CN1179376C - 高压变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压变压器，它包括设置在两个不同组中的各个传统单元，即正电压的单元(1-5)及负电压的单元(1’-5’)，两组单元通过单个绝缘隔板(6)隔开。所有单元的一个端部具有地电位或“零电压”及该电位在正电压单元中朝着另一端部逐渐增加，而在负电压单元中逐渐下降，其方式是，每组的各单元在对地的相同距离上具有等电位的电压。所述结构可消除寄生电容，及可使各单元彼此靠近布置并由此显著地减小尺寸及成本。

Description

高压变压器

技术领域

本发明涉及高压变压器。

显然，本发明所述的高压变压器也可被使用在需要千伏级高压电源的所有应用上，既可为直流又可为高频或低频交变电流的应用。

背景技术

传统上，众所周知，对于千伏级高压变压器的使用，其设计中出现的最大困难在于获得它所包括的各个单元之间(变压器，高压开关，整流器，分压器，放电器等)的电绝缘。它们的绝缘通常由三个不同的方式形成：

1.在真空及干噪的环境中对包含变压器各单元的容器或壳体整个内部充入液体或气态流体，它们通常是硅油或矿物油，因为其价廉。

2.使用固态绝缘材料，如塑料、玻璃、陶瓷、树脂等。

3.用高压绝缘硅树脂或树脂真空封装整个组件。

在形成绝缘的这三种方式的任何一种中，均必需在包括变压器的各个单元之间保持一定的最小距离。该最小距离依赖于施加在各个单元之间的电压，因此必需在大电压的点之间保持最小绝缘距离，这涉及大多数的情况，而对于小电压点之间所得到的绝缘距离变得过大。其结果是，各单元占据很大的体积，并且该体积又必需被绝缘材料所覆盖，于是显著地增加了重量，尤其是增加了变压器的成本。

此外，用于获得最小距离的该设计使变压器各单元的组装变得困难，由此同样增加其成本。

美国专利4,587,606描述了将次边绕组分成多个围绕空心类型的原边绕组的部分。在围绕次边绕组的四个衬底上设有第一及第二二极管组。第一及第二二极管组中的每组被分布在相邻的衬底上，以使得这些二极管串联连接，由此分别具有相同的极性定向。

第一及第二二极管组又分别被分成多个二极管部分。绕组的始端及绕组未端被连接在两个相邻的二极管部分之间。

设置在每个衬底上的二极管部分沿原边绕组的轴向隔开地布置。施加绕组部分感应电压的一个二极管部分被设置在两个相邻的衬底上，及另一个二极管部分被设置在另外两个相邻的衬底上。这些二极管部分的位置沿原边绕组的轴向位移。因此，施加绕组部分感应电压的二极管部分被设置在不同的衬底上及不在同一平面上。

日本专利申请6333754A描述了一种用于周波变换器的变压器，用于提供在绕组的正、负组中具有相同电阻系数及漏电阻的变压器。

在第一结构中，在正组绕组中的导体及在负组绕组中的导体被同时并绕在磁心柱的轴向上。

在第二结构中，正组绕组及负组绕组被绕在磁心轴向的分开部分上。然后电源绕组被分成两个，它们围绕着每个正、负组绕组的外界面地安装。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明开发了一种新式的高压变压器，其旨在显著地降低高压变压器的尺寸和成本。它的特征是，构成它的传统单元被布置成两个不同的组，一方面是具有正电压的各单元，另一方面是具有负电压的单元，这两组被绝缘装置隔开。

此外，这种单元的布置使得它们可被这样地设计，即所有这些单元的一个端部具有地电位或“零”电压。该电压在具有正电压的各单元中朝着另一端部逐渐增加，及在具有负电压的各单元中逐渐下降；对于所有这些单元其方式是，在对地的相同距离上每组的各单元具有等电位的电压。

该结构具有很大的优点，即同一组的单元在它们之间不需要绝缘，因此使它们隔开的距离显著地减小，此外，占据同一电位的区域根本对寄生电容无影响，因此在它们的接近上或在它们之间的对立表面上没有限制。

因此，借助本发明，由于各个单元被设计成：它们的电压电位对应于它们占据的电位区域，这就可以使各个单元彼此靠近地布置，由此体积显著地下降，于是充入变压器壳体或容器的绝缘材料显著减少。

作为体积减小的结果，也获得了其重量的显著下降，由于事实上容器的体积减小，则需要充入的绝缘材料的量也减小。

本发明的另一优点是寄生电容减小，这减小了某些不希望的副作用。

在具有正电压的各单元中的电压逐渐增加及在具有负电压的各单元中的电压逐渐下降是线性的。

有利地，“零电压”的电位位于低电压输入端的信号所在的区域中。

在一个优选实施例中“零电压”的电位位于变压器的上侧上，

以致最大的电位电平被确定在高压开关的下端。

隔开这两个单元组的绝缘装置由单个固态绝缘装置形成，这就显著简化了变压器各个单元的组装及同时降低了其成本。

本发明的另一特征在于，它包括在一个组及另一个组的各个单元之间减小寄生电容的装置，这些装置由一个组及另一组各个单元的布置来确定，所述各个单元这样地布置，以使得一个组的各个单元与另一个组的各个单元相对立表面是很小的。

