CN220672375U - 一种高压绕组 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种高压绕组，包括绕线体、高压线圈、高压绝缘层和半导电屏蔽层，导线绕制在绕线体上形成高压线圈，高压绝缘层包裹高压线圈和绕线体，半导电屏蔽层包覆高压绝缘层的外周面。本申请的高压绕组的半导电屏蔽层内部的感应电流较小，产生的能量损耗也较小，且能够有效避免电位骤降而造成的电气安全风险。

Description

一种高压绕组

技术领域

本申请涉及电力变压器技术领域，特别是涉及一种高压绕组。

背景技术

目前变压器可分为：油浸式变压器、干式变压器、气体变压器。干式变压器具有无油、防火、寿命长、节能低噪、维护简单、安全可靠等优点。当前市场上干式变压器大多数为树脂浇注高压绕组的干式变压器和敞开干式变压器。在污秽重、海上盐雾等环境下，需要对干式变压器的高压绕组进行屏蔽处理以减少绕组表面放电、爬电或污闪的风险。

当前高压绕组的屏蔽技术采用在高压绕组表面涂覆或喷涂导电涂料形成导电涂层，但这种屏蔽方式存在以下缺陷，一方面导电涂层内感应电流较高，增加了干式变压器的能量损耗；另一方面由于导电涂层需要接地才能实现屏蔽作用，其电位为零，而与其相邻的导线绕组电位较高，二者之间的电场强度较大，提高了电气风险。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种高压绕组，在高压绝缘层外表面设置半导电屏蔽层，半导电屏蔽层内部的感应电流较小，产生的能量损耗也较小，且能够有效避免电位骤降而造成的电气安全风险。

为实现上述目的，本申请所采用的技术方案是：一种高压绕组，包括绕线体、高压线圈、高压绝缘层和半导电屏蔽层，导线绕制在绕线体上形成高压线圈，高压绝缘层包裹高压线圈和绕线体，半导电屏蔽层包覆高压绝缘层的外周面。

其中，绕线体包括若干绕线板，若干绕线板沿绕线体的周向均匀分布，高压线圈包括若干段线圈，绕线板上设有若干梳齿，绕线板上的相邻两个梳齿间至少设置一段线圈。

其中，绕线体还包括若干辅助件，若干辅助件呈环状且沿高压绕组的轴向间隔设置。

其中，辅助件和绕线板卡设连接。

其中，绕线体还包括支撑筒，支撑筒为空心柱体，若干绕线板周向均布在支撑筒的外周面上，每个绕线板的长度方向沿支撑筒的轴向设置。

其中，梳齿上设有与绕线板形状匹配的移动槽，梳齿和绕线板通过移动槽滑动连接。

其中，高压绝缘层采用高温硫化硅橡胶通过注射工艺制成，或者采用液态硅橡胶通过浇注工艺制成。

其中，半导电屏蔽层为半导电硅橡胶层，通过注射工艺制成。

其中，半导电屏蔽层为半导电漆层，通过喷涂工艺制成。

其中，半导电屏蔽层的厚度为2～5mm。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请在高压绝缘层外表面设置半导电屏蔽层，能够减少干式变压器对外部环境的电磁干扰以及高压绕组的静电效应，并且半导电屏蔽层内部的感应电流产生的热效应可以使盐雾、污湿环境下的高压绕组表面保持干燥，降低安全风险。

同时，由于半导电屏蔽层的电导率较小，使得上述感应电流较小，对应产生的能量损耗也较小，且半导电屏蔽层接地屏蔽时，由于其电导率较小，电位不会直接变成0，进而使得高压线圈、半导电屏蔽层、大地的电位呈梯度下降趋势，避免电位骤降而造成的电气安全风险。

附图说明

图1是本申请一实施方式的干式变压器10的主视图；

图2是本申请一实施方式的干式变压器10的俯视图；

图3是本申请一实施方式的装配后的铁芯110的主视图；

图4是图2中G处的放大图；

图5是本申请一实施方式的绕线体1310的立体示意图；

图6是本申请一实施方式的支撑筒1311的剖面图；

图7是本申请一实施方式的高压线圈1320绕制在绕线体1310上的立体示意图；

图8是本申请一实施方式的高压绕组130的立体示意图；

图9是本申请一实施方式的工装连接件101的立体示意图

图10是本申请一实施方式的高压线圈1320的线路简图；

图11是本申请一实施方式的高压绕组130的局部截面图；

图12是本申请又一实施方式的绕线体5310的立体示意图；

图13是图12中H处的放大图；

图14是本申请另一实施方式的支撑筒6311的立体示意图；

图15是图14中J处的放大图；

图16是本申请又一实施方式的绕线部7310的立体示意图；

图17是本申请又一实施方式的辅助件7312的立体示意图。

具体实施方式

根据要求，这里将披露本申请的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本申请的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本申请的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。

本申请中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本申请的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“端部”、“一端”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申请和简化描述，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申请的限制。

如图1-图3所示，干式变压器10为三相变压器，分别为A相、B相和C相，即干式变压器10包括三个单相变压器100。根据铁芯110的结构不同，三个变压器100可以排列形成直线型或三角结构，且三个变压器100呈对称结构。此外，该干式变压器10也可以为隔离变压器、变频变压器、试验变压器等。

