CN115732201A - 一种干式绝缘变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种干式绝缘变压器，涉及变压器技术领域，包括底座和铁芯柱，铁芯柱设有至少两个且安装在底座上；铁芯柱由内而外依次同轴套设有一组低压绕组和一组高压绕组；高压绕组和低压绕组之间设有环形的空气绝缘间隙。高压绕组具有靠近第一端的第一出线端子和靠近第二端的第二出线端子，在第一出线端子和第二出线端子上套设有第一绝缘结构。第一绝缘结构保证长期运行的高压绕组导体线圈对地的绝缘，并且使第一出线端子、第二出线端子分别与变压器外壳之间绝缘，解决了变压器在电压及容量提升时带来的绝缘击穿问题，本发明绝缘强度高，具有良好的电气性能。

Description

一种干式绝缘变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体涉及干式绝缘变压器。

背景技术

干式变压器与油浸式变压器不同，它的主绝缘是固体的有机材料，其铁芯和绕组等不需要像油浸式变压器一样浸泡在绝缘油中，与油浸式变压器相比，具有难燃、阻燃、防火、防爆且环保等特点，火灾风险更小、维护简单，广泛应用于输配电领域、高层建筑、地铁、火车站、机场、医院、石油化工企业及矿井内部等场合，尤其随着当前风电快速发展，大量应用于风机的升压变压器。

干式变压器分为浸渍绝缘干式变压器和环氧树脂绝缘干式变压器。浸渍绝缘干式变压器承受短路能力和绕组的防潮及防尘性能较差，后采用NOMEX纸绝缘材料，提升了承受短路的能力和耐高温性能，但是成本较高，应用不及环氧树脂绝缘干式变压器。环氧树脂绝缘干式变压器具有较好的电气性能，成本也相对较低，但是浇注工艺复杂，局部放电问题突出，尤其随着电压等级提升，绝缘问题更加凸显，目前工程可用产品电压等级限制在35kV，一旦电压等级提升，局部放电、绝缘击穿等问题都难以调控，难以提升至66kV及以上。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中因干式变压器电压等级提升而产生局部放电、绝缘击穿等问题的缺陷，从而提供一种干式绝缘变压器。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种干式绝缘变压器，包括：

底座；

铁芯柱，至少设有两个并安装在所述底座上；所述铁芯柱由内而外依次同轴套设有一组低压绕组和一组高压绕组；所述高压绕组和所述低压绕组之间设有环形的空气绝缘间隙；

所述高压绕组具有靠近第一端的第一出线端子和靠近第二端的第二出线端子，在所述第一出线端子和所述第二出线端子上套设有第一绝缘结构。

可选的，所述第一绝缘结构包括中心导体和包覆在所述中心导体外周的绝缘层，所述绝缘层的外圆周面设有复合伞裙；所述中心导体的一端与所述第一出线端子或所述第二出线端子连接，所述中心导体的另一端与所述高压绕组的相间导线连接。

可选的，还包括设于所述铁芯柱上的夹件组件，在所述高压绕组第一端与所述夹件组件之间、以及所述高压绕组第二端与所述底座之间均设有第二绝缘结构。

可选的，所述高压绕组的第二端两侧对称分布有两个支撑组，所述支撑组包括至少两个所述第二绝缘结构；

所述高压绕组的第一端两侧对称分布有两个压紧组，所述压紧组包括至少两个所述第二绝缘结构。

可选的，所述第二绝缘结构的周面沿着轴线方向并列设有若干凸起。

可选的，所述第一出线端子和所述高压绕组的第一端之间、以及所述第二出线端子和所述高压绕组的第二端之间预留爬电距离构成第三绝缘结构。

可选的，所有所述第一出线端子等高设置，所有所述第二出线端子等高设置；所述第一出线端子与所述高压绕组第一端之间的爬电距离等于所述高压绕组第二端与所述第二出线端子之间的爬电距离。