借助本发明，支承部分及电绝缘部分的数目及用于组装的所需人力均减小了。

作为上述的结果，显然本发明显著地减少了容器及其库存和运输的整个成本。

以下为了更好地理解本发明的说明及形成一个整体的概念，附设了一系列附图，其中以说明的、非限制方式表示出本发明的对象。

附图说明

图1表示本发明的变压器的一个可能的实施例的概要顶视图，在该图中变压器的上表面或壳体的盖已被取去。

图2表示上图中所示变压器的侧视图，其中侧向表面已被取去，由此可清楚地看到各个单元的布置。

图3表示上图中沿A-B截面的视图。

具体实施方式

以下将基于上述附图来描述本发明。

本发明的变压器作为其特点在于，它所包含的传统单元被布置成两个不同的组，其方式是：一方面安装正电压的单元，另一方面安装负电压的单元。

为此原因，在变压器的一个纵向半部分中设有：高压变压器1，它具有其磁心7，整流器2，滤波器3，电阻分压器4及阳极开关5，它们构成支持正电压的各个单元。

在变压器的另一个纵向半部分中设有：高压变压器1’，它具有其磁心7’，整流器2’，滤波器3’，电阻分压器4’，及阴极开关5’，它们构成支持负电压的各个单元。

在两组之间设有一个在这两组间提供直接绝缘的固态绝缘装置6，而每组各个单元之间的绝缘是借助固定到“零电压”或上侧的地电位来获得的，该电位朝着具有正电压的各单元的下端逐渐增加，及在具有负电压的各单元中逐渐下降，其方式是，在对地的相同距离上，每组的各单元具有相等的电压，如图2及3中所示，其中标出了0±20kV，±40kV，±80kV的电压电位。

由此电位变为从0V电位向下线性地增大，其中电位的最大值由开关5及5’的下端来确定。

等电位的获得允许具有相同电位电平的各个单元彼此靠近地布置，直到彼此几乎接触为止，因为它们不需要绝缘及根本上对寄生电容没有影响；于是，既在它们相互靠近上没有限制，也在它们之间的对立表面上没有限制，因此变压器的整个容积显著地减小。

此外，如在图1中可看到的，一个组中各个单元的表面与另一组各个单元的对立表面相对置的距离可减到最小，以使得寄生电容减到最小。所述被包括在壳体8中的所有单元在它们的上方被构成零电压点的盖9封闭，在此盖中设有低压输入端10。

显然，与在各层上产生的高压相比该低压输入端具有可忽略的电压，因此可将其看成零电压电位。

如本发明先前背景部分所述的，在容器或壳体8内部充入绝缘材料，在该实施例中它为硅油或矿物油，作为例子可以指出，充入整个容积所需的该绝缘材料的量为4升，而相比之下传统的变压器则需要36升，这体现了体积上很大的下降及因此也体现了节省成本。

显然，如本发明先前背景部分所述的，所使用的绝缘可借助用高压绝缘硅树脂或树脂真空地封装整个组件来实现。

Claims (7)

1.高压变压器，包括用于电压变换的各个传统单元，所述传统单元至少为：

高压变压器(1，1’)，

整流器(2，2’)，

滤波器(3，3’)，

电阻分压器(4，4’)，

高压开关(5，5’)，

磁心(7，7’)，

低压输入端(10)，

其特征在于：

每个整流器、滤波器、电阻分压器、高压开关、磁心具有第一端部及第二端部，

每个第一端部连接到零电压电位上，

每个第二端部与每个第一端部相对应；所述整流器、滤波器、电阻分压器、高压开关，磁心被布置成两个不同组，

第一组包括正电压的单元；

第二组包括负电压的单元；

所述正电压的单元通过固态绝缘装置与所述负电压的单元隔开在两个绝缘腔之中，

在所述正电压的单元中的电压朝着在每个所述单元中的第二端部逐渐增加，及在所述负电压的单元中其电压逐渐下降；以便，在对零电压电位的相同距离上每组的各单元具有等电位的电压。

2.根据权利要求1的高压变压器，其特征在于：在所述正电压的各单元中的电压逐渐增加及在所述负电压的各单元中的电压逐渐下降是线性的。

3.根据权利要求1的高压变压器，其特征在于：“零电压”的电位在低电压输入端(10)的信号所在的区域中。

4.根据权利要求3的高压变压器，其特征在于：每个高压变压器、整流器、过滤器、电阻分压器高压开关和磁芯的第一端处在所述变压器的上侧(9)上。

5.根据以上权利要求1至3中任一项或权利要求4的高压变压器，其特征在于：最大的电位电平被确定在所述高压开关(5，5’)的第二端。

6.根据权利要求1的高压变压器，其特征在于：所述两组被单个固态绝缘装置(6)隔开。

7.根据权利要求1的高压变压器，其中，一个组中各个单元的表面与另一组各个单元的对立表面相对置的距离可减到最小，以使得寄生电容减到最小。

Images