CN203456232U - 风力发电系统用的油浸式变压器 - Google Patents

Abstract

一种风力发电系统用的油浸式变压器，包括油箱、器身、高压室、低压室和散热器；油箱盛装变压器油并安装器身，具有高压侧面板和低压侧面板，高压侧面板上装有高压套管，高压套管与器身上的高压线圈引线连接，高压套管伸入高压侧面板所装配连接的高压室内，低压侧面板上装有低压套管，低压套管与器身上的低压线圈引线连接，低压套管伸入低压侧面板所装配连接的低压室内，油箱上除高压侧面板和低压侧面板以外的至少一部分面板用于装配散热器，油箱的高压侧面板和低压侧面板之间夹角为锐角；器身为双绕组或三绕组自耦式立体卷铁心结构。它实现了小体积、大容量，并对风力发电系统有效提供励磁和控制要求电压，大幅降低变压器空载损耗和制造成本。

Description

风力发电系统用的油浸式变压器

技术领域

本实用新型涉及电力变压器，具体是一种风力发电系统用的油浸式变压器。 

背景技术

油浸式变压器是将铁心和绕组构成的器身浸在绝缘液体中的变压器，其主要由油箱、器身、高压室、低压室和散热器等构成，因其具有良好的绝缘性能、导热性能、散热性能及运行成本低等特点，近年来，在迅猛发展的风力发电系统中得到了广泛应用，风力发电系统用的油浸式变压器通常为35kV电压等级。由于35kV电压等级的油浸式变压器整体体积较大，一般不适宜放入箱式变电站的室内，而是安装在箱式变电站的室外，这给变压器的安全防护和接线等带来诸多不便。 

此外，由于现有风力发电系统用的油浸式变压器的器身结构问题，变压器无法从所变电压中引出对风力发电系统提供励磁和控制的要求电压，需要另置一台风力发电系统自用的变压器，该自用变压器将前述油浸式变压器变压所得的电压再经变压处理后，得到适合风力发电系统励磁和控制要求的电压，将该电压提供给风力发电系统，以保障风力发电系统正常运行。这不仅大幅增加了风力发电系统的运行成本，而且进一步增大了风力发电系统的变压器体积，从而给安装、防护等作业带来一系列难题，极不实用。 

为了减小油浸式变压器的体积，中国专利文献公开了“组合式变压器”（公开号：CN 201146338，公开日：2008年11月5日），该技术是将变压器的油箱、高压室和低压室呈“品”字形布置（油箱在前，高压室和低压室并排在油箱后面），它虽然将变压器的结构进行了紧凑化处理，在一定程度上缩小了变压器的体积，减少了占地面积，但其体积仍然很大，不利于对其体积的控制。 

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，在充分满足带电安全距离并保障高、低压侧电缆接线方便的前提下，提供一种体积小、容量大，能够对风力发电系统有效提供励磁和控制要求电压，大幅降低变压器空载损耗和制造成本的风力发电系统用的油浸式变压器。 

本实用新型采用的技术方案是：一种风力发电系统用的油浸式变压器，包括油箱、器身、高压室、低压室和散热器；所述油箱用于盛装变压器油，并安装器身，该油箱具有高压侧面板和低压侧面板，高压侧面板上装有高压套管，高压套管与器身上的高压线圈引线连接，高压套管伸入高压侧面板所装配连接的高压室内，低压侧面板上装有低压套管，低压套管与器身上的低压线圈引线连接，低压套管伸入低压侧面板所装配连接的低压室内，油箱上除高压侧面板和低压侧面板以外的至少一部分面板用于装配散热器，所述油箱的高压侧面板和低压侧面板之间的夹角为锐角；所述器身为双绕组或三绕组自耦式立体卷铁心结构。 

进一步的，所述油箱的水平截面呈三角形或六边形形状；所述六边形形状的油箱具有三条长边和三条短边，长边和短边相间围拢。 

更进一步的，所述油箱的水平截面为轴对称和/或旋转角120°的旋转对称。 

进一步的，所述高压室和低压室的水平截面分别呈直角梯形形状。 

或者，进一步的，所述高压室和低压室的水平截面分别呈直角梯形与矩形的组合形状。 

进一步的，所述器身主要由三相立体卷铁心以及每相立体卷铁心上同心绕制并与电气相连的低压线圈和高压线圈构成，低压线圈由公共线圈部分和串联线圈部分组成，低压线圈输入风力发电系统的发电机输出的a、b、c三相低压电能，a、b、c三相低压电能通过电磁感应作用后由高压线圈输出A、B、C三相高压电能，经高压室提供给电网，低压线圈的公共线圈部分输出作为风力发电系统自用电源的a1、b1、c1三相低压电能，经低压室提供给风力发电系统的控制系统。 

进一步的，所述低压套管分为第一组低压套管、第二组低压套管和低压公共中性点套管，第一组低压套管用于与风力发电系统的控制柜连接，第二组低压套管用于与风力发电系统的发电机连接，低压公共中性点套管用于整个低压系列的中性点引出。 

