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CN115497724A - 一种35kV环保型充气式变压器及方法 - Google Patents

一种35kV环保型充气式变压器及方法 Download PDF

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CN115497724A CN202211271528.3A CN202211271528A CN115497724A CN 115497724 A CN115497724 A CN 115497724A CN 202211271528 A CN202211271528 A CN 202211271528A CN 115497724 A CN115497724 A CN 115497724A
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Abstract

本发明涉及一种35kV环保型充气式变压器及方法，属于变压器制造技术领域。技术方案是：低压线圈首端引出线（4）从线圈的上端部穿出器身引出，低压线圈末端引出线（17）从线圈的下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线（7）从线圈的上端部幅向引出，高压线圈末端引出线（14）从线圈的下端部幅向引出，高压线圈分接引出线（11）从线圈中部幅向引出；变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈和二氧化碳混合气体。本发明的有益效果是：首次在35kV充气式变压器上采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合型环保气体，有防火、防爆、安全性能高，更能适用于防火防爆安全等级要求高的变电站使用。

Description

一种35kV环保型充气式变压器及方法
技术领域
本发明涉及一种35kV环保型充气式变压器及方法，属于变压器制造技术领域。
背景技术
目前，在充气式变压器领域，生产的充气式变压器均是以SF6气体作为绝缘及冷却介质的。随着温室效应不断积累，全球变暖的形势越来越严重，《巴黎协定》、《京都议定书》均对温室气体的缩减排放提出了限制。鉴于以上原因，寻求一种温室效应低，更加环保的气体作为充气式变压器的绝缘和冷却介质，从而大大缩减充气式变压器对环境的影响已经迫在眉睫。
全氟异丁腈（C4F7N）是一种更加环保的气体，全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体的温室效应系数是SF6气体的1/100，目前，该类混合型环保气体已经在GIS、GIL等设备上进行了试用，在充气式变压器领域，也出现了10kV配电变压器的研制，例如：本申请人的中国专利，申请号2021112468614，专利名称“一种新型环保气体绝缘配电变压器及装配方法”。但是，上述技术方案只适用于10kV配电变压器，不适用于35kV以上电压等级的充气式变压器，由于电压等级的提高，已有技术气体绝缘变压器内部绝缘结构和分接开关等等需要改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种35kV环保型充气式变压器及方法，采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合型环保气体作为充气式变压器绝缘及冷却介质，并对变压器结构进行优化，更能适应变电站的防火防爆要求，安全性能高，同时减少气体的温室效应，对环境更加友好型，解决已有技术存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是：
一种35kV环保型充气式变压器，包含器身、气箱、低压套管、无励磁分接开关、高压套管、片式散热器、带复合压力表的气体密度计、气体温度计和突发压力继电器；所述的器身包含铁心、线圈及引线，线圈包含套装的低压线圈和高压线圈，引线包含低压线圈首端引出线、低压线圈末端引出线、高压线圈首端引出线、高压末端引出线和高压线圈分接引出线；低压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制，高压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制；低压线圈首端引出线从线圈的上端部穿出器身引出，低压线圈末端引出线从线圈的下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线从线圈的上端部幅向引出，高压线圈末端引出线从线圈的下端部幅向引出，高压线圈分接引出线从线圈中部幅向引出；器身由三相变压器的A、B、C三相器身组合而成，器身放置在气箱内；变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体；高低压绕组通过内部引线与气箱上的低压套管、无励磁分接开关及高压套管联结，实现三相变压器的高低压引出及无励磁调压的功能；所述铁心采用三相三柱式结构，铁心叠片采用六级步进搭接，通过上夹件、下夹件将铁心叠片固定成一个整体，形成变压器的磁路及骨架；低压线圈与铁心之间的主绝缘采用低压线圈内纸筒及撑条分割的结构，低压线圈与高压线圈之间的主绝缘采用高压低压线圈主绝缘纸筒及撑条分割的结构，保证变压器幅向绝缘及机械强度；器身上部通过依次布置的上铁轭垫块、压板、上压装垫块和上夹件压装固定，下部通过依次布置的下铁轭垫块、托板、下部垫块将和下夹件压装固定，将线圈轴向压紧，保证线圈的轴向强度；气箱上设置低压套管、高压套管、无励磁分接开关、带复合压力表的气体密度计、突发压力继电器和气体温度计；所述气箱的外侧设有片式散热器。
