压板，其中借助于布置在绝缘体的第一和第二外层31或33之间的间隔件32形成通道6。在一些实施例中，第一外层31和/或第二外层33由树脂基质中的纤维复合材料制成，例如合成纤维，诸如玻璃纤维。树脂基质可以包括可固化树脂，例如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。在一些实施例中，间隔件32由布置在第一和第二外层31或33之间的连续的波纹层形成。在一些其他实施例中，间隔件32由布置在第一和第二外层31或33之间的分离的肋材形成。
在本发明的一些其他实施例中，通道6是绝缘体5中的钻孔，通常通过钻形成。
在本发明的一些实施例中，绝缘体5被布置为在绕组装置4的顶部和/或底部处的压制板。
在本发明的一些实施例中，感应设备1为变压器或电抗器，优选的为变压器。
在本发明的一些实施例中，冷却流体是液体，例如矿物油或酯液，优选的为矿物油。
本发明的实施例可以描述为以下任一要点。
1.一种电绝缘体5，用于填充有电绝缘冷却流体3的感应设备1，该绝缘体限定了多个内部通道6，以允许流体3从其中流过，以提高感应设备内的流体循环。
2.如要点1所述的绝缘体，其中，所述绝缘体5是扁平的且所述通道6包括在所述绝缘体内的平面中延伸的径向通道，该平面平行于所述绝缘体的相对的第一和第二主表面21、22。
3.如要点2所述的绝缘体，其中，所述绝缘体5具有限定穿过所述绝缘体的中心通孔9的内边缘表面24，该中心通孔9垂与所述绝缘体的平面垂直，且其中每个径向通道6从所述绝缘体的外边缘表面23延伸至所述绝缘体的内边缘表面24。
4.如要点2或3所述的绝缘体，其中，所述通道6包括轴向通道34，每个所述轴向通道延伸穿过所述第一和第二主表面21、22中的至少一个且进入所述径向通道中的至少一个，以允许所述冷却流体在所述轴向通道和径向通道之间流过。
5.如前述任一要点所述的绝缘体，其中，所述绝缘体5由至少一种电绝缘材料制成，所述电绝缘材料包括基于纤维素的材料，例如压制板或木制层压板，优选的为压制板。
6.如前述任一要点所述的绝缘体，其中，所述绝缘体5由至少一种电绝缘材料制成，所述电绝缘材料包括树脂基质中的纤维复合材料——例如合成纤维(诸如玻璃纤维)，在树脂基质中例如包括可固化树脂诸如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
7.如前述任一要点所述的绝缘体，其中，所述绝缘体5是层压板，其中借助于布置在所述绝缘体的第一和第二外层31、33之间的间隔件32形成所述通道6。
8.如要点7所述的绝缘体，其中所述第一外层31和/或第二外层(33)由树脂基质中的纤维复合材料制成——例如合成纤维(诸如玻璃纤维)，在树脂基质中例如包括可固化树脂，例如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
9.如要点7或8所述的绝缘体，其中所述间隔件32由连续的波纹层形成。
10.如要点7或8所述的绝缘体，其中所述间隔件32由分离的肋材形成。
11.如要点1-6中任一点所述的绝缘体，其中所述通道6是所述绝缘体5中的钻孔。
12.一种感应设备1，包括：
壳体2；
所述壳体2内包含的电绝缘冷却流体3；
浸没在所述冷却流体3中的绕组装置4；以及
前述任一要点所述的至少一个绝缘体5。
13.如要点12所述的感应设备，其中至少一个所述绝缘体5被布置为在所述绕组装置4的顶部和/或底部处的压制板。
14.如要点12或13所述的感应设备，其中所述感应设备1是变压器或电抗器，优选的为变压器。
15.如要点12-14中任一点所述的感应设备，其中所述冷却流体为液体，例如矿物油或酯液。
以上主要参照几个实施例对本公开进行了描述。然而，如本领域技术人员容易理解的，在本公开的范围之内，除如所附权利要求限定的上述公开的实施例之外的其他实施例同样是可能的。
Claims (12)
1.一种电绝缘体(5)，用于填充有电绝缘冷却流体(3)的感应设备(1)，所述绝缘体限定了多个内部通道(6)，以允许所述流体(3)从其中流过以提高所述感应设备内的流体循环，
其中，所述绝缘体(5)是扁平的且所述通道(6)包括在所述绝缘体内的平面中延伸的径向通道，所述平面平行于所述绝缘体的相对的第一和第二主表面(21、22)，
其中，所述通道(6)包括轴向通道(34)，每个轴向通道延伸穿过所述第一和第二主表面(21、22)中的至少一个表面，而进入所述径向通道中的至少一个通道，以允许所述冷却流体在所述轴向通道和径向通道之间流过，
且其中所述绝缘体(5)由至少一种电绝缘材料制成，所述电绝缘材料包括树脂基质中的纤维复合材料，例如合成纤维诸如玻璃纤维，在所述树脂基质中例如包括可固化树脂，例如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
2.如权利要求1所述的绝缘体，其中，所述绝缘体(5)具有内边缘表面(24)，所述内边缘表面(24)限定了穿过所述绝缘体且与所述绝缘体的平面垂直的中心通孔(9)，且其中每个径向通道(6)从所述绝缘体的外边缘表面(23)延伸至所述绝缘体的内边缘表面(24)。
3.如任一前述权利要求所述的绝缘体，其中，所述绝缘体(5)由至少一种电绝缘材料制成，所述电绝缘材料包括基于纤维素的材料，例如压制板或木质层压板，优选的为压制板。
4.如任一前述权利要求所述的绝缘体，其中，所述绝缘体(5)是层压板，其中，借助于布置在所述绝缘体的第一和第二外层(31、33)之间的间隔件(32)形成所述通道(6)。
5.如权利要求4所述的绝缘体，其中，所述第一外层(31)和/或所述第二外层(33)由树脂基质中的纤维复合材料制成，例如合成纤维诸如玻璃纤维，在所述树脂基质中例如包括可固化树脂，诸如环氧或聚酯树脂，优选的为环氧树脂。
6.如权利要求4或5所述的绝缘体，其中，所述间隔件(32)由连续的波纹层形成。
7.如权利要求4或5所述的绝缘体，其中，所述间隔件(32)由分离的肋材形成。
8.如权利要求1-3中任一项所述的绝缘体，其中，所述通道(6)是所述绝缘体(5)中的钻孔。
9.一种感应设备(1)，包括：
壳体(2)；
包含在所述壳体(2)中的电绝缘冷却流体(3)；
浸没在所述冷却流体(3)中的绕组装置(4)；以及
如任一前述权利要求所述的至少一个绝缘体(5)。
10.如权利要求9所述的感应设备，其中，所述至少一个绝缘体(5)被布置为在所述绕组装置(4)的顶部和/或底部处的压制板。
11.如权利要求9或10所述的感应设备，其中，所述感应设备(1)是变压器或电抗器，优选的为变压器。
12.如权利要求9-11中任一项所述的感应设备，其中，所述冷却流体是液体，例如矿物油或酯液。
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