[实用新型]新型绕组交错式排列的心式变压器

说明书

本发明是新型绕组交错式排列的心式变压器。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。新型绕组交错式排列的心式变压器包括变压器铁心、变压器绕组，或包括U型平底围屏；变压器铁心采用心式结构，变压器绕组是交错式排列。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。

技术领域

本发明是一种新型变压器，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。本发明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发明，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。

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（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。