进一步的，所述散热器具有防护罩。 

进一步的，所述散热器为波纹散热片或片式散热器。 

进一步的，所述高压侧面板上安装有负荷开关和插入式熔断器，除高压侧面板和低压侧面板以外的面板上安装有后备式熔断器，负荷开关、插入式熔断器和后备式熔断器依次串联在高压套管与器身的三相高压线圈联结处之间。 

本实用新型的有益效果是： 

1. 在充分满足带电安全距离并保障高、低压侧电缆接线方便的前提下，通过将油箱的高压侧面板和低压侧面板之间设计成锐角夹角，使油箱两侧的高压室和低压室的水平截面呈直角梯形或近似于直角梯形结构，从而在确保变压器体积较小的情况下较大的增大高、低压室的内部空间，形成体积小、容量大的油浸式变压器，该变压器能够在箱式变电站的室内有效放置，有效提高并保障了变压器的安全防护性；

2. 通过将变压器的器身设计成双绕组或三绕组自耦式立体卷铁心结构，不仅大幅降低了变压器的空载损耗和制造成本，有效提高了发电效率，而且能够对风力发电系统的控制系统有效提供励磁和控制用的要求电压，使风力发电系统能够得到正常、可靠运行，运行成本大幅降低，并进一步减小了变压器的体积，实用性强；

3. 通过油箱水平截面（即等边三角形或近似于三角形的六边形）和高、低压室水平截面的优化结构，不仅增强了变压器的外观，而且使其结构更加紧凑，散热性能更为优异，占地面积小，可靠性高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。 

图1是本实用新型外观的一种结构示意图。 

图2是图1水平截面的一种结构示意图。 

图3是图2中器身的一种结构示意图。 

图4是图2中油箱及散热器的一种结构示意图。 

图5是本实用新型的一种接线原理图。 

图中代号含义：1—高压室；2—高压套管；3—油箱；3-1—高压侧面板；3-2—低压侧面板；3-3—散热面板；3-4—连接板；4—器身；4-1—立体卷铁心；4-2—高压线圈；4-3—低压线圈；4-31—公共线圈部分；4-32—串联线圈部分；5—散热器；6—防护罩；7—第一组低压套管；8—第二组低压套管；9—低压室；10—低压公共中性点套管；11—负荷开关；12—插入式熔断器；13—后备式熔断器。 

具体实施方式

实施例1

参见图1至图5：本实用新型包括油箱3、器身4、高压室1、低压室9和散热器5。

其中，油箱3用于盛装变压器油，并安装器身4。油箱3的水平截面呈六边形形状，具有三条等长的长边，这三条长边分别为高压侧面板3-1、低压侧面板3-2和散热面板3-3，具有三条等长的短边，这三条短边为连接板3-4，三条连接板3-4分别间隔在高压侧面板3-1、低压侧面板3-2和散热面板3-3之间，即油箱3的三条长边和三条短边相间围拢，相隔两条长边之间的夹角为60°（相当于倒角处理后的等边三角形），该油箱3的水平截面即为轴对称，又为旋转角120°的旋转对称。在油箱3的高压侧面板3-1上安装有高压套管2，该高压套管2与油箱3内器身4上的高压线圈4-2引线连接。在油箱3的低压侧面板3-2上安装有低压套管，低压套管与油箱3内器身4上的低压线圈4-3引线连接；低压套管分为第二组低压套管8、第一组低压套管7和低压公共中性点套管10，第二组低压套管8用于与风力发电系统的发电机连接，将发电机输出的电能（通常为690v）引入器身4；第一组低压套管7用于与风力发电系统的控制柜连接，从器身4内引出少部分电压（通常为400v），供给风力发电系统的控制系统作励磁和控制电源；低压公共中性点套管10用于整个低压系列的中性点引出，通常用于接地等。在油箱3的散热面板3-3上焊接固定有散热器5，散热器5外具有防护罩6，该散热器5为波纹散热片结构（也可以采用其它片式散热器代替），为了增强散热性能，除了可以在油箱3的散热面板3-3上固定散热器5外，还可以在油箱3的三个连接板3-4上固定散热器5，当然，散热面板3-3和连接板3-4上还可以安装固定其它零部件，并非全部用作安装固定散热器。 

器身4为三绕组自耦式立体卷铁心结构（也可以采用双绕组自耦式立体卷铁心结构代替），其主要由三相立体卷铁心4-1以及每相立体卷铁心4-1上同心绕制并与电气相连的低压线圈4-3和高压线圈4-2构成。低压线圈4-3由公共线圈部分4-31和串联线圈部分4-32组成，低压线圈4-3通过第二组低压套管8和引线输入风力发电系统的发电机输出的a、b、c三相低压电能，a、b、c三相低压电能通过电磁感应作用后由高压线圈4-2通过引线和高压套管2输出A、B、C三相高压电能至高压室1，A、B、C三相高压电能经高压室1提供给电网，在电磁的自耦感应过程中，有少部分低压电能通过引线由层间或轴间向油道引出，这部分引出的低压电能通过公共线圈部分4-31引线上连接的第一组低压套管7和低压公共中性点套管10引至低压室9，并经低压室9分别引至风力发电系统的控制柜和接地，引至风力发电系统控制柜的电能给风力发电系统提供励磁和控制电压。 