可选的，所述夹件组件包括：

槽梁，对称设在铁芯柱的两侧，适于通过紧固件对铁芯柱横向夹紧；

偏心拉板，任一所述槽梁上至少设有两个所述偏心拉板，且所述偏心拉板与所述铁芯柱一一对应设置，所述偏心拉板偏向重心的一侧朝向底座设置。

可选的，任一所述槽梁上设有与所述偏心拉板配合的楔形凹槽，所述偏心拉板通过楔形卡接结构嵌设在所述楔形凹槽内。

可选的，还包括冷却机构；

所述冷却机构包括冷却风机和设在所述空气绝缘间隙中的冷却通道；所述冷却通道包括靠近高压绕组设置的外层通道和靠近低压绕组设置的内层通道，所述外层通道和所述内层通道沿所述高压绕组轴线方向贯穿所述空气绝缘间隙，所述外层通道以所述高压绕组的轴线为中心环形阵列设置形成环形的外层冷却风道；所述内层通道以所述高压绕组的轴线为中心环形阵列设置形成环形的内层冷却风道；

任一所述高压绕组的下方两侧对称设有至少两个冷却风机，所述冷却风机出风口对准所述外层冷却风道和所述内层冷却风道。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的干式绝缘变压器，通过在高压绕组的第一出线端子和第二出线端子上设置第一绝缘结构，保证长期运行的高压绕组导体线圈对地的绝缘，并且使第一出线端子、第二出线端子分别与变压器外壳之间绝缘，解决了变压器在电压及容量提升时带来的绝缘击穿问题，本发明绝缘强度高，具有良好的电气性能。

2.本发明提供的干式绝缘变压器，其中第一绝缘结构，其结构简单，成本低、绝缘层及复合伞裙的结合安全可靠，稳定性高，绝缘效果好，能大幅提升变压器的绝缘强度，同时起到了固定引线的作用。

3.本发明提供的干式绝缘变压器，通过设置第二绝缘结构及其上的若干凸起，能够大幅增加爬电距离，进一步增强了干式绝缘变压器的绝缘性能，提高干式绝缘变压器的高电压耐受性能和可靠绝缘耐受性能。

4.本发明提供的干式绝缘变压器，通过设置第三绝缘结构，在有限空间内大幅增加了高压绕组第一出线端子和第二出线端子对地沿面爬电距离，提升了沿面绝缘耐受能力，确保高压绕组在运行过程中可靠的沿面绝缘耐受特性，可满足户内和户外不同污秽等级下的应用需求。

5.本发明提供的干式绝缘变压器，通过设置夹件组件，槽梁和紧固件横向加固铁芯柱；其中的偏心拉板和楔形凹槽的配合，在铁芯柱自重作用下，偏心拉板会不断自适应拉紧，从而实现铁芯柱纵向的结构强化固定。

6.本发明提供的干式绝缘变压器，通过设置冷却机构，其中内层冷却风道、外层冷却风道及冷却风机的配合，借助冷却风机的强迫对流换热，配合内层冷却风道和外层冷却风道的结构，实现高压绕组的高效均匀冷却，实现高压绕组的良好散热，满足变压器运行过程中的温升控制要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中干式绝缘变压器的结构示意图；

