HV仪器变压器制造技术

本发明专利技术的主题为基于新型组合干式绝缘系统的高压(HV)仪器变压器。HV仪器变压器的特征在于电流变压器(1)具有用于使次级绕组组件(5)与初级绕组导线(6)电绝缘的衬套形式的头部绝缘体(7)。头部绝缘体(7)置于传导封壳(12)内且与绝缘部件(15)接触，该绝缘部件(15)由弹性适应材料制成，其紧密地附连到电流变压器(1)的头部绝缘体(7)的匹配外表面，且传导封壳(12)或(26)由导电聚合物或导电弹性体材料制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】HV仪器变压器背景本专利技术的主题为基于新型组合干式绝缘系统的高压(HV)仪器变压器。目前，大多数高压仪器变压器(电流变压器和电压变压器两者)通过油浸渍纸电绝缘。电流变压器以顶芯或发针技术构建。高压电流变压器的发针构造包括具有U形的长HV导线，绝缘纸包绕该导线且浸渍在油中。绝缘物通常包括场分级结构，其由插入包装纸的层之间的导电层构成。变压器的次级绕组围绕绝缘导线布置在U形的底部处。发针类型的初级绕组的很长的导线是不利的，因为由于导线的电阻，产生热且显著限制可获得的变压器的额定电流。高压电流变压器的顶芯构造通常由支承绝缘物、支承绝缘物所承载的金属头部壳体以及包封在头部壳体中的衬套构成，衬套延伸穿过铁芯和变压器的次级绕组。初级绕组由穿过衬套的开口的直HV导线构成。初级绕组的导线很短且可容易地以大直径制成，并且因此电阻小且特征为小的热损耗，这容许比发针类型的那些高得多的额定电流。顶芯电流变压器的最常见的电绝缘系统以油浸渍纸技术制成。绝缘纸包绕对应的高压和接地结构元件，或从预切片堆叠，且插入设计成承载电应力的空间中。包括头部壳体和支承绝缘物中的那些的整个绝缘纸系统随后干燥且浸没在变压器油中。重要的是，具有其衬套、铁芯、绕组和绝缘材料的变压器的顶部的大小和重量可尽可能小，以减小相对较高的支承绝缘物在动态加载时(例如，在强风或地震的情况下)经历的机械应力。减小变压器的头部的重量的方法中的一种在于向绝缘系统提供可能均匀的电场，因此使绝缘距离且因此头部的实际尺寸尽可能小。这可利用电容场分级来完成，电容场分级通常使用插入绝缘纸层之间的导电片实现。导致尺寸减小的电容场分级的示例在专利US4117437中给出。电容场分级系统由围绕变压器的初级绕组的导线布置的同心圆柱形导电片和具有布置在由圆柱形片构成的场分级结构的两侧处的环形开口的一定数目的平的平行传导环构成。专利PL195878B1中提出的解决方案公开了一种电流变压器的环形次级绕组的绝缘物，其置于组合电流和电压变压器的头部箱中，其中固态绝缘材料(环氧树脂)的层围绕绕组的金属护罩布置。如此形成的绝缘系统浸渍在油中。环氧树脂绝缘层的应用(其中介电强度大于油)导致绝缘距离的一定缩短。然而，结构中缺少电容分级显著地限制了这种缩短。高压感应电压变压器的结构通常由安装在接地箱的顶部上且具有在其顶部处的金属高压头部电极的柱状绝缘体构成。HV引线向下穿过柱状绝缘体引至置于接地箱中的变压器的初级绕组。柱状绝缘体和初级绕组的电绝缘物由浸渍有变压器油的纸制成。为了补偿油的热收缩和膨胀，在电流变压器和电压变压器两者中，油量的一部分被包括在未受电应力且仅用作膨胀补偿量的区域中。该膨胀量可包含在头部壳体的顶部上的单独的膨胀箱中。此解决方案在PL195878B1中所述的变压器中采用。例如在US4117437中所述的那样，具有适量的油的系统可使用包括在头部箱中的弹性隔膜。在各种情况下，变压器的头部中的额外油量增大其重量，且结果导致在动态地加载时施加在支承绝缘物上的较高机械应力。绝缘系统中的油的应用还引起泄漏风险和环境污染，且油通常不耐火。那些缺点可通过在变压器的头部和柱中使用干式无液体绝缘物来消除。从GB742554专利描述中已知一种干式仪器变压器，其具有至少部分地嵌入由合成热固性树脂制成的管形的中空绝缘部件的封闭端中的电流变压器绕组。绝缘部件具有电势梯度控制器件，其至少部分地嵌入绝缘部件的壁中。绝缘部件的封闭端的外表面设有导电涂层，其连接至电流变压器的初级绕组。提供了与绝缘部件整合的天气防护裙。电势梯度控制器件包括嵌入绝缘部件的壁中的重叠的圆柱形冷凝器板。绝缘部件优选地通过形成GB742413的说明书的主题的离心铸造过程制成。在该解决方案中，电流变压器芯为嵌入绝缘部件的头部中的环。HV初级绕组被减少至穿过变压器芯的杆。低压(LV)次级绕组卷绕该芯，且与其一起嵌入绝缘材料中。杆附近的径向电场很高，比杆与次级绕组之间的平均场高得多。由于场的这种不均匀性，那些LV元件和HV元件之间的距离必须很大以确保绝缘系统所需的介电强度。仅置于柱的外表面附近的变压器的柱中的电势梯度控制器件仅提供轴向场的分级，而柱中的径向场未分级。围绕设备的顶部中的次级绕组引线的所得的高电场导致径向场非常不均匀，从而需要较大的径向绝缘距离。所有这些要求都促成设备的大小的显著增大。