所述气箱为金属外壳，采用压力容器的标准进行设计制造，保证充气式变压器的强度及内部的气体泄漏率不超过0.5%；通过低压套管实现变压器低压与外部低压用电设备的联接；通过高压套管实现变压器高压与外部高压设备的联接；通过无励磁分接开关实现变压器内部高压分接位置的切换。
所述全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体，该气体具有不燃、不爆的特性，以该气体作为介质的充气式变压器具有不泄露、免维护的特点，同时该气体为可降解气体，也不是温室效应气体，对环境没有影响，更适用于安全等级要求较高的场所使用。
所述带复合压力表的气体密度计，可实现对变压器内部气体压力、密度的监测，当变压器内部气体压力达到高压报警值时发出高压报警信号，当变压器内部气体密度降低到低密度报警时发出低密度报警信号，当变压器内部气体密度降低到低密度跳闸时发出低密度跳闸信号。
所述气体温度计实现对变压器顶层气体温度的监测，当达到高温报警温度时发出报警信号。
所述的片式散热器的内部与变压器本体的气体联通，形成散热循环通道，变压器本体在运行过程中产生的热量可通过片式散热器及时散发，达到对变压器冷却的目的。
所述的突发压力继电器，实现对变压器内部故障的监测，当变压器内部出现故障时发出相应的跳闸信号。
所述无励磁分接开关采用无励磁管型及鼓形分接开关，例如：1+2相操作的无励磁管型及鼓形分接开关。
一种35kV环保型充气式变压器的装配方法，器身由三相变压器的A、B、C三相器身组合而成，器身放置在气箱内；变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体；所述铁心采用三相三柱式结构，铁心叠片采用六级步进搭接，通过上夹件、下夹件将铁心叠片固定成一个整体，形成变压器的磁路及骨架；低压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制，高压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制；低压线圈首端引出线从线圈的上端部穿出器身引出，低压线圈末端引出线从线圈的下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线从线圈的上端部幅向引出，高压线圈末端引出线从线圈的下端部幅向引出，高压线圈分接引出线从线圈中部幅向引出；主绝缘采用纸筒与撑条分割气隙的结构,保证变压器幅向强度；高低压绕组通过内部引线与气箱上的低压套管、无励磁分接开关及高压套管联结，实现三相变压器的高低压引出及无励磁调压的功能。
与已有技术10kV环保型气体绝缘变压器配电变压器相比较，本发明的主要不同点在于：①实现了环保型气体绝缘变压器内部绝缘结构从10kV到35kV的升级；②高压、低压线圈主绝缘纸筒及撑条绝缘气隙结构；③线圈上端部绝缘采用了上压装垫块、压板、上铁轭垫块；④线圈下端部采用了下铁轭垫块、托板、下部垫块；⑤无励磁分接开关采用1+2相鼓形开关，解决了三相一体盘式无励磁分接开关不能满足35kV电压等级环保型气体绝缘变压器的绝缘及载流能力要求的问题；⑥增加突发压力继电器的保护，同时将10kV该类配电变压器采用的单独的压力表升级为带压力表的气体密度计，实现压力、密度双监测，实现了同类变压器电压等级的提高对变压器二次保护需求能力的提高。
本发明的有益效果是：首次在35kV充气式变压器上采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合型环保气体，除具有防火、防爆、安全性能高的特点外，还具有变压器内部全氟异丁腈（C4F7N）气体温室效应低，对环境基本没有影响的特点，更能适用于防火防爆安全等级要求高的变电站使用。
附图说明
图1为本发明实施例的器身结构图
图2为本发明实施例主视图
图3为本发明实施例俯视图
图4为本发明实施例侧视图；
图中：1铁心，2上夹件，3上压装垫块，4低压线圈首端引出线，5压板，6上铁轭垫块，7高压线圈首端引出线，8低压线圈内纸筒及撑条，9低压线圈，10高压低压线圈主绝缘纸筒及撑条，11高压线圈分接引出线，12高压线圈，13围屏，14高压线圈末端引出线，15下铁轭垫块，16托板， 17低压线圈末端引出线，18下部垫块，19下夹件，20高压套管，21低压套管，22突发压力继电器，23气箱，24片式散热器，25带复合压力表的气体密度计,26气体温度计，27无励磁分接开关。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