图2为本发明实施例中干式绝缘变压器的第一绝缘结构的安装示意图；

图3为本发明实施例中干式绝缘变压器的第一绝缘结构的结构示意图；

图4为本发明实施例中干式绝缘变压器的第二绝缘结构的结构示意图；

图5为本发明实施例中干式绝缘变压器的干式绝缘变压器的立体图；

图6为本发明实施例中干式绝缘变压器的楔形凹槽的结构示意图；

图7为本发明实施例中干式绝缘变压器的内、外层冷却风道的结构示意图；

图8为本发明实施例中干式绝缘变压器的高压绕组相间导线连接示意图。

附图标记说明：

1、底座；2、高压绕组；3、铁芯柱；4、第二绝缘结构；41、凸起；5、冷却风机；6第一相间导线；7、第二相间导线；8、第一绝缘结构；81、中心导体；82、绝缘层；83、复合伞裙；9、第三绝缘结构；10、外层冷却风道；11内层冷却风道；12、槽梁；13、偏心拉板；14、楔形凹槽；15、低压绕组；16进线母排；17、出线母排。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明提供的干式绝缘变压器可应用于高压输配电领域的变电站，作为主变压器应用，也可应用于轨道交通和风电升压变压器等高压大容量场合，能够满足高电压耐受能力要求和大容量下温升控制要求，具有结构紧凑、安装维护简单、性能可靠、防火防爆等特点。

实施例1

一种干式绝缘变压器，参照图1，包括底座1和铁芯柱3，在铁芯柱3上设有夹件组件。

本实施例中，铁芯柱3设有三个且并列安装在底座1上；铁芯柱3由内而外依次同轴套设有一组低压绕组15和一组高压绕组2；高压绕组2和低压绕组15之间设有环形的空气绝缘间隙。

为了解决因干式变压器电压等级提升而产生的局部放电、绝缘击穿等问题，本实施例采用三种绝缘结构。其一，参照图2，高压绕组2具有靠近第一端的第一出线端子和靠近第二端的第二出线端子，在第一出线端子和第二出线端子上套设有第一绝缘结构8。

参照图3，本实施例中，第一绝缘结构8为绝缘套管。它包括中心导体81和包覆在中心导体81外周的绝缘层82，绝缘层82的外圆周面设有复合伞裙83；中心导体81的一端与第一出线端子或第二出线端子连接，中心导体81的另一端与高压绕组2的相间导线连接。

其二，继续参照图2，在高压绕组2的第一端与夹件组件之间、以及高压绕组2的第二端与底座1之间均设有第二绝缘结构4。

本实施例中，第二绝缘结构4为绝缘垫块。

高压绕组2的第二端两侧对称分布有两个支撑组，每个支撑组设置两个绝缘垫块，对高压绕组起到支撑作用；高压绕组2的第一端两侧对称分布有两个压紧组，压紧组包括两个绝缘垫块，用于施加额外压力顶紧，确保高压绕组2的可靠固定。当然，可以根据干式绝缘变压器的实际结构尺寸及支撑需要，每个支撑组或压紧组可以设置多个绝缘垫块。

参照图4，本实施例中，绝缘垫块为矩形块，其四周面沿着轴线方向并列设有若干凸起41形成褶皱形状。当然，绝缘垫块还可以是圆柱状或其他形状。借助绝缘垫块将高压绕组2与低压绕组15协同固定支撑在铁芯柱3的辅助支架上，既能够大幅增加爬电距离，进一步提高干式绝缘变压器的绝缘性能，又能提高干式绝缘变压器的结构强度。

其三，继续参照2，第一出线端子和所述高压绕组2的第一端之间、以及第二出线端子和高压绕组2的第二端之间预留爬电距离构成第三绝缘结构9。

可以参照图1，本实施例中，所有第一出线端子等高设置，所有第二出线端子等高设置；第一出线端子与高压绕组2第一端之间的爬电距离等于高压绕组2第二端与第二出线端子之间的爬电距离。另外，本实施例中，高压绕组2中部设置了6个高压分接头，用于实现匝比的灵活调整，使其兼顾干式绝缘变压器的变比调整要求。

通过以上第一绝缘结构8、第二绝缘结构4和第三绝缘结构9三种方式的组合构成的绝缘结构，可满足干式变压器户内和户外布置两种工况需求，在不同应用环境下的外绝缘耐受能力和抗污闪能力。

