Hv干式儀器變壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的主題為基于新型干式絕緣系統(tǒng)的HV(高壓)干式儀器變壓器。
【背景技術】
[0002]從GB742554專利說明書中已知的是一種儀器變壓器，其具有至少部分地嵌入在由合成熱固性樹脂制成的管形的中空絕緣部件的封閉端中的電流變壓器繞組。絕緣部件具有電勢梯度控制器件，其至少部分地嵌入在絕緣部件的壁中。絕緣部件的封閉端的外表面設有導電涂層，其連接于電流變壓器的初級繞組。提供了防風雨罩，其可與絕緣部件集成。電勢梯度控制器件包括嵌入在絕緣部件的壁中的重疊的圓柱形冷凝器板。絕緣部件優(yōu)選由形成說明書GB742413的主題的離心鑄造過程制造。電流變壓器芯為嵌入在絕緣部件的頭部中的環(huán)。HV初級繞組減小(reduce)至穿過變壓器芯的桿。低壓(LV)次級繞組圍繞該芯卷繞，并且與其一起嵌入在絕緣材料中。桿附近的徑向電場非常高，比桿與次級繞組之間的平均電場高得多。由于場的該不均勻性，故那些LV和HV元件之間的距離必須非常大，以保證絕緣系統(tǒng)的必需的介電強度。僅放置成接近柱的外表面的變壓器的柱中的電勢梯度控制器件僅提供軸向場的分級，同時柱中的徑向場未分級。圍繞設備的頂部中的次級繞組引線的所得的高電場引起徑向場高度地不均勻，需要大徑向絕緣距離。所有這些要求都有助于設備的大小的顯著增大。
[0003]GB742554專利說明書還公開了一種干式電壓變壓器，其中初級繞組沿接近其外表面的柱狀絕緣體垂直地放置，同時提供了沿柱的軸向電場的分級。柱中的徑向電場未分級，并且因此，尤其是在接近變壓器的頭部的區(qū)域中，強烈地不均勻，導致了需要大絕緣距離和柱的大直徑。
[0004]儀器變壓器的所得大尺寸是所述解決方案的缺點。儀器變壓器的大尺寸和所得的大重量在設備動態(tài)地加載時(例如，在強風或地震的情況下)導致大機械應力。
[0005]儀器變壓器的大尺寸還引起制造變壓器的困難。在合成樹脂的硬化過程期間，出現(xiàn)了材料的化學和熱收縮，導致了硬化結構中的機械應力。過程的發(fā)熱性質和樹脂的低導熱性使得這些機械應力隨著硬化結構的增大尺寸而強烈地增大，引起在絕緣材料內產生空隙或裂縫的風險，導致了局部放電和設備的電氣故障。這引起設備的尺寸限制，其繼而限制了儀器變壓器可施加的電壓水平。

【發(fā)明內容】

[0006]具有電流變壓器或電壓變壓器形式的根據本發(fā)明的HV干式儀器變壓器的本質(其中電流變壓器設有包括用于次級繞組組件的引線的電絕緣的柱狀絕緣體的柱，并且電壓變壓器設有包括用于初級繞組的引線的電絕緣的柱狀絕緣體的柱，并且柱狀絕緣體與絕緣部件接觸)在于柱狀絕緣體具有卷繞為隔離片塊的干式電容器套管的形式，并且柱狀絕緣體具有浸漬材料，其具有與絕緣部件的材料大致相同的熱膨脹系數(shù)。
[0007]作為優(yōu)選，絕緣部件由無機物填充的可硬化樹脂制成。
[0008]作為優(yōu)選，用于浸漬柱狀絕緣體的浸漬材料為無機物填充的可硬化樹脂。
[0009]作為優(yōu)選，用于浸漬電流變壓器的頭部絕緣體的浸漬材料為無機物填充的可硬化樹脂。
[0010]作為優(yōu)選，無機物填充的可硬化樹脂為填充有石英粉的環(huán)氧樹脂。
[0011]作為優(yōu)選，頭部絕緣體和柱狀絕緣體具有用于電容場控制的帶場分級層的分級層系統(tǒng)，并且在各個分級系統(tǒng)中，場分級層通過用于電流變壓器的第一和第二隔離片塊，或通過用于電壓變壓器的柱狀絕緣體的隔離片塊與彼此隔離。
[0012]作為優(yōu)選，隔離片塊由聚合物纖維制成。
