[发明专利]非液浸式变压器的绝缘

说明书

公开了非液浸式变压器以及测量变压器的绝缘的老化程度的方法。变压器包括在导电线圈内部的固体绝缘和在该固体绝缘中的一个或多个浮动电极。导电线圈的至少一部分以及一个或多个浮动电极可以分别形成一个或多个电容元件。测量电容元件的电气参数，例如复介电常数，并作为电气参数的测量结果的函数来计算老化程度。

本申请要求于2018年2月15日提交的欧洲专利申请EP18382087.7的优先权。

技术领域

本公开涉及变压器，并且更具体地涉及非液浸式变压器(例如干式变压器)的电气绝缘。

背景技术

众所周知，变压器将处于一个电压电平的电力转换成处于另一个更高值或更低值的电压电平的电力。变压器使用第一线圈和第二线圈来实现该电压转换，第一线圈和第二线圈中的每一个都绕铁磁芯体缠绕并且包括多匝电导体。第一线圈连接到电压源，并且第二线圈连接到负载。初级线圈中的匝与次级线圈中的匝之比(“匝比”)与源电压与负载电压之比相同。

其他类型的变压器也是众所周知的，并且被称为多绕组变压器。这种变压器根据对变压器所期望的功能性使用串联连接或并联连接或独立连接的多个绕组。

非液浸式变压器包括线圈，线圈中的匝通过固体介电材料(例如聚酯)彼此隔离。

线圈也可以具有固体绝缘材料，该固体绝缘材料放置在匝组(例如形成盘或层)之间和/或放置到线圈的外部。出于这个目的，可以通过模制工艺将线圈封装在例如环氧树脂中，或在上述位置利用附加的固体绝缘材料(例如预浸渍有环氧树脂的玻璃纤维)制造线圈。

随着时间的流逝，固体绝缘(例如环氧树脂和聚酯)的介电性能由于材料的老化而变化。变压器老化与绝缘老化直接相关联。变压器的老化状态主要与线圈内部的固体绝缘的状况有关。

US 2008/211611公开了一种完全浇注树脂的变压器，该完全浇注树脂的变压器包括至少一个低电压绕组和至少一个高电压绕组。

US 4663603描述了一种用于气冷变压器的绕组系统，该绕组系统包括绕芯体设置的绕组；和由绝缘块组成的至少一个绝缘环，所述环具有嵌入其中、电连接到相邻绕组的电极，用于抑制绕组和电极之间的电场强度。

CN 202159559涉及一种轴向三分裂干式整流变压器。

CN 206961661公开了一种采用分段绕线浇注圆筒式结构的干式自耦变压器。

发明内容

公开了一种非侵入式的方法和系统，以评估干式变压器的线圈内部的固体绝缘的老化程度。该方法涉及通过浮动电极(即，不与线圈的导电元件接触的电极)对固体绝缘的电气性能(例如，频谱中的复介电常数)进行测量，所述浮动电极被引入到变压器的至少热-介电关键区域(即，线圈末端)中的匝和/或匝组(例如盘或层)之间。

在第一方面中，公开了一种非液浸式变压器。非液浸式变压器包括芯体；具有绕所述芯体的导电绕组的线圈；在所述线圈中的固体绝缘材料；在所述固体绝缘中的一个或多个浮动电极。所述导电绕组的至少一部分和所述一个或多个浮动电极分别形成一个或多个电容元件，并且所述变压器包括电容计量装置，所述电容计量装置连接在连接到所述一个或多个浮动电极的端子与连接到所述导电绕组的一部分的端子之间。因此，有助于维护和维修非液体式变压器以及基于预估的老化率预测寿命终期。

通过使用浮动电极形成电容元件，可以测量固体绝缘随时间的介电性能。

在一些示例中，非液浸式变压器可以包括分布在固体绝缘中的多个浮动电极，每个浮动电极用于与导电绕组的不同部分形成电容元件。因此，可以独立地测量变压器的不同区域的老化。

在一些示例中，线圈可以包括箔线圈。浮动电极可以放置在箔之间。然后，电容元件可以形成在浮动电极和线圈的箔之间。