在一实施例中，继续参阅图1-图3，三个变压器100排列形成直线型结构，干式变压器10包括铁芯110、三个低压绕组120和三个高压绕组130。铁芯110、低压绕组120、高压绕组130从内到外依次设置。铁芯110包括三个柱状铁芯体111、位于三个柱状铁芯体111上端的上铁轭112和位于三个柱状铁芯体111下端的下铁轭113，三个低压绕组120分别套设在三个柱状铁芯体111的外周，三个高压绕组130分别套设在三个低压绕组120的外周，即三个柱状铁芯体111、三个低压绕组120和三个高压绕组130从内向外依次一一对应套设。柱状铁芯体111由多层硅钢片叠加而成，在多层硅钢片外用扎带进行绑扎固定，柱状铁芯体111的径向截面大致呈椭圆形或者圆形或者其他形状，只要能被容纳在低压绕组120的空心腔中即可，在此不作限制。上铁轭112和下铁轭113也是通过多层硅钢片叠加而成，使三个柱状铁芯体111固定连接，从而形成如图3所示的三相铁芯110。

结合图1和图2所示，铁芯110的外侧设置有铁芯夹件140，铁芯夹件140由三个夹件相互连接形成类似于槽钢的结构，即铁芯夹件140整体呈“匚”字型结构。当然，在其他实施方式中，铁芯夹件也可以为空心管件，即铁芯夹件由若干个板件结构的夹件相互连接并包围形成封闭的结构，使铁芯夹件的结构更稳定。

其中，铁芯夹件140由纤维增强复合材料制成，具体可由玻璃纤维浸渍环氧树脂模压成型，或者由芳纶纤维浸渍环氧树脂模压成型，也可以采用其他复合材料一体成型，在此不作限制。

纤维增强复合材料指由增强纤维材料，如玻璃纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。纤维增强复合材料制成的铁芯夹件140成本低、重量轻、机械性能好，且纤维增强复合材料生产过程排碳量低，更绿色、更环保。

结合图2和图4所示，低压绕组120包括铜箔121、低压绝缘层122和支撑条123，铜箔121和低压绝缘层122交替设置。具体地，铜箔121通过整张铜箔纸卷绕成型，低压绝缘层122与铜箔121重叠设置后共同卷绕。低压绕组120中设有至少一条散热气道，该散热气道位于相邻的铜箔121和低压绝缘层122之间，以及支撑条123位于该散热气道内，用于支撑隔离相邻的铜箔121和低压绝缘层122。支撑条123为绝缘支撑条123，每层散热气道内设有多个绝缘支撑条123，多个绝缘支撑条123沿铜箔121外周面的周向间隔设置，同时起到支撑相邻铜箔121和低压绝缘层122的作用。每层散热气道内设置的绝缘支撑条123至少为两个，可以是两个、三个、四个或者更多个。优选地，同一层的多个绝缘支撑条123沿铜箔121外周面的周向均匀间隔设置。散热气道的设置，能够释放干式变压器10运行时低压绕组120产生的热量，避免过热失效。其中，散热气道可以设置一层，也可以设置两层或更多层，在此不作限制。

其中，低压绝缘层122采用聚酰亚胺浸渍纸，具体可以为SHS-P二苯醚预浸材料，选用聚酰亚胺薄膜与聚砜纤维非织布柔软复合材料浸渍二苯醚树脂后烘烤而成，当然低压绝缘层也可以采用DMD绝缘纸或硅橡胶薄膜，或者其他绝缘材料，根据干式变压器不同的温升等级选取即可。

其中，绝缘支撑条123由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，或者由芳纶纤维浸渍环氧树脂制成，在此不作限制。并且，绝缘支撑条123为截面呈工字型的长条，机械强度更稳定。当然，绝缘支撑条也可以为截面呈方形或者其他形状的长条，只要能够起到支撑隔离的作用即可。

如图5-图10所示，高压绕组130包括绕线体1310、高压线圈1320和高压绝缘层1330，导线绕制在绕线体1310上形成高压线圈1320。具体地，绕线体1310包括支撑筒1311和绕线部1312，其中支撑筒1311为空心柱体，可以是空心圆柱体，也可以是空心椭圆柱体，或者是其他空心柱状体；绕线部1312位于支撑筒1311的外周面上，导线绕制在绕线部1312中形成高压线圈1320，且高压线圈1320包括若干段线圈，若干段线圈沿支撑筒1311的轴向间隔布置。

具体地，绕线部1312包括若干绕线板1313，若干绕线板1313周向均布在支撑筒1311的外周面上，每个绕线板1313沿支撑筒1311轴向设置，绕线板1313沿支撑筒1311的轴向长度小于支撑筒1311沿其轴向的长度。其中，绕线板1313的数量至少为两个，即可以为两个、三个或者更多，在此不作限制。为了使导线绕制牢靠，且尽量节约材料，10kV/1000kVA干式变压器的绕线板1313的数量设置为十二个。在其他实施方式中，绕线板沿支撑筒的轴向长度也可以等于支撑筒沿其轴向的长度。

绕线板1313为矩形板件，绕线板1313较长的侧边沿支撑筒1311的轴向设置，绕线板1313上还设有若干绕线槽1314，若干绕线槽1314沿支撑筒1311的径向设置且沿支撑筒1311的轴向间隔分布，使绕线板1313呈梳齿状，也即绕线板1313上形成有若干梳齿。将绕线板1313上的梳齿沿支撑筒1311轴向的高度定义为齿高，绕线板1313两端的梳齿的齿高及绕线板1313中部的梳齿的齿高均大于其他部分的梳齿的齿高，这是由于高压线圈1320的端部场强不均，将绕线板1313两端的齿高设置大一点可均匀电场，而绕线板1313中部需要引出分接线的分接头，将绕线板1313中部的齿高设置大一点，则对应的相邻两个绕线槽1314之间的距离更大，可以为从绕线板1313中部引出的分接头留出放置空间。