[0013]作為優(yōu)選，電流變壓器的次級繞組組件的外表面由導電繞組護罩覆蓋。
[0014]作為優(yōu)選，繞組護罩由金屬或導電聚合物材料制成，或者由填充有傳導顆粒的紙或由導電纖維制成的織造或非織造材料制成。
[0015]作為優(yōu)選，絕緣部件的外表面由導電封殼覆蓋。
[0016]作為優(yōu)選，導電封殼由導電漆制成。
[0017]作為優(yōu)選，導電漆基于填充有導電顆粒，優(yōu)選碳黑的環(huán)氧樹脂。
[0018]作為備選，導電封殼制造為嵌入在形成絕緣部件的材料的外表面中的金屬網孔或網格。
[0019]作為優(yōu)選，HV干式儀器變壓器具有電流變壓器的柱的外部絕緣體或電壓變壓器的柱的外部絕緣體，其由直接地模制在電流變壓器的柱的內部上或電壓變壓器的柱的內部上的硅彈性體制成。
[0020]作為優(yōu)選，電流變壓器的柱的外部絕緣體或電壓變壓器的柱的外部絕緣體由無機物填充的可硬化樹脂制成。
[0021]優(yōu)點
呈電流變壓器形式的儀器變壓器包括具有電容場分級系統(tǒng)的兩個元件，提供了那些元件中的徑向和軸向場兩者的分級。絕緣元件中的大致均勻的徑向電場允許了有效利用施加的絕緣材料的場強度，并且因此用于使元件的直徑最小化。都具有干式電容器套管形式的那些電容分級元件由浸漬有可硬化樹脂的多孔隔離片材料制成。橋接兩個套管絕緣體的空間以及電流變壓器頭部中的容積以如下方式填充有與用于浸漬電容套管的相同或類似的可硬化樹脂，使得兩種材料的熱膨脹系數(shù)大致相同。
[0022]呈電壓變壓器形式的儀器變壓器包括具有電容場分級系統(tǒng)的一個絕緣元件，提供了元件中的軸向場和徑向場兩者的分級。類似于電流變壓器，電容分級元件具有由浸漬有可硬化樹脂的多孔隔離片材料制成的套管絕緣體的形式。橋接電容分級元件和初級繞組的干式絕緣物的空間填充有與用于浸漬套管絕緣體和初級繞組的相同或類似的可硬化樹脂，以使那三個構件的熱膨脹系數(shù)大致相同。
[0023]電容分級元件的小尺寸和簡單形狀允許了使用可硬化樹脂制造那些，而不生成大機械應力或產生空隙或裂縫。絕緣部件的材料可在單獨過程中填充到適合的空間中，以便其牢固地粘附于構造的匹配元件。絕緣部件和電容分級元件以及電壓變壓器的初級繞組的大致相同的熱膨脹系數(shù)允許了在設備的寬泛跨度的操作溫度中保持該粘附。
[0024]儀器變壓器為緊湊且重量輕的，因此減小了電流變壓器的相對高的柱或電壓變壓器的絕緣體柱在動態(tài)加載時(例如，在強風或地震的情況下)暴露于其的機械應力。
【附圖說明】
[0025]根據本發(fā)明的HV干式儀器變壓器以截面視圖呈現(xiàn)在附圖上，在該附圖中:圖1示出了電流變壓器，圖2示出了來自圖1的細節(jié)〃a〃，圖3示出了來自圖1的細節(jié)〃b〃，圖4示出了電壓變壓器，并且圖5示出了來自圖3的細節(jié)"C"。
【具體實施方式】
[0026]儀器變壓器具有電流變壓器I或電壓變壓器21的形式。電流和電壓變壓器兩者還可執(zhí)行為附圖上未呈現(xiàn)的組合儀器變壓器。
[0027]電流變壓器I包括變壓器頭部3支承在其上的柱2。柱2具有安裝在附圖中未示出的接地箱上的長形管的形式，包括內部4和圍繞內部4建造的外部絕緣體5。柱2的內部包含次級繞組導管6，次級繞組引線7通過其從位于變壓器的頭部3內的至少一個次級繞組組件8延伸。第一隔離片塊9連同插入在隔離片之間并且具有向外減小的軸向長度的場分級層10圍繞管6卷繞，形成了電流變壓器I的柱狀絕緣體11。次級繞組組件8可以以已知方式圍繞環(huán)型鐵芯布置，或者可制造為沒有磁芯的羅戈夫斯基線圈。