参照图5，夹件组件包括横向夹紧和纵向夹紧两方面。

为了实现横向夹紧，设置了槽梁12，槽梁12对称设在三个铁芯柱3的两侧，槽梁12横跨三个铁芯柱3，将三个铁芯柱3包围在两个槽梁12之间，两侧的槽梁12及两个槽梁12之间的铁芯柱3通过紧固件进行固定，实现对铁芯柱3的横向夹紧。

为了实现纵向夹紧，设置了偏心拉板13和楔形凹槽14。本实施例中，两侧的槽梁12外侧壁上设置有三个偏心拉板13，且三个偏心拉板13与三个铁芯柱3一一对应设置。

参照图6，槽梁12上设有与偏心拉板13配合的楔形凹槽14，偏心拉板13通过楔形卡接结构嵌设在楔形凹槽14内。偏心拉板13偏向重心的一侧朝向底座1设置。本实施例中，偏心拉板13为半圆形，其弧面朝下设置，当然，偏心拉板13还可以是倒三角形或其他重心偏下的形状，这样，在铁芯柱自重作用下，拉板结构会不断自适应拉紧，从而实现铁芯柱纵向的结构强化固定。

考虑到高压绕组2在大容量电能传输过程中的发热，为了确保温升不超过限值，本实施例中，干式绝缘变压器还包括冷却机构。

参照图7，冷却机构包括冷却风机5和设在空气绝缘间隙中的冷却通道；冷却通道包括靠近高压绕组2设置的外层通道和靠近低压绕组15设置的内层通道，外层通道和内层通道沿高压绕组2的轴线方向贯穿空气绝缘间隙，本实施例中，外层通道和内层通道的截面为腰型孔状，当然，外层通道和内层通道的截面也可为圆形、椭圆形或扇形等，视具体的散热需求而定。外层通道以高压绕组2的轴线为中心环形阵列设置形成环形的外层冷却风道10，内层通道以高压绕组2的轴线为中心环形阵列设置形成环形的内层冷却风道11。

每个高压绕组2的下方两侧均对称设有两个冷却风机5，冷却风机5出风口对准外层冷却风道10和内层冷却风道11。当然，可以根据实际需要，设置多个冷却风机5。

干式绝缘变压器的三个高压绕组2之间的接线形式既可以为星型接线，也可为三角型接线。如果为星型接线，三个高压绕组2各自独立接线，不存在相间导线电压隔离问题。但是对于三角型接线，三个高压绕组2导线相互交叉，彼此之间耐受相加暂稳态电压，如果按照常规设计方法，导线间需要设计足够的空气净距，导致高压变压器的外部尺寸的扩大，从而增大了空间及占地。

为了有效控制变压器的结构尺寸和占地面积，本实施例中，高压绕组2的相间导线采用绝缘导线连接，即在导体外部热缩固体绝缘。当然，绝缘导线还可以是在导体外部包覆固体绝缘材料。这样，在确保可靠电气连接并满足导通电流需求的前提下，参照图8，可以大幅减小高压绕组2的第一相间导线6和第二相间导线7之间的空气净距，实现紧凑化连接，节省了变压器的结构尺寸，满足高压绕组2导线有限间隙之间的相间电压隔离要求。

继续参照图5，低压绕组15的进线母排和出线母排并列设在与高压绕组2的第一出线端子相向的一侧，低压绕组15的进线母排和出线母排单方向引出，便于接线和维护。

本发明提供的干式绝缘变压器可实现变压器电压等级和容量的双向提升，且可适应多种固体有机材料作为主绝缘材料，既可采用常规的环氧树脂，也可采用硅橡胶或三元乙丙橡胶等高弹性、高导热橡胶等环保型绝缘材料加工，具有良好的材料适应性，具有更好的绝缘性能、环保性能和高导热性等优点。本发明绝缘强度高，散热能力强，具有良好的电气性能、机械性能和热耐受特性，满足高压大容量场合的应用需求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种干式绝缘变压器，其特征在于，包括：