同时，将齿高稍大的梳齿区域定义为高梳齿区，将齿高稍小的梳齿区域定义为低梳齿区。继而通过上述设置，使得绕线板1313在沿支撑筒1311的轴向上自一端朝向另一端，依次形成第一高梳齿区、第一低梳齿区、第二高梳齿区、第二低梳齿区、第三高梳齿区。进一步地，第一高梳齿区、第二高梳齿区和第三高梳齿区的齿高具体不限制，例如可以彼此相同，也可以各不同。以及第一高梳齿区、第三高梳齿区可以关于第二高梳齿区对称设置，第一低梳齿区、第二低梳齿区也可以关于第二高梳齿区对称设置。当然也可以不对称设置，在此不作限制。

绕线板1313上的相邻两个梳齿间至少设置一段线圈，使得每个绕线槽1314中均缠绕有导线，合理分布设置高压线圈1320，且各段线圈实现间隔设置。

其中，若干绕线板1313周向均布在支撑筒1311的外周面上时，所有绕线板1313的两端平齐设置，并且所有绕线板1313上的绕线槽1314在支撑筒1311的周向上一一对应匹配，每段线圈由导线沿支撑筒1311周向绕制在所有绕线板1313上对应的一圈绕线槽1314中，受力均衡，机械强度好。

在其他实施方式中，为了让开分接头的设置位置，若干绕线板也可以用不均匀设置的方式固定在支撑筒的外周面，比如某相邻两个绕线板之间的距离大于其他任意相邻两个绕线板之间的距离，此时各个分接头从该相邻两个绕线板之间引出，如此绕线板中部的梳齿的齿高无需设置更大，也能够留出各个分接头的设置位置。

在其他实施方式中，绕线体也可以采用活动梳齿的结构，即梳齿底部设有与绕线板形状匹配的移动槽，梳齿和绕线板通过移动槽滑动连接，使梳齿可沿绕线板移动，便于根据高压线圈的形状和结构灵活调整梳齿的位置，使绕线体的使用范围更广，进一步降低成本。

在其他实施方式中，绕线板也可以是环绕支撑筒周向设置的环形盘件。若干绕线板沿支撑筒的轴向间隔设置，导线绕制在相邻的两个绕线板形成的凹槽中。

其中，支撑筒1311为玻璃纤维浸渍环氧树脂缠绕固化成型或者拉挤成型的空心管，也可以是玻璃纤维或者芳纶纤维浸渍环氧树脂拉挤缠绕成型的空心管，还可以是芳纶纤维浸渍环氧树脂缠绕固化成型或者拉挤成型的空心管，或者采用其他复合材料制成，在此不作限制。

在一应用场景中，支撑筒1311与绕线板1313分体成型后粘接固定。绕线板1313也由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，通过多层玻璃纤维布浸渍环氧树脂后叠加成一定厚度，并模压固化形成矩形玻璃钢板件，并车削形成绕线槽1314，从而形成绕线板1313，绕线板1313通过粘接剂固定连接在支撑筒1311的外周面上，用料最省，能够节约成本。粘接剂为双组分耐高温的环氧胶或其他粘接胶，只要能够使支撑筒1311与绕线板1313粘接牢靠，且耐高温，以适应在绕线体1310外高温注射高压绝缘层1330。

在本实施方式中，绕线板1313经过模压、固化成型，在其他实施方式中，也可以整体浇注、固化直接成型梳齿状的绕线板，简化工艺，且绕线板的材质与前述一致，不再赘述。

在另一应用场景中，支撑筒1311与绕线板1313一体成型。通过玻璃纤维或者芳纶纤维浸渍环氧树脂拉挤或缠绕成一个厚度较大的空心管，然后对该空心管进行车削，从而形成支撑筒1311和绕线板1313，此方式用料浪费，但是能够保证支撑筒1311与绕线板1313之间的强度，防止由于粘接不牢靠或者在后续注射高压绝缘层1330的过程中损坏支撑筒1311与绕线板1313之间的连接。

在又一应用场景中，结合图5和图6所示，绕线体1310还包括两个翻边1315，具体地，翻边1315位于支撑筒1311的两个端部，且沿支撑筒1311的径向向外延伸形成环状盘面，两端的翻边1315相对设置，当绕线板1313置于绕线体1310的外周面时，绕线板1313两个端部的外端面抵接两个翻边1315相互朝向的盘面，防止在注射高压绝缘层1330的过程中由于较大的注射压力将绕线板1313损坏。当然，绕线板1313两个端部的外端面也可以不抵接两个翻边1315相互朝向的盘面，即绕线板1313两个端部的外端面与翻边1315朝向绕线板1313的盘面之间留有空隙，在此不作限制。

翻边1315由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，与支撑筒1311一体成型，即通过玻璃纤维或者芳纶纤维浸渍环氧树脂拉挤或缠绕成型，然后加工打磨成带有一定厚度的圆盘件。

绕线体1310采用上述的纤维增强复合材料制成，具有轻质高强的特性，使绕线体1310具有较好的机械强度，能够有效支撑导线的绕制，不易损坏，避免高温硫化硅橡胶在绕线体1310外注射时产生的注射冲击力将导线冲散移位；且纤维增强复合材料耐热性能好，避免干式变压器10运行过程中因高压线圈1320产生过高的热量而使绕线体1310发生变形。

结合图5、图7和图8，以A相变压器100为例，导线周向绕制在绕线体1310的外周面上形成高压线圈1320。具体地，导线绕制在绕线部1312的绕线槽1314中，使高压线圈1320在支撑筒1311的轴向上呈间隔分布，并且导线在绕制完成后首尾端形成两个外接，分别为第一外接D和第二外接X，第一外接D用于连接电缆，第二外接X用于连接其他外接线，比如在三相变压器中，用于与各相变压器之间的相互连接。导线在绕线体1310沿其轴向的中部共引出六个分接头，分别为分接头2、分接头3、分接头4、分接头5、分接头6和分接头7，六个分接头形成分接开关，为便于描述，将分接头2、分接头4和分接头6定义为第一分接开关，将分接头3、分接头5和分接头7定义为第二分接开关。