由初級導線12構成的初級繞組延伸穿過構造為置于頭部3中的干式電容器套管的頭部絕緣體13。頭部絕緣體13可圍繞初級導線管14建造，或者可直接地圍繞導線12建造，這并未在附圖上呈現(xiàn)。頭部絕緣體13具有場分級層系統(tǒng)，其通過將第二隔離片塊15的絕緣層卷繞到管14上或直接卷繞在導線12上，并且插入隔離片材料層之間的具有向外減小軸向長度的頭部絕緣體13的導電場分級層16來建造。在卷繞之后，頭部絕緣體13在適合的模具中浸漬有可硬化的樹脂并且硬化。作為備選，頭部絕緣體13還可卷繞在心軸上，該心軸在樹脂硬化之后取回，導致絕緣體沒有其構造并未在附圖中示出的管。
[0028]次級繞組組件8圍繞頭絕緣體13的中心部分布置。繞組組件8由導電繞組護罩17在側部處和外表面處包繞，導電繞組護罩17連同頭部絕緣體13的層16的最外側通過次級繞組管6或通過次級繞組引線7中的一個電連接于地面。繞組護罩17由金屬或具有導電填料的聚合物材料制成。繞組護罩17還可由填充有導電顆粒(例如，碳黑)的紙或導電纖維制成的織造或非織造材料制成。
[0029]頭部絕緣體13的外表面和繞組護罩17的外表面附接于通過將可硬化樹脂鑄造到附圖中未示出的模具中產生的絕緣部件18，該模具具有設計為頭部3的形狀的形狀。作為備選，模具可具有設計為頭部3和柱2的形狀的形狀。在該情況下，在模制期間，樹脂穿透穿過位于柱狀絕緣體11的隔離片9中的小孔或孔，使得在一個過程中浸漬柱狀絕緣體11并且形成絕緣部件18。在樹脂硬化并且模具被帶離之后，絕緣部件18具有頭部3的形式，并且與電流變壓器I的柱2牢固地連接。在樹脂硬化的過程期間，形成絕緣部件18的樹脂的化學和熱收縮引起樹脂材料緊密壓制至頭部絕緣體13的外表面、繞組護罩17和柱狀絕緣體11的外表面，因此形成了具有高介電強度且沒有局部放電的無空隙電絕緣系統(tǒng)。施加用于產生絕緣部件18且用于浸漬絕緣體13和11的樹脂優(yōu)選為填充有無機填料材料(例如，石英粉)的環(huán)氧樹脂。用于卷繞絕緣體13和11的隔離材料優(yōu)選為聚合物纖維制成的多孔網孔或織造或非織造織物。織物中的纖維之間的小孔或開口大于樹脂中施加的無機填料材料的顆粒尺寸，以使填充的樹脂可徹底浸漬卷繞在絕緣體13和11中的隔離片材料。
[0030]用于鑄造絕緣部件18且用于浸漬絕緣體11的填充的樹脂彼此相同，或者是以類似的量填充有相同填料材料的樹脂，以使兩種樹脂的熱膨脹系數(shù)相同。也可使用其它填充的樹脂混合物，假如它們的熱膨脹系數(shù)在儀器變壓器的操作溫度范圍內沒有顯著差別。沒有顯著差別理解為在溫度變?yōu)閮x器變壓器的最大或最小操作溫度時導致儀器變壓器的結構中的機械應力顯著小于樹脂材料的機械強度的差別。
[0031]頭部3從外側由電流變壓器I的導電封殼19覆蓋，導電封殼19牢固地粘附于絕緣部件18的外表面。傳導封殼以導電漆的形式優(yōu)選基于填充有傳導顆粒(例如，碳黑)的環(huán)氧樹脂制成。作為備選，傳導封殼19可以以預制金屬網孔或網格的形式制成，其在鑄造形成絕緣體部件18的樹脂和嵌入在鑄造過程中形成絕緣部件18的樹脂的外表面中之前定位在模具中(接近其內表面)。傳導封殼19電連接于頭部絕緣體13的層16的最內側，該最內層電連接于管14和初級導線12。電連接以如下方式產生使得初級導線12僅在導線12的一側處連接于封殼19，以便防止初級電流的一部分流過封殼19。
[0032]作為備選，初級繞組還可制造成多匝，這在附圖中未示出，其中其導線穿過頭部絕緣體13兩次或更多次，并且通過傳導封殼19外的空間返回。
[0033]為了機械保護，具有封殼19的頭部可置于附圖中未示出的附加剛性外殼中，其例如由