CN116631747A - 一种针对绕组换位的绝缘方法、带有绝缘保护的变压器 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种绝缘方法，为了解决在高场强环境下换位处电场紊乱的技术问题，提供一种针对绕组换位的绝缘方法、带有绝缘保护的变压器，在至少一个绕组的至少一个线饼换位尖角处包裹绝缘保护件，使对应绕组在该换位尖角处的绝缘达到预设要求，伸入至绕组换位的细节结构，可以有针对性的减小局部电场紊乱，更加灵活的满足绝缘设计要求。

Description

一种针对绕组换位的绝缘方法、带有绝缘保护的变压器

技术领域

本发明属于一种绝缘方法，涉及一种针对绕组换位的绝缘方法、带有绝缘保护的变压器。

背景技术

传统的变压器绝缘设计，是直接增加主空道及相间的绝缘距离，使绕组与绕组之间的距离增大，这种方法直接有效，但是成本较高，已经无法满足现代工业设计要求，且该类绝缘设计仅考虑绕组端部或中部(中部进线)，只对薄弱点进行加强防护。

随着对变压器的深入研究，如温度、电场均匀程度、电压作用时间等对变压器油耐电强度的影响，再如在固体绝缘与油配合作用方面，覆盖对油间隙击穿电压的影响、绝缘层对油间隙击穿电压的影响、隔板对油间隙击穿电压的影响、隔板对变压器油中沿固体介质表面放电的影响等。针对各薄弱点采用了相应的保护措施，并相互叠加减少主空道及相间的绝缘距离。通过变压器油的耐电强度的研究，制定了相关的变压器油标准，对变压器油的性能指标进行控制，比如运动粘度、凝点、闪点、酸值、介质损耗、工频击穿电压等；通过固体绝缘与油配合作用的研究，提出了薄纸筒小油隙结构，采用普通绝缘纸和绝缘纸板将大油隙分割成若干小油隙，提高主绝缘结构的耐电强度。

绕组端部和中部电场极不均匀，且铁轭辐向不对称，因此电场也不对称。电力线经过两种介质(变压器油和绝缘纸板)，并且斜入固体介质，存在沿固体绝缘表面的电场切线分量，属于滑闪型结构，由于绕组端部和中部电场不均匀，如果绕组端部出现局部放电，在电场作用下可能导致沿面放电。根据薄纸筒小油隙结构理论，用正反硬角环将端部分隔成多个较小的油隙，增加两绕组间的爬电距离。随着电压等级的提高，可以采用多层正反硬角环进行多层分割，进行叠加保护。另外，还可以同时在两绕组端部加装静电环，静电环不仅能够改善与其相邻各线段的冲击电压分布，还能使绕组端部电场均匀。

随着辅助设计软件的开发、材料的技术进步、新材料和新工艺的持续应用，针对不同材料也制定了新的技术方案：

例如在变压器设计过程中，绕组温升是影响变压器制造成本的关键因素之一。为了提高绕组的散热效率，一般采用网包自粘性换位导线，网包线大多使用单根0.28mm网层包扎，在线规极大时，可使用单根0.4mm(或0.38mm)网层包扎，这种导线只能应用于35kV以下的绕组。优点是导线外敷包扎的尼龙网层，只对导线起包覆作用，网层全部镂空，绝缘导线直接与变压器油接触，热传导性最佳，可以有效降低绕组温升，减少绝缘材料占比，使总体成本下降。但是，实际应用中发现，网包线的圆角和漆膜缺陷对裕度影响大。如图1所示(图1中01表示低压绕组，02表示高压绕组)，通过电场分析软件分析，绕组端部主绝缘的结构设计可靠，但是，多根导线的螺旋式线圈在换位处电场紊乱，成为绕组的薄弱点，使用风险仍然较高。

发明内容

本发明为了解决在高场强环境下换位处电场紊乱的技术问题，提供一种针对绕组换位的绝缘方法、带有绝缘保护的变压器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种针对绕组换位的绝缘方法，包括以下步骤：