在一应用场景中，结合图5、图7和图10所示，导线包括第一导线和第二导线，第一导线和第二导线均为连续导线，且第一导线外和第二导线外均包覆有绝缘层，该绝缘层可以为聚酰亚胺膜或者玻纤膜，亦或者该绝缘层为聚酯漆等其他绝缘材料，或者也可以多种绝缘材料组合使用，在此不作限制。为方便表述，将绕线部1312的上端定义为第一端，绕线部1312的下端定义为第二端。第一导线从绕线部1312的第一端沿支撑筒1311的轴向绕制至绕线部1312的中部，并引出三个分接头。第一导线从绕线部1312的第一端向绕线部1312的第二端开始绕制，第一导线在所有绕线板1313上对应的一圈第一个绕线槽1314中缠绕所设计的匝数线圈，形成第一段线圈1321，第一段线圈1321为饼式绕法，每个绕线槽1314中仅设置一饼线圈，此时每一段线圈均仅有一饼线圈。第一段线圈1321的内匝导线端(即第一导线的首端)即为第一外接D，第一段线圈1321的外匝导线端延伸至所有绕线板1313上对应的一圈第二个绕线槽1314内继续绕制形成第二段线圈1322，依次类推，直至第一导线绕至绕线体1310的中部，并通过其中三段线圈的外匝导线端分别引出三个分接头，即如图10所示的分接头6、分接头4和分接头2，至此第一导线完成绕制。

第二导线从绕线部1312的中部沿支撑筒1311的轴向绕制至绕线部1312的第二端，并引出另外三个分接头。具体地，第二导线在与分接头2相邻的下一圈绕线槽1314中开始绕制，形成第三段线圈1323，第二导线以与第一导线同样的绕制方式向绕线部1312的第二端继续绕制，从第三段线圈1323开始的三段线圈中分别引出另外三个分接头，即分接头3、分接头5和分接头7，直至第二导线绕至绕线部1312的第二端的每个绕线板1313上对应的一圈最后一个绕线槽1314并形成终端段线圈1324。终端段线圈1324的外匝导线端(即第二导线的末端)即为第二外接X，至此第二导线完成绕制。

导线绕制时，在所有绕线板1313上对应的一圈绕线槽1314中进行绕制，使得导线绕制形成的每段线圈均与支撑筒1311的轴向垂直，绕制方便且导线布置整齐，绕线板1313及支撑筒1311受力均匀，机械强度好。

如此，形成了饼式高压线圈1320具有较好的机械强度，对于短路电流产生的电动力的承受能力强，相比于层式线圈而言，其饼数较多，散热能力也较好。并且，在支撑筒1311的轴向上，结合图8和图10所示，第一分接开关与第二分接开关平行设置，六个分接头形成高压线圈1320的分接装置，用于干式变压器10根据不同运行工况调节电压。

其中，导线绕制在绕线体1310上形成高压线圈1320，由此高压线圈1320呈环状，将高压线圈1320的环宽定义为高压线圈1320的宽度，高压线圈1320在其各径向截面上的宽度均一致，即高压线圈1320的外侧面与支撑筒1311的外周面等间距，使高压线圈1320整体受力平衡。当然考虑到实际操作情况，各线圈在其径向截面上的宽度也可以不完全相同，只要大致相同即可。

本实施方式中，分接开关包括六个分接头，此时干式变压器10有五个档位可调节电压，在其他实施方式中，分接开关也可以包括四个分接头，即第一分接开关和第二分接开关分别包括两个分接头，此时干式变压器包括三个档位可调节电压，只要符合干式变压器的实际使用需求即可，在此不作限制。

如图7-图9所示，高压绝缘层1330包裹高压线圈1320和绕线体1310后形成高压绕组130。高压绝缘层1330为高温硫化硅橡胶，先将导线绕制在绕线体1310上形成高压线圈1320，将绕线体1310和高压线圈1320作为待注射体，将待注射体放入注射机的模具中，通过添加硅橡胶原料，在待注射体的外周整体注射高温硫化硅橡胶，得到高压绕组预制件。高压绝缘层1330采用高温硫化硅橡胶，整体提高了高压绕组130的绝缘性能和机械性能。

其中，本申请的高温硫化硅橡胶采用高温硫化硅橡胶材料体系，具体包括生胶、补强剂、阻燃剂、耐热剂和其他辅助材料。

通过整体真空注射高温硫化硅橡胶包覆高压线圈1320和绕线体1310后，高温硫化硅橡胶填充高压线圈1320和绕线体1310之间的缝隙并包裹绕线体1310的两端，且高温硫化硅橡胶不包覆支撑筒1311的内壁，使高压绕组130整体呈空心柱状，可以是空心圆柱体，也可以是空心椭圆柱体，或者是其他空心柱状体。

在整体注射高温硫化硅橡胶之前，通过设置工装连接件101，连接六个分接头，避免六个分接头在注射过程中也被硅橡胶包覆而无法用于接线。如图9所示，工装连接件101为铝合金板件，工装连接件101的板面上设有保护腔，分接头连接固定于该保护腔内。在本申请中，该保护腔为六个相同的台阶孔1011，且台阶孔1011的内壁还设有螺纹。六个分接头分别连接至六个台阶孔1011，可以通过焊接方式连接，也可以通过其他方式固定连接，在此不作限制。并且，工装连接件101上的六个台阶孔1011平行设置成两列，每列设置三个台阶孔1011使第一分接开关与第二分接开关也平行设置。同时，在整体注射之前，六个分接头分别连接至六个台阶孔1011之后，六个台阶孔1011内均连接螺栓，如此，螺栓可直接填充台阶孔1011剩余空间，防止硅橡胶填充六个台阶孔1011，从而避免六个分接头被硅橡胶包覆后无法用于接线。