底座(1)；

铁芯柱(3)，至少设有两个并安装在所述底座(1)上；所述铁芯柱(3)由内而外依次同轴套设有一组低压绕组(15)和一组高压绕组(2)；所述高压绕组(2)和所述低压绕组(15)之间设有环形的空气绝缘间隙；

所述高压绕组(2)具有靠近第一端的第一出线端子和靠近第二端的第二出线端子，在所述第一出线端子和所述第二出线端子上套设有第一绝缘结构(8)。

2.根据权利要求1所述的干式绝缘变压器，其特征在于，所述第一绝缘结构(8)包括中心导体(81)和包覆在所述中心导体(81)外周的绝缘层(82)，所述绝缘层(82)的外圆周面设有复合伞裙(83)；所述中心导体(81)的一端与所述第一出线端子或所述第二出线端子连接，所述中心导体(81)的另一端与所述高压绕组(2)的相间导线连接。

3.根据权利要求1或2所述的干式绝缘变压器，其特征在于，还包括设于所述铁芯柱(3)上的夹件组件，在所述高压绕组(2)第一端与所述夹件组件之间、以及所述高压绕组(2)第二端与所述底座(1)之间均设有第二绝缘结构(4)。

4.根据权利要求3所述的干式绝缘变压器，其特征在于，所述高压绕组(2)的第二端两侧对称分布有两个支撑组，所述支撑组包括至少两个所述第二绝缘结构(4)；

所述高压绕组(2)的第一端两侧对称分布有两个压紧组，所述压紧组包括至少两个所述第二绝缘结构(4)。

5.根据权利要求3所述的干式绝缘变压器，其特征在于，所述第二绝缘结构(4)的周面沿着轴线方向并列设有若干凸起(41)。

6.根据权利要求1或2所述的干式绝缘变压器，其特征在于，所述第一出线端子和所述高压绕组(2)的第一端之间、以及所述第二出线端子和所述高压绕组(2)的第二端之间预留爬电距离构成第三绝缘结构(9)。

7.根据权利要求6所述的干式绝缘变压器，其特征在于，所有所述第一出线端子等高设置，所有所述第二出线端子等高设置；所述第一出线端子与所述高压绕组(2)第一端之间的爬电距离等于所述高压绕组(2)第二端与所述第二出线端子之间的爬电距离。

8.根据权利要求3所述的干式绝缘变压器，其特征在于，所述夹件组件包括：

槽梁(12)，对称设在铁芯柱(3)的两侧，适于通过紧固件对铁芯柱(3)横向夹紧；

偏心拉板(13)，任一所述槽梁(12)上至少设有两个所述偏心拉板(13)，且所述偏心拉板(13)与所述铁芯柱(3)一一对应设置，所述偏心拉板(13)偏向重心的一侧朝向底座(1)设置。

9.根据权利要求8所述的干式绝缘变压器，其特征在于，任一所述槽梁(12)上设有与所述偏心拉板(13)配合的楔形凹槽(14)，所述偏心拉板(13)通过楔形卡接结构嵌设在所述楔形凹槽(14)内。

10.根据权利要求1所述的干式绝缘变压器，其特征在于，还包括冷却机构；

所述冷却机构包括冷却风机(5)和设在所述空气绝缘间隙中的冷却通道；所述冷却通道包括靠近高压绕组(2)设置的外层通道和靠近低压绕组(15)设置的内层通道，所述外层通道和所述内层通道沿所述高压绕组(2)轴线方向贯穿所述空气绝缘间隙，所述外层通道以所述高压绕组(2)的轴线为中心环形阵列设置形成环形的外层冷却风道(10)；所述内层通道以所述高压绕组(2)的轴线为中心环形阵列设置形成环形的内层冷却风道(11)；

任一所述高压绕组(2)的下方两侧对称设有至少两个冷却风机(5)，所述冷却风机(5)出风口对准所述外层冷却风道(10)和所述内层冷却风道(11)。

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