新型绕组交错式排列的心式变压器制造技术

本发明专利技术是一种新型变压器。综合了现行的壳式变压器和心式变压器的结构优点，可以完全替代现行的壳式和心式变压器。成本大幅度降低，突发短路试验合格率理论上100%。变压器绕组的冷却效果好、过载能力强，极限容量大，运输方便，极限容量的优点要优于壳式。立式运输不便时，可以器身卧倒运输，降低运输高度。结构紧凑，外观体积小，整体重量轻，结构紧凑，引线安装方便，电容分布均匀，绝缘可靠，抗雷击和操作过电压能力强。

【技术实现步骤摘要】
新型绕组交错式排列的心式变压器
本专利技术是一种新型变压器，是除壳式变压器、传统心式变压器之外的另一种变压器形式。综合了现行的壳式变压器和心式变压器的结构优点，可以完全替代传统的壳式和心式变压器。本专利技术还包括一种对变压器绕组端部进行绝缘防护的新型绝缘部件，主要应用于绕组交错式排列心式变压器和壳式变压器中，同心式变压器也可应用。由于这种新型绝缘部件的专利技术，产生了一种全新的绕组端部绝缘结构和绝缘防护方法，极大改善高压绕组端部的电场分布，减小主漏磁空道的距离，减少变压器成本。
技术介绍
变压器是应用于电网和电力系统中的一种最主要电力设备，主要由铁心和绕组（两者合称变压器器身）构成，绕组也叫线圈。如按铁心和绕组结构分类，变压器可分成心式和壳式两种。心式变压器基本结构如图1所示（三相），铁心柱截面、线圈截面为圆形、器身为立放，高、中、低压线圈依次同心地套在铁心柱上，线圈包围铁心，线圈为同心式排列。铁心柱截面是由多级不同片宽、不同厚度的铁心片叠成，铁心柱截面的外接形状为外接圆形，故叫铁心截面圆形（同理，绕组截面也以外接形状为名称）。壳式变压器铁心结构如图2、3所示，铁心柱截面为长方形，铁心迭片只有一种片宽，多个铁心片叠加成一定的厚度，铁心柱截面的外接形状为长方形，器身为卧放，两边有旁铁轭。铁心包围线圈，线圈交错式排列。心式三相五柱式铁心带有旁轭和旁柱，但结构与计算方法与壳式有本质区别。器身卧放还是立放对变压器温升和运输影响极大。心式变压器与壳式变压器在电磁理论上最主要区别是线圈漏磁方向不同，造成线圈所受电动力的方向不同，所以其线圈、铁心结构各有特点，另外，还有一点是铁心磁通计算与分布两者区别较大。心式变压器与壳式相比成本低，但抗突发短路能力差，对绕组的圆度要求极高，如绕组圆度稍差，抗突发短路能力急剧下降。壳式变压器成本较高，但抗突发短路能力极好，故铁心和线圈可以采用长方形截面。铁心一般由心柱、铁轭构成，或包括旁柱，凡是套装绕组的柱叫心柱。铁心柱截面是圆形，无论铁轭和旁柱形状，就叫铁心截面是圆形。因此，铁心心柱形状即是铁心形状。目前，我国和国外绝大多数厂家均生产绕组同心式心式变压器，只有很少的变压器厂生产壳式变压器。通常对于壳式变压器的生产厂，其所生产的壳式电力变压器的容量大于120MVA，一般电压大于330KV。在小于这一规格时，壳式变压器生产厂也使用心式变压器技术。这是因为容量大于120MVA时，壳式变压器在技术和经济上较心式变压器具有一定的优越性，而在容量小时，心式变压器更为优越。壳式变压器缺点是成本太高，铁心内磁通分布复杂，三相线电压易于不平衡。心式变压器最大缺点是突发短路试验通过率极低，目前国内不超50%。由于成本原因，国内一些生产和科研院所设计了一批心式椭圆形铁心和绕组的配电变压器，规格主要是10KV电压，容量在30—1600KVA，成本虽降低了，但据国网公司抽查，突发短路试验合格率极低，小于30%。无论干式、油浸或其他浸渍型包括六弗化硫等变压器都存在相同的问题。从目前国内市场状况分析，决定变压器企业存亡的两大难题：变压器成本和突发短路试验合格率。变压器端部电场是指绕组端部对上、下铁轭和对相邻绕组的端部之间及绕组端部对油箱及其他接地零部件之间的电场。绕组端部往往承受较高幅值的工频和冲击电压的作用。当电场状况差时，变压器体积和重量增加，因此要求在不降低应有的绝缘强度的前提下，尽可能减小端部的绝缘距离，但端部电场状况极复杂，它是一个容易发生沿面爬电的结构，解决放电问题的办法是增加绝缘距离或者增加角环。为改善绕组端部的电场分布，措施之一就是采用角环。角环是变压器主绝缘最重要一种，角环分正角环和反角环，如图4、5。绝缘端圈包括铁轭绝缘、铁轭垫块及纸板圈上粘有垫块的各种端部绝缘，它们是变压器主绝缘之一，主要作用是分割油隙、增加爬距、增加击穿强度。铁轭垫块是粘合在铁轭绝缘上的垫块，是构成油隙的主要零部件，外形相似于砖块。铁轭绝缘分一体式、分体式。一体式就是纸板圈上开三个圆孔，共同套装在A、B、C三相铁心上。分体式是在纸板圈上只开一个圆孔，只套在某一相上，三个共同使用，如图6。传统同心式变压器中绝缘端圈就是对绕组端部和铁心铁轭之间的防护。但在绕组交错排列的心式变压器和壳式变压器中，它们即是绕组端部和铁心铁轭之间的防护，也是相邻绕组端部之间的防护。上述绝缘的主要问题在于：首先，绕组交错排列的心式变压器、包括壳式变压器，大多数状况下绕组外部无法使用反角环。在绕组交错式排列的心式变压器和壳式变压器的某一绕组端部的铁心一侧（绕组内侧），当需要与铁心和另一绕组相同侧（绕组内侧）的端部进行防护时，可以用正角环。在绕组交错式排列的心式变压器某一绕组端部的非铁心一侧（绕组外侧）的端部进行防护时，大多数状况下无法使用反角环，因为99.9%以上的变压器都是大中小型变压器，120MVA以上的巨型变压器一年不过数台。大多数绕组交错式排列的心式、壳式变压器绕组高度极矮，当采用外角环时，会把整个绕组包住，变压器油无法流动，绕组温升会达到无法接受的程度。其次，绕组交错排列的心式变压器、包括壳式变压器，如取消反角环，必须靠增大两绕组端部绝缘距离的办法来增加沿面爬电距离，造成成本上升，35KV以下变压器最保守的测算也大于40%以上，超高压变压器会翻番。
技术实现思路
新型绕组交错式排列的心式变压器（简称新型变压器，下文同），特征是：包括变压器铁心、变压器绕组，以及或包括U型平底围屏；其中，所述变压器铁心采用心式结构；其中，所述变压器绕组是交错式排列；其中，变压器器身或是立放或是卧放；其中，所述变压器铁心磁通计算方法与心式变压器相同；其中，所述变压器阻抗计算方法与壳式变压器相同。铁心和绕组是变压器的最核心部件，是电磁理论的体现，其他部件都是为这两大部件服务的。因此本专利技术主要指出核心部件铁心、绕组与传统变压器的核心部件最主要区别。新型变压器的其他组件、零部件包括变压器的六大部件（油箱、铁心、线圈、绝缘、引线、装配等）可以采用传统结构和一切符合本专利特点的结构、组件、部件、零件。在本专利基础上开发的新型结构和零部件均属本专利范畴。新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：所述变压器铁心柱截面和变压器绕组截面是长圆形（由多个直线和曲线组成），或是椭圆形，或是长方形，或是方形，或是由多组曲线组合成的形状。一般新型变压器的绕组多分成长轴方向和短轴方向，短轴方向与绕组相间是一个方向。变压器的相间就是变压器器身任意相邻的两个绕组之间，例如：变压器A相绕组和B相绕组之间。新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：所述变压器铁心柱截面和变压器绕组截面是圆形。新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：新型绕组交错式排列的心式变压器（包括壳式变压器）用U型平底围屏（新型绝缘围屏，下同）由具有规定厚度、规定长度、规定宽度的绝缘纸板构成，在所述绝缘纸板的规定长度或宽度方向上弯成U形或用纸浆直接成型为U形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：包括变压器铁心、变压器绕组，以及或包括U型平底围屏；/n其中，所述变压器铁心采用心式结构；/n其中，所述变压器绕组是交错式排列；/n其中，所述变压器铁心磁通分布与心式变压器相同；/n其中，所述变压器绕组漏磁通分布与壳式变压器相同。/n