工装连接件101的两个相对的侧面还设有两个对称的连接槽1012，注射模具中对应设有两个连接块，通过连接槽1012与连接块卡设连接，使工装连接件101在注射模具中固定，防止在注射硅橡胶的过程中由于较大的注射压力使工装连接件101的位置发生偏移。在其他实施方式中，还可以是工装连接件上设连接块，注射模具中对应设连接槽，二者匹配连接后使工装连接件在注射模具中固定，防止在注射硅橡胶的过程中由于较大的注射压力使工装连接件的位置发生偏移。当通过整体注射形成高压绝缘层1330后，工装连接件101的侧面被包覆少量硅橡胶，由于包覆在工装连接件101上的硅橡胶比较少量，可直接通过工具拆除工装连接件101，露出第一分接开关和第二分接开关，最终形成如图8所示的高压绕组130。

在本实施方式中，工装连接件101设置为一个，在其他实施方式中，工装连接件也可以设置为两个，此时的工装连接件尺寸设置更小，每个工装连接件上开设三个台阶孔，六个分接头分别与该六个台阶孔连接即可，在此不作限制。

在其他实施方式中，高压绝缘层采用液态硅橡胶通过浇注工艺制成，先将导线绕制在绕线体上形成高压线圈，将绕线体和高压线圈作为待浇注体，将待浇注体放入浇注模具中，通过添加液态硅橡胶原料，使液态硅橡胶原料包裹绕线体和高压线圈，固化成型后得到高压绕组。通过浇注工艺制备高压绝缘层，操作简单、效率高。

在本实施方式中，如图11所示，为包覆有高压绝缘层1330的高压绕组130沿其轴向剖切的局部截面图，导线采用前述绕制方法，绕制在梳齿状的绕线板1313中，形成饼式高压线圈1320，在沿高压绕组130的轴向上，饼式高压线圈1320与绕线板1313的梳齿间隔设置，即相邻两个梳齿之间设有一饼线圈。在其他实施方式中，绕线板上的相邻两个梳齿间也可以设置三饼线圈或者更多饼线圈，导线也可以采用其他现有的绕制方法，根据高压绕组的设计需求调整即可，在此不作具体限制。

进一步地，高压绕组130还包括半导电屏蔽层1340，半导电屏蔽层1340包覆高压绝缘层1330的外周面，能够减少干式变压器10对外部环境的电磁干扰以及高压绕组的静电效应，并且半导电屏蔽层1340内部的感应电流产生的热效应可以使盐雾、污湿环境下的高压绕组130表面保持干燥，降低安全风险。同时，由于半导电屏蔽层1340的电导率较小，使得上述感应电流较小，对应产生的能量损耗也较小，且半导电屏蔽层1340接地屏蔽时，由于其电导率较小，电位不会直接变成0，进而使得高压线圈1320、半导电屏蔽层1340、大地的电位呈梯度下降趋势，避免电位骤降而造成的电气安全风险。

在本实施方式中，半导电屏蔽层1340为半导电硅橡胶层，采用半导电硅橡胶材料通过注射工艺制成，即在高压绝缘层1330的外周整体注射半导电硅橡胶材料形成半导电屏蔽层1340。半导电硅橡胶材料包括硅橡胶材料、导电填料、半导电填料、补强填料、导热填料、阻燃填料，即在注射之前，将导电填料、半导电填料、补强填料、导热填料、阻燃填料分别加入硅橡胶材料中混炼成型半导电硅橡胶材料，用于后续半导电屏蔽层1340的注射。导电填料为铝或氧化银或二者的混合物，半导电填料为炭黑、乙炔墨、石墨烯、碳化硅、氮化铍中的一种或多种，补强填料为白炭黑，导热填料为氧化铝，阻燃填料为氢氧化铝。在其他实施方式中，也可以根据高压绕组的屏蔽需求调整半导电硅橡胶材料中各组分的种类和配比，在此不作具体限制。

半导电屏蔽层1340的厚度为2～5mm，可以在不影响高压绕组130散热性能的同时保证屏蔽效果。

相比传统的导电涂层，本申请的半导电屏蔽层具有以下优势：1)半导电屏蔽层1340的半导电硅橡胶材料与高压绝缘层1330的高温硫化硅橡胶材料都以硅橡胶材料为主要基体，且均采用高温硫化注射工艺成型，使得半导电屏蔽层1340和高压绝缘层1330之间不仅具有物理结合作用，还具有分子链交联的化学结合作用，二者的界面相容性更好，且二者的电导率相差较小，可以减少界面电流造成的发热现象；2)半导电硅橡胶材料制备的半导电屏蔽层1340机械强度高，且属于弹性体，运维检修过程中不容易发生磕碰损坏；3)半导电屏蔽层1340通过注射工艺一次成型，操作简便，生产效率高，且制造过程无需使用挥发物，也无化学液体排放，无污染；4)半导电硅橡胶材料的电导率介于导电材料和硅橡胶材料之间，使得半导电屏蔽层1340运行时内部的感应电流较小，进而产生的能量损耗也较少；5)由半导电硅橡胶材料制备的半导电屏蔽层1340具有自主调节电导率的特性，在高电场环境下电导率提高，低电场环境下电导率下降，可以有效优化高压绕组的电场分布；6)半导电硅橡胶材料还具有硅橡胶材料的憎水性和憎水迁移性，能够使高压绕组130表面产生荷叶效应，不易形成水膜而放电，且即使高压绕组130表面产生污秽，半导电屏蔽层1340内的小分子物质也能迁移到污秽层，使污秽层也产生憎水性，从而提高高压绕组130的电气安全性。