在至少一个绕组的至少一个线饼换位尖角处包裹绝缘保护件，使对应绕组在该换位尖角处的绝缘达到预设要求。

进一步地，所述绝缘保护件为软角环。

进一步地，所述软角环为皱纹纸材质。

进一步地，所述包裹绝缘保护件具体为，采用半叠包紧的方法，将绝缘保护件包裹在线饼换位尖角的外表面上。

本发明还提出了一种带有绝缘保护的变压器，包括低压绕组和高压绕组；其特征在于：

所述低压绕组和/或高压绕组中，至少一个线饼换位尖角处包裹绝缘保护件，用于使对应绕组在该换位尖角处的绝缘达到预设要求。

进一步地，还包括套设于高压绕组外部的调压绕组。

进一步地，所述调压绕组中的至少一个调压线饼换位尖角处包裹绝缘保护件，用于使调压绕组在该调压线饼换位尖角处的绝缘达到预设要求。

进一步地，所述绝缘保护件为软角环。

进一步地，所述软角环为皱纹纸材质。

进一步地，所述包裹绝缘保护件具体为，采用半叠包紧的方法，将绝缘保护件包裹在线饼换位尖角的外表面上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提出一种针对绕组换位的绝缘方法，基于生产实际中长期存在且始终未解决的技术问题，经电场相关软件分析，螺旋式线圈在换位处存在电场紊乱的问题，而现有研究和关于绝缘的解决方案大多基于绕组端部和中部电场不均匀的情况，在需要进一步提高变压器绝缘性能时，现有的解决方案已无法满足发展迅速的绝缘要求。本发明的绝缘方法，伸入至绕组换位的细节结构，可以根据实际应用中对绝缘的要求，确定具体哪一个绕组、哪一处线饼换位尖角处包裹绝缘保护件，可以有针对性的减小局部电场紊乱，更加灵活的满足绝缘设计要求，在不影响绕组散热效率的情况下，彻底解决了换位处电场紊乱的问题。

2.本发明中包裹绝缘保护件时，采用半叠包紧的方法，包裹更加紧致，进而提高了绝缘可靠性。

3.本发明还提出了一种带有绝缘保护的变压器，根据实际需要，在低压绕组和/或高压绕组的线饼换位尖角处包裹绝缘保护件，提高了相应绕组换位尖角处的绝缘强度，降低了线饼间油道距离、主空道及相间的绝缘距离，同时也降低了绕组的温升，进而有效节约了成本。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有网包线包裹导线的变压器电场分析结果示意图。

其中，01-低压绕组、02-高压绕组。

图2为本发明实施例四的结构示意图；

图3为本发明实施例五的电场分析结果示意图。

其中：1-低压线饼、2-绝缘保护件、3-低压绕组、4-高压绕组、5-调压绕组、6-调压线饼、7-高压线饼、8-硬纸筒、9-内撑条、10-硬角环、11-静电屏蔽环、12-外撑条、13-绝缘筒、14-撑条、15-低压油道、16-特殊换位处、17-特殊换位处垫块、18-标准换位处、19-标准换位处垫块、20-高压油道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

经电场分析软件的分析，变压器的低压绕组和高压绕组，在螺旋式线圈换位处会出现电场紊乱，该紊乱处成为绕组的薄弱点，该薄弱点会对变压器的工作产生严重影响。生产实际中，会出现变压器中电场紊乱，现有的关注焦点均在绕组端部和中部，因此，未能发现相关的问题并对应提出相应的解决方案。本发明实际在现有研究空白的基础上，提出了一种全新的绝缘构思，能够大幅提高局部绝缘效果，进而提升整个变压器的性能。

电力变压器的绕组根据结构形式可分为层式线圈和饼式线圈两大类。线圈的线匝沿其轴向按层依次排列的为层式线圈，线圈的线匝在辐向形成线饼(线段)后，再沿轴向排列的为饼式线圈。层式线圈主要有圆筒式和箔式两种，饼式线圈主要有连续式、纠结式、内屏蔽式、螺旋式等结构。各种线圈在结构、电气和机械性能、绕制工艺等方面有很大区别。

其中，螺旋式线圈类似一支弹簧，距数一般为10-150。虽然螺旋式线圈本质上应看作是多根导线叠、并绕的单层圆筒式线圈，但由于其匝间有辖向油道而形成了线饼，所以将其结构归为饼式。例如，一匝为一个线饼的称为单螺旋，一匝为两个线饼的称为双螺旋，一匝为四个线饼的称为四螺旋式线圈。

如下是本发明的一些优选实施例，用于对本发明进行详细说明：

实施例一

一种针对绕组换位的绝缘方法，包括以下步骤：

在至少一个绕组的至少一个线饼换位尖角处包裹绝缘保护件2，使对应绕组在该换位尖角处的绝缘达到预设要求。

变压器中至少包括低压绕组和高压绕组，采用本发明实施例一的方法进行绝缘处理时，可以同时对低压绕组和高压绕组进行绝缘处理，也可以仅对低压绕组或高压绕组进行绝缘处理。另外，具体包裹绝缘保护件2的线饼，可以根据实际需要进行选择，例如，可以根据需要提高绝缘效果的位置、变压器的畸变要求、绝缘距离等进行具体设置，目标是使绝缘达到预设要求。

实施例二

一种针对绕组换位的绝缘方法，包括以下步骤：

在至少一个绕组的至少一个线饼换位尖角处包裹多层绝缘保护件2，使对应绕组在该换位尖角处的绝缘达到预设要求。

实施例二中绝缘保护件2包裹有多层，若相邻绕组之间的主空道及相间绝缘距离在包裹单层绝缘保护件2时，无法满足具体要求，也可以包裹多层。

实施例三

在实施例一或实施例二的基础上，作为一种优选方案，绝缘保护件2采用皱纹纸制成的软角环，并用半叠包紧的方法进行包裹。绝缘保护件2的取材更加便捷，包裹的效果更加紧致，使本发明的绝缘方法更加可靠。

