CN116631743A - 一种高电压等级干式变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高电压等级干式变压器，包括固定框架；铁芯，设于固定框架内；从内到外依次绕设铁芯的低压绕组和高压绕组，二者的顶端和底端均设有绝缘垫块，两组绝缘垫块用于将低压绕组和高压绕组压紧于固定框架内，且绝缘垫块的外侧壁沿其径向设有若干个第一环状凸起，若干个第一环状凸起沿绝缘垫块的轴向分布，形成伞裙结构。采用上述结构设置的高电压等级干式变压器，具有占用空间小和重量轻的特点。

Description

一种高电压等级干式变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，更具体地说，涉及一种高电压等级干式变压器。

背景技术

干式升压变压器应用于海上风电塔筒内，是风机中的主要电气设备。随着海上风电场规模的扩大和单机容量的增加，海底电缆的数目势必增加，相应的，风电运营投资和运维成本增大，通常采用高电压等级干式变压器来减少风机回路书，降低电缆接线数目。

然而，海上风电的工作环境较为恶劣，容易引起盐雾、海浪、雷电冲击及降雨等现象，导致高电压等级干式变压器周围的绝缘材料被电极化，带电零部件与绝缘材料产生像水纹样电弧沿外皮爬，即为爬电现象，此外，高电压等级干式变压器的电压等级较高，需要增加爬电距离，爬电距离指的是沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间的最短路径。目前，高电压等级干式变压器通常采用长度较长的绝缘筒，以增加爬电距离，达到绝缘强度要求，此结构占用空间较大，且重量大，但是，海上风电塔筒空间有限，不便于高电压等级干式变压器的安装使用。

综上所述，如何提供一种占用空间小和重量轻的高电压等级干式变压器，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种占用空间小和重量轻的高电压等级干式变压器，能够便于风电塔筒内安装使用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高电压等级干式变压器，包括：

固定框架；

铁芯，设于所述固定框架内；

从内到外依次绕设所述铁芯的低压绕组和高压绕组，二者的顶端和底端均设有绝缘垫块，两组所述绝缘垫块用于将所述低压绕组和所述高压绕组压紧于所述固定框架内，且所述绝缘垫块的外侧壁沿其径向设有若干个第一环状凸起，若干个所述第一环状凸起沿所述绝缘垫块的轴向分布，形成伞裙结构。

优选的，所述高压绕组沿其轴向的两侧均设有保护套，所述保护套内设有出线端子和/或分接端子，且所述保护套的外侧壁沿其径向设有若干个第二环状凸起，若干个所述第二环状凸起沿所述保护套的轴向分布，形成伞裙结构。

优选的，所述低压绕组和所述高压绕组之间设有与二者同轴的若干个绝缘筒，若干个所述绝缘筒间隔设置，以形成散热气道，所述散热气道的底端设有风道堵头。

优选的，所述绝缘垫块的端面两侧、并与所述绝缘筒的端部对应的位置均设有卡槽，所述绝缘筒的端部卡接于所述卡槽内。

优选的，所述绝缘筒的端部与所述卡槽的槽底卡接，所述卡槽的侧槽壁上、并沿其径向设有凸起。

优选的，所述固定框架包括上夹件和下夹件，以及连接于二者之间的拉板，所述铁芯的两端分别夹设于所述上夹件和所述下夹件。

优选的，所述上夹件与所述低压绕组、所述高压绕组之间、所述下夹件与所述低压绕组、所述高压绕组之间、所述铁芯与所述低压绕组、所述高压绕组之间均设有绝缘隔板。

优选的，所述高压绕组和所述低压绕组均为若干个导线并绕，且用环氧树脂浇注绝缘。

相较于上述背景技术，本发明提供的高电压等级干式变压器，其通过在低压绕组和高压绕组的端部安装具有伞状结构的绝缘垫块来增加爬电距离。具体的，根据高电压等级干式变压器的电压等级，设置绝缘垫块的外侧壁上环状凸起的数量，多个环状凸起沿绝缘垫块的轴线分布，形成伞裙结构，使得绝缘垫块的爬电路径为曲线，增加爬电距离，使得高电压等级干式变压器在高污秽、潮湿环境下，以及在雷电冲击波、操作过电压等情况下，更加不容易发生绝缘击穿。采用上述结构设置的高电压等级干式变压器，能够在不增加高电压等级干式变压器的高度情况下，增加爬电距离，具有占用空间小和重量轻的特点，使得高电压等级干式变压器便于在海上风电塔筒内安装使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的高电压等级干式变压器的结构示意图；