在其他实施方式中，半导电屏蔽层也可以为半导电漆层，采用半导电漆通过喷涂工艺制成，半导电漆可以选用现有材料或者根据高压绕组的屏蔽需求调整配方，在此不作具体限制。

在一应用场景中，结合图12-图13所示，绕线体5310与前述绕线体1310结构相似，不同之处在于，支撑筒5311与绕线部5312卡设连接。具体地，绕线体5310还包括辅助件5316，辅助件5316位于支撑筒5311的外周面的中部位置上，且沿支撑筒5311的径向向外延伸，使辅助件5316环绕支撑筒5311一周而呈环状盘面。绕线板5313或辅助件5316上设置卡槽，绕线板5313与辅助件5316通过卡槽卡设连接。在本实施例中，每个绕线板5313上均设有第一卡槽53131，且第一卡槽53131与辅助件5316的位置对应匹配设置，使辅助件5316卡设在各第一卡槽53131内。

绕线板5313较长的侧边沿支撑筒5311的轴向设置，若干绕线槽5314沿支撑筒5311的径向设置且沿支撑筒5311的轴向间隔分布，使绕线板5313形成若干梳齿。第一卡槽53131位于绕线板5313上，且与绕线槽5314相背设置，即第一卡槽53131沿支撑筒5311的径向设置在绕线板5313靠近支撑筒5311的侧面，使凸出支撑筒5311外周面的辅助件5316能够卡设在第一卡槽53131内。辅助件5316可以保持绕线板5313的稳固设置，避免了导线绕制过程中以及高压绝缘层注射过程中绕线板5313的移动错位。

第一卡槽53131位于绕线板5313的中间位置，且在支撑筒5311的径向上，第一卡槽53131从绕线板5313靠近支撑筒5311的侧边延伸至绕线板5313中间位置的一个梳齿上；或者在支撑筒5311的径向上，第一卡槽53131与绕线板5313中间位置的一个梳齿平齐设置但不延伸至梳齿上。一方面，避免第一卡槽53131与绕线槽5314平齐设置影响绕线板5313的机械强度，甚至造成绕线板5313受力断裂；另一方面，由于绕线板5313中间位置的梳齿的齿高较大，能够进一步避免第一卡槽53131设置后影响绕线板5313的机械强度。同时，第一卡槽53131在支撑筒5311径向上的槽深与辅助件5316凸出支撑筒5311的宽度相匹配，使得辅助件5316与绕线板5313装配好后，辅助件5316的外侧面与第一卡槽53131的内侧面紧贴，机械强度好，紧固可靠。若第一卡槽53131的槽深小于辅助件5316凸出支撑筒5311的宽度，则绕线板5313与支撑筒5311之间留有空隙，导线绕制过程中以及高压绝缘层注射过程中存在绕线板5313以辅助件5316为中心发生弯折的风险；若第一卡槽53131的槽深大于辅助件5316凸出支撑筒5311的宽度，第一卡槽53131与辅助件5316之间留有空隙，则辅助件5316起不到紧固作用。

辅助件5316由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，先通过模压形成带有一定厚度的圆盘件，然后通过粘接剂将辅助件5316固定连接在支撑筒5311的外周面上，用料最省，能够节约成本。当然，辅助件也可以与支撑筒一体成型，即先制成一个厚度较大的空心管，然后车削从而同时形成绕线板5313和辅助件5316。

在本实施方式中，辅助件5316和第一卡槽53131对应设置一组，在其他实施方式中，辅助件和第一卡槽也可以沿支撑筒的轴向间隔对应设置两组或者三组，有效均布绕线板的承受强度，使绕线板结构更稳定。

在本实施方式中，高压绕组也设置有半导电屏蔽层，半导电屏蔽层包覆高压绝缘层的外周面，具体结构和材质如前所述，不再赘述。

在另一应用场景中，结合图14-图15所示，与支撑筒5311不同的是，支撑筒6311外周面的辅助件6316上开设若干第二卡槽63161，且若干第二卡槽63161在辅助件6316的周向上均布，即若干第二卡槽63161与若干绕线板匹配对应。此时，绕线板上无需开设卡槽，绕线板可直接卡设在第二卡槽63161内，可以保持绕线板的稳固设置，避免了导线绕制过程中以及高压绝缘层注射过程中绕线板的移动错位，并且能够避免在绕线板上开设卡槽，从而避免影响绕线板的机械强度。辅助件6316与前述辅助件5316的材质、成型方式一致，在此不再赘述。

在本实施方式中，高压绕组也设置有半导电屏蔽层，半导电屏蔽层包覆高压绝缘层的外周面，具体结构和材质如前所述，不再赘述。

在又一应用场景中，如图16-图17所示，绕线体也可以仅包括绕线部7310，即该绕线体不设置支撑筒，也即该绕线体省去了刚性绝缘内衬筒的结构，使得高压绕组的导热效果更好，消除了高压绝缘层与刚性绝缘内衬筒之间的界面，从而抑制了刚性绝缘内衬筒表面放电，且节约了材料，降低了成本。

具体地，绕线部7310包括若干梳齿状的绕线板7311及若干辅助件7312，若干辅助件7312呈环状且沿辅助件7312的轴向间隔设置，绕线板7311沿辅助件7312的轴向固定在若干辅助件7312的外周，使绕线板7311同时连接所有辅助件7312，且若干绕线板7311沿辅助件7312的周向均匀分布。其中，辅助件7312的轴向即为绕线部7310的轴向，也即高压绕组的轴向。辅助件7312可以是圆环状，也可以是椭圆环状，根据高压绕组的整体形状设计即可。若干绕线板7311呈周向设置，导线绕制在绕线部7310上形成高压线圈，且高压线圈包括若干段线圈，若干段线圈沿高压绕组的轴向间隔布置，高压绝缘层包裹高压线圈、若干辅助件7312和绕线板7311。辅助件7312可以保持绕线板7311的稳固设置，避免了导线绕制过程中以及高压绝缘层注射过程中绕线板7311的移动错位。