对应上述的绝缘方法，本发明还提出了一种采用上述绝缘方法设计的带有绝缘保护的变压器。

实施例四

如图2所示，是一种带有绝缘保护的变压器的优选实施例，包括低压绕组3、高压绕组4和调压绕组5。

低压绕组3中包括多个螺旋式的低压线饼1，实施例四中至少包括五十三个低压线饼1，特殊换位处16和特殊换位处垫块17共同实现特殊换位，标准换位处18和标准换位处垫块19共同实现标准换位，撑条14是低压绕组的支撑结构，低压油道15是低压绕组3中的油道，相应的，高压绕组4中设有高压油道20，调压绕组5中也设有调压线饼6。

在低压绕组3、高压绕组4和调压绕组5中，硬纸筒8、内撑条9、绝缘筒13、硬角环10、静电屏蔽环11和外撑条12均发挥相同的作用，可采用现有变压器中的任意一种结构：

硬纸筒8均作为绕组的支撑骨架；内撑条9是线饼的轴向支撑点，作用是提高绕组的整体机械强度，也是绕组内侧油路通道；绝缘筒13是线饼和铁芯间的主要绝缘材料，同时对线饼内侧起到辐向支撑作用；绕组出线端部安装硬角环10，达到局部放电的作用；静电屏蔽环11具有静电屏蔽作用；外撑条12是变压器整体保持平衡性和稳定性。

实施例四中，对变压器采用电场分析软件进行分析，确定了需要提高绝缘能力的线饼换位尖角，在以下线饼的换位尖角处包裹绝缘保护件2。具体位置：

低压绕组3中1/4的特殊换位处16和特殊换位处垫块17上下两侧，以及3/4的特殊换位处和特殊换位处垫块上下两侧，具体第27饼线饼、第28饼线饼、第75饼线饼和第76饼线饼的换位尖角处；

低压绕组3中1/2处的标准换位18和标准换位处垫块19上下两侧，具体第51饼线饼和第52饼线饼的换位尖角处，也是对应线饼的紧贴外径侧；

低压绕组3中第1饼线饼的换位尖角处；

高压绕组4中第1饼线饼的换位尖角处；

调压绕组5中第1饼线饼的换位尖角处。

上述位置包裹绝缘保护件2时，采用皱纹纸制得的软角环半叠包紧。

有效改善了低压绕组3、高压绕组4和调压绕组5局部场强紊乱给对应绕组带来的薄弱点，在场强紊乱严重或无法满足要求的线饼换位处上下裸露部分加包软角环，通过增强绕组换位处上下裸露部分的绝缘，增大换位处上下导线尖角的绝缘强度，能够很好的满足设计要求。不仅能够减小绕组间的绝缘距离，进一步降低相邻绕组之间的主空道及相间绝缘距离，节约成本的同时，降低了绕组换位处与相邻绕组之间的风险，还能降低绕组温升，效改善相邻绕组之间的场强，实用可靠，制作成本低。

实施例五

实施例五与实施例四的区别在于，实施例五中不设置调压绕组5，低压绕组3和高压绕组4中设置绝缘保护件2的具体位置与实施例四相同。

增加绝缘保护件2后，采用电场分析软件进行分析，得到图3所示的电场分析结果，从图3可以看出，包裹绝缘保护件后，相应线饼的换位尖角处，畸变电场下的绝缘强度得到明显改善。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针对绕组换位的绝缘方法，其特征在于，包括以下步骤：

在至少一个绕组的至少一个线饼换位尖角处包裹绝缘保护件(2)，使对应绕组在该换位尖角处的绝缘达到预设要求。

2.根据权利要求1所述一种针对绕组换位的绝缘方法，其特征在于：

所述绝缘保护件(2)为软角环。

3.根据权利要求2所述一种针对绕组换位的绝缘方法，其特征在于：

所述软角环为皱纹纸材质。

4.根据权利要求1至3所述一种针对绕组换位的绝缘方法，其特征在于：

所述包裹绝缘保护件(2)具体为，采用半叠包紧的方法，将绝缘保护件(2)包裹在线饼换位尖角的外表面上。

5.一种带有绝缘保护的变压器，包括低压绕组(3)和高压绕组(4)；其特征在于：

所述低压绕组(3)和/或高压绕组(4)中，至少一个线饼换位尖角处包裹绝缘保护件(2)，用于使对应绕组在该换位尖角处的绝缘达到预设要求。

6.根据权利要求5所述一种带有绝缘保护的变压器，其特征在于：还包括套设于高压绕组(4)外部的调压绕组(5)。

7.根据权利要求6所述一种带有绝缘保护的变压器，其特征在于：

所述调压绕组(5)中的至少一个调压线饼(6)换位尖角处包裹绝缘保护件(2)，用于使调压绕组(5)在该调压线饼(6)换位尖角处的绝缘达到预设要求。

8.根据权利要求7所述一种带有绝缘保护的变压器，其特征在于：所述绝缘保护件(2)为软角环。

9.根据权利要求8所述一种针对绕组换位的绝缘方法，其特征在于：

所述软角环为皱纹纸材质。

10.根据权利要求5至9任一所述一种针对绕组换位的绝缘方法，其特征在于：

所述包裹绝缘保护件(2)具体为，采用半叠包紧的方法，将绝缘保护件(2)包裹在线饼换位尖角的外表面上。