图2为本发明所提供的高电压等级干式变压器的沿纵向剖切面剖分的局部剖视图；

图3为本发明所提供的高电压等级干式变压器的沿横向剖切面剖分的局部剖视图。

图1-图3中，附图标记包括：

1为固定框架、2为铁芯、3为低压绕组、4为高压绕组、5为绝缘垫块、6为保护套、7为绝缘筒、8为风道堵头、9为卡槽、10为多层蜂窝煤状气道、11为上夹件、12为下夹件、13为拉板、14为螺杆、15为夹件绝缘板、16为轭铁绝缘板、17为相间绝缘板、18为绝缘弯板、19为侧面绝缘板、20为绝缘角钢、21为L型绝缘支撑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的核心是提供一种占用空间小和重量轻的高电压等级干式变压器，能够便于风电塔筒内安装使用。

请参考图1至图3，本申请提供了一种高电压等级干式变压器，包括固定框架1、设于固定框架1的铁芯2、以及从内到外依次绕设铁芯2的低压绕组3和高压绕组4。

低压绕组3和高压绕组4的顶端和底端均设有绝缘垫块5，两组绝缘垫块5用于将低压绕组3和高压绕组4压紧于固定框架1内，且绝缘垫块5的外侧壁沿其径向设有若干个第一环状凸起，若干个第一环状凸起沿绝缘垫块5的轴向分布，形成伞裙结构。

需要说明的是，本申请采用三相三柱式变压器，三相的三个绕组分别放在三个铁芯柱上，三个铁芯柱与上下两个磁扼共同构成磁回路。绕组为高压绕组4和低压绕组3，二者均有若干个导线并绕制成，高压绕组4和低压绕组3通以交流电流，利用电磁感应原理，通过变换电流的大小和方向来实现电压的变换。

可选的，高压绕组4和低压绕组3内部均用环氧树脂浇注绝缘，增大绕组的强度和抗短路冲击能力。

具体的，固定框架1包括上夹件11和下夹件12，以及连接于二者之间的拉板13，其中，上夹件11和下夹件12均由两个相互平行且间隔设置的横梁和两组螺杆14组成，三个铁芯柱的顶端均插入上夹件11中、底端均插入下夹件12中，两组螺杆14沿垂直于横梁的延伸方向分别穿设于两个横梁的两侧，以夹紧铁芯柱。采用此结构设置的固定框架1，结构简单，重量较轻。

另外，上夹件11与低压绕组3、高压绕组4之间、下夹件12与低压绕组3、高压绕组4之间、铁芯2与低压绕组3、高压绕组4之间均设有绝缘隔板。具体设置为，上夹件11和下夹件12分别与对应的绝缘垫片之间设置夹件绝缘板15，以使夹件与绕组绝缘；需要说明的是，三相三柱式变压器包括三个铁芯柱，相邻铁芯柱之间需设置相间绝缘板17绝缘，其通过绝缘角钢20加强固定，绝缘角钢20通过高强度尼龙螺栓与绝缘弯板18的一端固定，绝缘弯板18的另一端与夹件固定，使得相间绝缘板17稳固的安装在上夹件11和下夹件12之间；每个铁芯柱的轭铁的下表面与绕组的两端之间均设置多层轭铁绝缘板16，且相邻轭铁绝缘板16之间具有绝缘间隙并在其内放置绝缘垫圈，多层轭铁绝缘板16通过高强度尼龙螺栓绝缘弯板18的一端连接，使得位于绕组的两端的多层轭铁绝缘板16稳固的安装在上夹件11和下夹件12之间；三组的高压绕组4的四周围设侧面绝缘板19，侧面绝缘板19通过绝缘角钢20进行加固，且其两端分别通过L型绝缘支撑21件与上夹件11、下夹件12固定连接。采用上述绝缘结构，保证高电压等级干式变压器达到有效的绝缘效果。

应用本申请的高电压等级干式变压器，可通过在低压绕组3和高压绕组4的端部安装具有伞状结构的绝缘垫块5来增加爬电距离。具体的，根据高电压等级干式变压器的电压等级，设置绝缘垫块5的外侧壁上环状凸起的数量，多个环状凸起沿绝缘垫块5的轴线分布，形成伞裙结构，使得绝缘垫块5的爬电路径为曲线，增加爬电距离，使得高电压等级干式变压器在高污秽、潮湿环境下，以及在雷电冲击波、操作过电压等情况下，更加不容易发生绝缘击穿。采用上述结构设置的高电压等级干式变压器，能够在不增加高电压等级干式变压器的高度情况下，增加爬电距离，具有占用空间小和重量轻的特点，使得高电压等级干式变压器便于在海上风电塔筒内安装使用。

在上述实施例的基础上，高压绕组4沿其轴向的两侧均设有保护套6，保护套6内设有出线端子和分接端子，且保护套6沿其径向设有若干个第二环状凸起，若干个第二环状凸起沿保护套6的轴向分布，形成伞裙结构。