在一实施方式中，辅助件7312的外表面设有若干第三卡槽73121，若干第三卡槽73121沿辅助件7312的周向均匀设置，若干绕线板7311的侧面分别对应卡设在若干第三卡槽73121中，使若干绕线板7311周向均布在若干辅助件7312的外周；所有绕线板7311的两端平齐设置，并且所有辅助件7312上的第三卡槽73121在辅助件7312的轴向上一一对应匹配，使每个绕线板7311能够沿辅助件7312的轴向设置，进而使导线在绕线板7311上的梳齿内绕制形成高压线圈，即高压线圈的若干段线圈在绕线部7310的轴向上间隔分布，受力均衡，机械强度好。

将第三卡槽73121沿辅助件7312的周向方向的宽度定义为第三卡槽73121的槽宽，第三卡槽73121的槽宽与绕线板7311的厚度相匹配，使得绕线板7311与辅助件7312装配牢靠，避免了第三卡槽73121的槽宽小于绕线板7311的厚度时，绕线板7311难以对齐固定在辅助件7312上，或是第三卡槽73121的槽宽大于绕线板7311的厚度时，绕线板7311从辅助件7312外脱落。绕线板7311通过粘接剂固定连接在第三卡槽73121中，粘接剂为双组分耐高温的环氧胶，当然也可以是其他粘接胶，但是需要保证该粘接剂能够使绕线板7311与辅助件7312粘接牢靠，且粘接剂需耐高温，以适应高压绝缘层采用高温注射的方式包覆绕线板7311与辅助件7312。

在其他实施方式中，也可以在绕线板靠近辅助件的侧面设置卡槽，辅助件卡设在绕线板的卡槽内，使绕线板与辅助件固定连接。当然，优选前述实施方式中在辅助件7312上设置第三卡槽73121，避免绕线板上由于开设卡槽而引起绕线板机械强度削弱。

继续参阅图16，绕线板7311为梳齿板7311，梳齿板7311与前述绕线板1313的结构类似，不同之处在于，梳齿板7311的两端均设有流通槽73111，便于高压绝缘层注射成型过程中，注射的硅橡胶原料能够从绕线部7310的端部流入绕线部7310的内侧，进而使高压绝缘层充分填充绕线部7310与高压线圈之间的间隙以及绕线部7310的两端。

绕线板7311与辅助件7312均由玻璃纤维浸渍环氧树脂制成，通过多层玻璃纤维布浸渍环氧树脂后叠加成一定厚度，并模压固化形成玻璃钢件。在本实施方式中，绕线板7311与辅助件7312分体成型后粘接固定。在其他实施方式中，绕线板与辅助件也可以一体成型。

在本实施方式中，高压绕组也设置有半导电屏蔽层，半导电屏蔽层包覆高压绝缘层的外周面，具体结构和材质如前所述，不再赘述。

在另一实施方式中，提供一种高压绕组130的制造方法，包括如下步骤：

S1：导线沿绕线体1310的外周面进行周向绕制形成高压线圈1320。

在本步骤中，将绕线体1310套设在绕线设备上，通过将导线绕制在绕线体1310上，形成高压线圈1320，使高压线圈1320沿支撑筒1311的轴向间隔布置，从而形成饼式高压线圈1320。导线绕制方式及高压线圈1320的结构与前述一致，不再赘述。且导线在绕制过程中，分别引出分接头2、分接头3、分接头4、分接头5、分接头6和分接头7，从而形成分接开关。在其他实施方式中，导线也可以采用其他绕线方式，具体如前所述，不再赘述。

在另一应用场景中，绕线体5310的支撑筒5311与绕线部5312通过辅助件5316卡设连接，在本步骤之前，预先组装绕线体5310，将组装好的绕线体5310套设在绕线设备上绕制导线，形成高压线圈，并引出分接头，具体如前所述，不再赘述。支撑筒6311、辅助件6316与绕线板的组装与绕线方式与绕线体5310相似，不再赘述。

在又一应用场景中，绕线体仅包括绕线部7310，由于绕线部7310不设置支撑筒，为了便于后续脱模，因此需要在绕线设备的绕制工装外周面上先贴耐高温膜，将若干辅助件7412通过粘接剂固定在耐高温膜上，再将若干绕线板7311对应粘接在辅助件7412上的第三卡槽73121中，使绕线部7310套设在绕线设备上，进而绕制导线形成高压线圈，并引出分接头。

导线绕制完成后，将分接头置于工装连接件101的保护腔且与工装连接件101连接固定，即将六个分接头分别连接固定于工装连接件101的保护腔，在本申请中，该保护腔为六个台阶孔1011，可以通过焊接方式连接，也可以通过其他方式固定连接，在此不作限制。

S2：在高压线圈1320外周制备高压绝缘层1330，使高压绝缘层1330包覆高压线圈1320和绕线体1310；

在本步骤之前，在工装连接件101的六个台阶孔1011内均连接螺栓，如此，螺栓可直接填充台阶孔1011剩余空间，防止硅橡胶填充六个台阶孔1011，从而可以避免六个分接头被硅橡胶包覆后无法用于接线。

在本实施方式中，将绕线体1310和连接有工装连接件101的高压线圈1320作为待注射体，然后在待注射体的外周涂覆偶联剂后，将待注射体放入注射机的模具中，添加硅橡胶原料，在待注射体的外周整体注射高温硫化硅橡胶，得到高压绕组预制件。高温硫化硅橡胶的高压绝缘层1330整体提高了高压绕组130的绝缘性能和机械性能。

