[发明专利]新型绕组交错式配电变压器

说明书

本发明是一种新型配电变压器。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配电变压器。成本大幅度降低，突发短路试验合格率基本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

本发明是一种新型的配电变压器，用于取代现有的配电变压器。

背景技术

配电变压器是应用于电网和电力系统中的一种重要电力设备，主要由铁心和绕组（两者构成变压器器身）构成，绕组也叫线圈。配电变压器主要是心式变压器，绕组同心式排列。

配电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、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。

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。

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。

铁心一般由心柱（套装绕组的铁心柱）、铁轭构成，或包括旁柱。心柱截面是圆形，就叫铁心截面是圆形，无论铁轭和旁柱形状，故心柱截面形状，就是铁心截面形状。

心式变压器抗突发短路能力差，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。配电变压器由于市场环境的需要，对成本要求极端苛刻，现国内各企业均以牺牲短路能力为代价，采用长圆形铁心和绕组获得成本的降低。配电变压器突发短路试验通过率极低，目前国内不超10%，甚至很多企业无一合格。由于成本和产品合格率原因，国内一些生产和科研院所又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—1600KVA，成本降低了，但据国网公司抽查，突发短路试验合格率不超30%，按国家标准规定突发短路未通过属不合格产品。

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，高压绕组端部电场改善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2、3。

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。

在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：