【技术特征摘要】
1.新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：包括变压器铁心、变压器绕组，以及或包括U型平底围屏；
其中，所述变压器铁心采用心式结构；
其中，所述变压器绕组是交错式排列；
其中，所述变压器铁心磁通分布与心式变压器相同；
其中，所述变压器绕组漏磁通分布与壳式变压器相同。


2.根据权利要求1所述新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：所述变压器铁心柱截面和变压器绕组截面是长圆形，或是椭圆形，或是长方形，或是方形、或是由多组曲线组合成的形状，或是由多组直线和多组曲线组合成的形状。


3.根据权利要求1所述新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：所述变压器铁心柱截面和所述变压器绕组截面是圆形。


4.根据权利要求1所述新型绕组交错式排列的心式变压器，特征是：新型绕组交错式排列的心式变压器采用U型平底围屏，所述U型平底围屏是由具有规定厚度、规定长度、规定宽度的绝缘纸板制成，在所述绝缘纸板的规定长度或宽度方向上弯成U形或用纸浆直接成型为U形，U型平底围屏的平底是指U字形的底是一个平底或带有一定弧形，一个平底和两个立板围成U字形，并在U型平底围屏的平底中间部位开孔；
其中，所述U型平底围屏的平底位置在新型绕组交错式排列的心式变压器两个绕组的端部之间或...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙崇山，
申请(专利权)人：孙崇山，
类型：发明
国别省市：黑龙;23