将工装连接件101的连接槽1012与注射模具中对应的连接块卡设连接，使工装连接件101在注射模具中固定，防止在注射硅橡胶的过程中由于较大的注射压力使工装连接件101的位置发生偏移。

高温硫化硅橡胶通过整体真空注射包覆高压线圈1320和绕线体1310后，高温硫化硅橡胶填充高压线圈1320和绕线体1310之间的缝隙以及绕线体1310的两端，且高温硫化硅橡胶不包覆支撑筒1311的内壁，使高压绕组预制件整体呈空心柱状，可以是空心圆柱体，也可以是空心椭圆柱体，或者是其他空心柱状体。

在其他实施方式中，也可以将绕线体和高压线圈作为待浇注体，将待浇注体放入浇注模具中，通过添加液态硅橡胶原料，使液态硅橡胶原料包裹绕线体和高压线圈。

S3：在高压绝缘层1330外周制备半导电屏蔽层1340，得到半导电屏蔽层1340包覆高压绝缘层1330外周面的高压绕组130。

在本实施方式中，在高压绝缘层1330的外周整体注射半导电硅橡胶材料形成半导电屏蔽层1340，即将高压绕组预制件作为待注射体放入注射机的模具中，添加半导电硅橡胶材料，在待注射体的外周整体注射半导电硅橡胶材料，形成半导电屏蔽层1340，待冷却后得到半导电屏蔽层1340包覆高压绝缘层1330外周面的高压绕组130。

在本步骤之前，将导电填料、半导电填料、补强填料、导热填料、阻燃填料分别加入硅橡胶材料中混炼成型半导电硅橡胶材料。

在其他实施方式中，也可以将高压绕组预制件放置在喷涂工装上，在高压绝缘层的外周喷涂半导电漆，形成半导电屏蔽层，待晾干后得到半导电屏蔽层包覆高压绝缘层外周面的高压绕组。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请在高压绝缘层外表面设置半导电屏蔽层，能够减少干式变压器对外部环境的电磁干扰以及高压绕组的静电效应，并且半导电屏蔽层内部的感应电流产生的热效应可以使盐雾、污湿环境下的高压绕组表面保持干燥，降低安全风险。

同时，由于半导电屏蔽层的电导率较小，使得上述感应电流较小，对应产生的能量损耗也较小，且半导电屏蔽层接地屏蔽时，由于其电导率较小，电位不会直接变成0，进而使得高压线圈、半导电屏蔽层、大地的电位呈梯度下降趋势，避免电位骤降而造成的电气安全风险。

此外，本申请的高压绕组在高压线圈外浇注高温硫化硅橡胶的高压绝缘层，相比现有技术中的环氧树脂高压绝缘层，硅橡胶具备如下优势：1)具备较好的防火性能、抗低温性能、耐老化性能及抗短路试验能力，可有效延长干式变压器的使用寿命；2)铜线圈易从硅橡胶上剥离，材料可回收率大于99％，更为绿色环保；3)硅橡胶弹性体可减弱机械振动带来的局放诱因，对设备放电具有抑制效果，且硅橡胶在放电作用下产物为非导电的二氧化硅，可有效抑制绝缘继续劣化；4)能够降低变压器的运行损耗，更节能；5)耐恶劣环境的能力较好，能够安装在户内和户外。同时，本申请的硅橡胶是通过整体高温硫化注射成型，此工艺方法较现有的室温硫化，使高压绝缘层更稳固，机械性能更高，且与高压线圈、绕线体的粘接性能更好，能有效延长高压绝缘层的使用寿命。并且相较于液态硅橡胶而言，本申请的高温硫化硅橡胶填料分散均匀，不会因填料团聚而使干式变压器产生局部放电，使干式变压器的整体性能更优。

本申请的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本申请的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本申请所涉及的技术领域内，并落入本申请权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压绕组，其特征在于，所述高压绕组包括绕线体、高压线圈、高压绝缘层和半导电屏蔽层，导线绕制在所述绕线体上形成所述高压线圈，所述高压绝缘层包裹所述高压线圈和所述绕线体，所述半导电屏蔽层包覆所述高压绝缘层的外周面。

2.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述绕线体包括若干绕线板，若干绕线板沿所述绕线体的周向均匀分布，所述高压线圈包括若干段线圈，所述绕线板上设有若干梳齿，所述绕线板上的相邻两个所述梳齿间至少设置一段所述线圈。

3.如权利要求2所述的高压绕组，其特征在于，所述绕线体还包括若干辅助件，若干所述辅助件呈环状且沿所述高压绕组的轴向间隔设置。

4.如权利要求3所述的高压绕组，其特征在于，所述辅助件和所述绕线板卡设连接。

5.如权利要求2所述的高压绕组，其特征在于，所述绕线体还包括支撑筒，所述支撑筒为空心柱体，若干所述绕线板周向均布在所述支撑筒的外周面上，每个所述绕线板的长度方向沿所述支撑筒的轴向设置。

6.如权利要求2所述的高压绕组，其特征在于，所述梳齿上设有与所述绕线板形状匹配的移动槽，所述梳齿和所述绕线板通过所述移动槽滑动连接。

7.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述高压绝缘层采用高温硫化硅橡胶通过注射工艺制成，或者采用液态硅橡胶通过浇注工艺制成。

8.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述半导电屏蔽层为半导电硅橡胶层，通过注射工艺制成。

9.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述半导电屏蔽层为半导电漆层，通过喷涂工艺制成。

10.如权利要求1所述的高压绕组，其特征在于，所述半导电屏蔽层的厚度为2～5mm。