具体的，高压绕组4的上部设有出线端子和分接端子，二者外周围设置一个保护套6，高压绕组4的下部设有出线端子，其外周围设置另一个保护套6，且第一保护套6和第二保护套6均沿高压绕组4的径向并朝其外侧延伸设置，以避免出线端子和分接端子暴露在潮湿或灰尘多的环境中，另外，保护套6的外侧壁通过设置伞裙结构来增加爬电距离，以增强出线端子和分接端子的绝缘强度，从而保证确保高电压等级干式变压器的安全运行。

在上述实施例的基础上，低压绕组3和高压绕组4之间设有与二者同轴的若干个绝缘筒7，若干个绝缘筒7间隔设置，以形成散热气道，散热气道的底端设有风道堵头8。

具体的，低压绕组3的外侧壁与高压绕组4的内侧壁之间具有间隙，并在间隙内设置多个绝缘筒7，且多个绝缘筒7间隔设置，使得绝缘筒7与低压绕组3、两个相邻的绝缘筒7之间以及绝缘筒7与高压绕组4之间形成散热气道，每个散热气道底端连接有风道堵头8，以将冷却风循环流通在低压绕组3的外侧壁与高压绕组4的内侧壁之间的散热气道内，从而有效提高高电压等级干式变压器的散热效率。

可选的，低压绕组3内、并沿其径向设置有多层蜂窝煤状气道10，以有效增强绕组的散热性能。

上述绝缘筒7的两端与绝缘垫块5卡接，绝缘垫块5的端面两侧、并与绝缘筒7的端部对应的位置均设有卡槽9，绝缘筒7的端部卡接于卡槽9内，使得绝缘筒7稳固的安装在固定框架1中。

进一步的，绝缘筒7的端部与绝缘垫块5卡槽9的槽底卡接，卡槽9的侧槽壁上、并沿其径向设有凸起，以确保绝缘垫块5的绝缘强度。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的高电压等级干式变压器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高电压等级干式变压器，其特征在于，包括：

固定框架(1)；

铁芯(2)，设于所述固定框架(1)内；

从内到外依次绕设所述铁芯(2)的低压绕组(3)和高压绕组(4)，二者的顶端和底端均设有绝缘垫块(5)，两组所述绝缘垫块(5)用于将所述低压绕组(3)和所述高压绕组(4)压紧于所述固定框架(1)内，且所述绝缘垫块(5)的外侧壁沿其径向设有若干个第一环状凸起，若干个所述第一环状凸起沿所述绝缘垫块(5)的轴向分布，形成伞裙结构。

2.根据权利要求1所述的高电压等级干式变压器，其特征在于，所述高压绕组(4)沿其轴向的两侧均设有保护套(6)，所述保护套(6)内设有出线端子和/或分接端子，且所述保护套(6)的外侧壁沿其径向设有若干个第二环状凸起，若干个所述第二环状凸起沿所述保护套(6)的轴向分布，形成伞裙结构。

3.根据权利要求1所述的高电压等级干式变压器，其特征在于，所述低压绕组(3)和所述高压绕组(4)之间设有与二者同轴的若干个绝缘筒(7)，若干个所述绝缘筒(7)间隔设置，以形成散热气道，所述散热气道的底端设有风道堵头(8)。

4.根据权利要求3所述的高电压等级干式变压器，其特征在于，所述绝缘垫块(5)的端面两侧、并与所述绝缘筒(7)的端部对应的位置均设有卡槽(9)，所述绝缘筒(7)的端部卡接于所述卡槽(9)内。

5.根据权利要求4所述的高电压等级干式变压器，其特征在于，所述绝缘筒(7)的端部与所述卡槽(9)的槽底卡接，所述卡槽(9)的侧槽壁上、并沿其径向设有凸起。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高电压等级干式变压器，其特征在于，所述固定框架(1)包括上夹件(11)和下夹件(12)，以及连接于二者之间的拉板(13)，所述铁芯(2)的两端分别夹设于所述上夹件(11)和所述下夹件(12)。

7.根据权利要求6所述的高电压等级干式变压器，其特征在于，所述上夹件(11)与所述低压绕组(3)、所述高压绕组(4)之间、所述下夹件(12)与所述低压绕组(3)、所述高压绕组(4)之间、所述铁芯(2)与所述低压绕组(3)、所述高压绕组(4)之间均设有绝缘隔板。

8.根据权利要求1至5任一项所述的高电压等级干式变压器，其特征在于，所述高压绕组(4)和所述低压绕组(3)均为若干个导线并绕，且用环氧树脂浇注绝缘。