GB742554专利描述还公开了一种干式电压变压器，其中初级绕组沿其外表面附近的柱状绝缘物垂直地放置，同时提供了沿柱的轴向电场的分级。柱中的径向电场未分级，且因此，尤其是在变压器的头部附近的区域中非常不均匀，导致需要较大绝缘距离和较大的柱直径。所得的仪器变压器的较大尺寸为所述解决方案的主要缺点。除在动态加载时的较大应力之外，仪器变压器的较大尺寸还引起变压器的制造中的困难，因为由于合成树脂的硬化过程期间的化学和热收缩，以及过程的发热性质和树脂的较低热传导性，所以硬化过程中产生的机械应力随硬化结构的尺寸增大而显著增大，导致在绝缘结构内产生空隙或裂缝的风险。这导致尺寸限制，其继而又限制了可应用仪器变压器的电压水平。从专利申请W02009/146569中已知一种具有电流变压器或电压变压器的形式的高压变换器。电流变压器具有置于金属封壳中的弹性绝缘物。弹性绝缘物由柔性且可压缩的硅树脂凝胶材料制成。电流变压器设有柱，其包括用于变压器的次级绕组组件的引线的电绝缘的柱状绝缘体。电压变压器具有置于接地壳体中的弹性绝缘物。电压变压器设有柱，其包括用于变压器的初级绕组的引线的电绝缘的柱状绝缘体。柱状绝缘体与弹性绝缘物(由与用于电流变压器的材料相同的材料制成)接触。对于电压变压器，弹性绝缘物紧密地附连至初级绕组、柱状绝缘体的匹配外表面以及接地壳体的内表面。对于电流变压器，绝缘物紧密地附连至柱状绝缘体、绕组护罩的匹配外表面以及金属封壳的内表面。概要根据本专利技术的具有电流变压器或电压变压器的形式的HV仪器变压器的本质在于，电流变压器具有头部绝缘体，其具有用于使初级绕组组件与初级绕组导线电绝缘的衬套的形式，头部绝缘体置于传导封壳内且与绝缘部件接触，其由弹性适应材料制成，该材料紧密地附连到头部绝缘体、柱状绝缘体、绕组护罩的匹配外表面以及电流变压器的传导封壳的内表面，而对于电压变压器，绝缘部件由与用于电流变压器的材料相同的材料制成，且绝缘部件紧密地附连至初级绕组、柱状绝缘体的匹配外表面以及传导封壳的内表面。传导封壳由导电聚合物或弹性体材料制成。作为优选，电流变压器的柱或电压变压器的绝缘柱具有填充有绝缘部件的缝隙。作为优选，绕组护罩由金属或导电聚合物或弹性体材料制成。作为备选，绝缘部件的弹性适应材料为选自硅树脂、聚氨酯凝胶或氨基甲酸酯改性环氧树脂凝胶的硅树脂弹性体或凝胶。作为优选，传导封壳由导电弹性体制成，优选地由传导硅树脂橡胶制成。作为优选，绕组护罩由金属、导电聚合物材料或导电弹性体材料制成，优选地由传导硅树脂橡胶制成。作为优选，头部绝缘体、柱状绝缘体和柱状绝缘体具有带有场分级层的电容场分级系统，且在各个场分级系统中，场分级层通过由浸渍有可硬化树脂的纸制成的绝缘材料与彼此隔开。作为备选，头部绝缘体和柱状绝缘体具有带有场分级层的电容场分级系统，且在各个场分级系统中，场分级层通过由本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有电流变压器(1)或电压变压器(21)的形式的高压仪器变压器，其中所述电流变压器(1)具有在传导封壳(12)中的弹性绝缘部件(15)，所述电流变压器(1)设有柱(3)，所述柱(3)包括用于次级绕组组件(5)的引线(4)的电绝缘的柱状绝缘体(13)，所述电压变压器(21)具有弹性绝缘部件(30)，所述电压变压器(21)设有柱(34)，所述柱(34)包括用于初级绕组(24)的引线(27)的电绝缘的柱状绝缘体(28)，其中所述柱状绝缘体(13)或(28)分别与所述绝缘部件(15)或(30)接触，其中所述柱(3)或(26)具有外部绝缘物(17)或(34)，且对于所述电压变压器(21)，所述绝缘部件(30)由与用于所述电流变压器(1)的材料相同的材料制成，且所述绝缘部件(30)紧密地附连至所述初级绕组(24)、柱状绝缘体(28)的匹配外表面以及所述传导封壳(26)的内表面，且所述弹性绝缘部件(15)紧密地附连至所述柱状绝缘体(13)、绕组护罩(10)的匹配外表面以及所述传导封壳(12)的内表面，其特征在于，所述电流变压器(1)具有头部绝缘体(7)，所述头部绝缘体(7)具有用于使所述次级绕组组件(5)与所述初级绕组导线(6)电绝缘的衬套的形式，所述头部绝缘体(7)置于传导封壳(12)内且与所述绝缘部件(15)接触，所述绝缘部件(15)由弹性适应材料制成，所述绝缘部件(15)紧密地附连到所述电流变压器(1)的所述头部绝缘体(7)的匹配外表面，且所述传导封壳(12)或(26)由导电聚合物或导电弹性体材料制成。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J巴纳茨伊克，J茨泽维斯基，B阿达姆茨克，W维索克，L巴乔兹，P格茨塔，S特扎瓦拉斯，U克鲁伊斯，P梅尔，L肖格任，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH