[发明专利]绕组交错式排列的心式变压器

说明书

本发明是一种新型变压器。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，突发短路试验通过率基本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，可以倒装运输，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。

技术领域

本发明是一种新型变压器。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。

背景技术

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（也叫线圈）构成。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），铁心柱截面为圆形、放置方式为立放，线圈截面也为圆形，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，故叫铁心柱截面是圆形。三相五柱式心式大型变压器也带有旁铁轭，但结构与计算方法与壳式有本质区别。

壳式变压器铁心结构较多，但主要结构如图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，放置方式为卧放，两边有旁铁轭，铁心包围线圈，线圈交错式排列。

心式变压器与壳式变压器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。

变压器放置方式主要是指器身是立放还是卧放，变压器器身就是变压器铁心和绕组的组合部件。器身卧放还是立放对变压器温升和运输影响极大。

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，也叫铁心截面是圆形，无论铁轭和旁柱是矩形、是圆形、山字形或其他形状，只要心柱（也叫铁心柱）截面是圆形，就叫铁心截面是圆形。如铁心柱是长方形，无论铁轭和旁柱是矩形、是圆形或其他形状，我们都叫铁心截面是长方形。所以铁心截面叫法是与铁心柱相同，与铁轭、旁柱无关。

目前，各国主要采用心式变压器，约占总产量的95%。但也有几家变压器生产企业生产壳式变压器，最主要的是美国西屋、日本三菱、法国施奈德三家。现在国内也有少量的生产，主要集中在电炉变压器方面。

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绕组的配电变压器，规格主要是10KV电压，容量在30—500KVA，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。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。

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。

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。

发明内容

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；

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。