高压室1装配在油箱3的高压侧面板3-1上。高压室1的水平截面呈直角梯形与矩形的组合形状，直角梯形的部分对应在油箱3的高压侧面板3-1处，矩形部分从直角梯形的底边处向外延伸。低压室9装配在油箱3的低压侧面板3-2上。低压室9的形状与高压室1的形状一致，二者沿油箱3水平截面的中线相对称。油箱3的高压侧面板3-1上的高压套管2伸入高压室1内，油箱3的低压侧面板3-2上的低压套管伸入低压室9内。 

上述油箱3的高压侧面板3-1上安装有负荷开关11和插入式熔断器12，散热面板3-3上安装有后备式熔断器13，负荷开关11、插入式熔断器12和后备式熔断器13依次串联在高压套管2与器身4的三相高压线圈联结处之间。 

实施例2

本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：油箱的水平截面结构和高、低压室的水平截面结构。

油箱的水平截面呈等边三角形形状，每个角为60°，以此形成高压侧面板、低压侧面板和散热面板，油箱的水平截面即为轴对称，又为旋转角120°的旋转对称。 

高压室和低压室的水平截面形状相同，分别为直角梯形形状，斜边对应油箱上的各自装配面板。 

上述两个实施例仅为本实用新型的两个较佳具体技术方案，除此之外本实用新型还可以作其它改变：例如，油箱水平截面呈等腰三角形的结构（两个腰即为高、低压侧面板）；或，油箱水平截面呈扇形的结构（两个边即为高、低压侧面板）等；亦或，高、低压室的水平截面分别采用直角梯形与矩形的组合形状，矩形从直角梯形的定边延伸出等等。 

Claims (10)

1.  一种风力发电系统用的油浸式变压器，包括油箱（3）、器身（4）、高压室（1）、低压室（9）和散热器（5）；所述油箱（3）用于盛装变压器油，并安装器身（4），该油箱（3）具有高压侧面板（3-1）和低压侧面板（3-2），高压侧面板（3-1）上装有高压套管（2），高压套管（2）与器身（4）上的高压线圈（4-2）引线连接，高压套管（2）伸入高压侧面板（3-1）所装配连接的高压室（1）内，低压侧面板（3-2）上装有低压套管，低压套管与器身（4）上的低压线圈（4-3）引线连接，低压套管伸入低压侧面板（3-2）所装配连接的低压室（9）内，油箱（3）上除高压侧面板（3-1）和低压侧面板（3-2）以外的至少一部分面板用于装配散热器（5），其特征在于：所述油箱（3）的高压侧面板（3-1）和低压侧面板（3-2）之间的夹角为锐角；所述器身（4）为双绕组或三绕组自耦式立体卷铁心结构。

2.根据权利要求1所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述油箱（3）的水平截面呈三角形或六边形形状；所述六边形形状的油箱（3）具有三条长边和三条短边，长边和短边相间围拢。

3.根据权利要求2所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述油箱（3）的水平截面为轴对称和/或旋转角120°的旋转对称。

4.根据权利要求1所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述高压室（1）和低压室（9）的水平截面分别呈直角梯形形状。

5.根据权利要求1所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述高压室（1）和低压室（9）的水平截面分别呈直角梯形与矩形的组合形状。

6.根据权利要求1所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述器身（4）主要由三相立体卷铁心（4-1）以及每相立体卷铁心（4-1）上同心绕制并与电气相连的低压线圈（4-3）和高压线圈（4-2）构成，低压线圈（4-3）由公共线圈部分（4-31）和串联线圈部分（4-32）组成，低压线圈（4-3）输入风力发电系统的发电机输出的a、b、c三相低压电能，a、b、c三相低压电能通过电磁感应作用后由高压线圈（4-2）输出A、B、C三相高压电能，经高压室（1）提供给电网，低压线圈（4-3）的公共线圈部分（4-31）输出作为风力发电系统自用电源的a1、b1、c1三相低压电能，经低压室（9）提供给风力发电系统的控制系统。

7.根据权利要求1所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述低压套管分为第一组低压套管（7）、第二组低压套管（8）和低压公共中性点套管（10），第一组低压套管（7）用于与风力发电系统的控制柜连接，第二组低压套管（8）用于与风力发电系统的发电机连接，低压公共中性点套管（10）用于整个低压系列的中性点引出。

8.根据权利要求1所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述散热器（5）具有防护罩（6）。

9.根据权利要求1或8所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述散热器（5）为波纹散热片或片式散热器。

10.根据权利要求1所述风力发电系统用的油浸式变压器，其特征在于：所述高压侧面板（3-1）上安装有负荷开关（11）和插入式熔断器（12），除高压侧面板（3-1）和低压侧面板（3-2）以外的面板上安装有后备式熔断器（13），负荷开关（11）、插入式熔断器（12）和后备式熔断器（13）依次串联在高压套管（2）与器身（4）的三相高压线圈联结处之间。

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