一种35kV环保型充气式变压器，包含器身、气箱23、低压套管21、无励磁分接开关27、高压套管20、片式散热器24、带复合压力表的气体密度计25、气体温度计26和突发压力继电器22；所述的器身包含铁心1、线圈及引线，线圈包含套装的低压线圈9和高压线圈12，引线包含低压线圈首端引出线4、低压线圈末端引出线17、高压线圈首端引出线7、高压末端引出线14和高压线圈分接引出线11；低压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制，高压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制；低压线圈首端引出线4从线圈的上端部穿出器身引出，低压线圈末端引出线17从线圈的下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线7从线圈的上端部幅向引出，高压线圈末端引出线14从线圈的下端部幅向引出，高压线圈分接引出线11从线圈中部幅向引出；器身由三相变压器的A、B、C三相器身组合而成，器身放置在气箱内；变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体；高低压绕组通过内部引线与气箱上的低压套管21、无励磁分接开关27及高压套管20联结，实现三相变压器的高低压引出及无励磁调压的功能；所述铁心1采用三相三柱式结构，铁心叠片采用六级步进搭接，通过上夹件2、下夹件19将铁心叠片固定成一个整体，形成变压器的磁路及骨架；低压线圈4与铁心1之间的主绝缘采用低压线圈内纸筒及撑条8分割的结构，低压线圈4与高压线圈12之间的主绝缘采用高压低压线圈主绝缘纸筒及撑条10分割的结构，保证变压器幅向绝缘及机械强度；器身上部通过依次布置的上铁轭垫块6、压板5、上压装垫块3和上夹件2压装固定，下部通过依次布置的下铁轭垫块15、托板16、下部垫块将18和下夹件19压装固定，将线圈轴向压紧，保证线圈的轴向强度；气箱上设置低压套管21、高压套管20、无励磁分接开关27、带复合压力表的气体密度计25、突发压力继电器22和气体温度计26；所述气箱23的外侧设有片式散热器24。
所述气箱23为金属外壳，采用压力容器的标准进行设计制造，保证充气式变压器的强度及内部的气体泄漏率不超过0.5%；通过低压套管21实现变压器低压与外部低压用电设备的联接；通过高压套管20实现变压器高压与外部高压设备的联接；通过无励磁分接开关27实现变压器内部高压分接位置的切换。
所述全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体，该气体具有不燃、不爆的特性，以该气体作为介质的充气式变压器具有不泄露、免维护的特点，同时该气体为可降解气体，也不是温室效应气体，对环境没有影响，更适用于安全等级要求较高的场所使用。
所述带复合压力表的气体密度计25，可实现对变压器内部气体压力、密度的监测，当变压器内部气体压力达到高压报警值时发出高压报警信号，当变压器内部气体密度降低到低密度报警时发出低密度报警信号，当变压器内部气体密度降低到低密度跳闸时发出低密度跳闸信号。
所述气体温度计26实现对变压器顶层气体温度的监测，当达到高温报警温度时发出报警信号。
所述片式散热器24的内部与变压器本体的气体联通，形成散热循环通道，变压器本体在运行过程中产生的热量可通过片式散热器24及时散发，达到对变压器冷却的目的。
所述突发压力继电器22，实现对变压器内部故障的监测，当变压器内部出现故障时发出相应的跳闸信号。
所述无励磁分接开关27采用无励磁管型及鼓形分接开关，实施例采用1+2相操作的无励磁管型及鼓形分接开关。
一种35kV环保型充气式变压器的装配方法，器身由三相变压器的A、B、C三相器身组合而成，器身放置在气箱内；变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体；所述铁心1采用三相三柱式结构，铁心叠片采用六级步进搭接，通过上夹件2、下夹件19将铁心叠片固定成一个整体，形成变压器的磁路及骨架；低压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制，高压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制；低压线圈首端引出线4从线圈的上端部穿出器身引出，低压线圈末端引出线17从线圈的下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线7从线圈的上端部幅向引出，高压线圈末端引出线14从线圈的下端部幅向引出，高压线圈分接引出线11从线圈中部幅向引出；主绝缘采用纸筒与撑条分割气隙的结构,保证变压器幅向强度；高低压绕组通过内部引线与气箱上的低压套管21、无励磁分接开关27及高压套管20联结，实现三相变压器的高低压引出及无励磁调压的功能。
本发明的创新点： 35kV环保型充气式变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）混合气体。低压线圈、高压线圈均采用耐热等级高的聚脂薄膜绕组线饼式绕制；低压线圈首端引出线、压线圈末端引出线分别通过从线圈的上、下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线、高压线圈分接引出线、高压线圈末端引出线分别从线圈上中下部幅向引出，与无励磁调压开关、高压套管和低压套管之间进行的有效联结。变压器主绝缘采用纸筒、撑条分割气隙的结构。通过带复合压力表的气体密度计、突发压力继电器、气体温度计形成变压器的二次保护系统。变压器安装有片式散热器，片式散热器与气箱通过联管联通。
技术效果：采用全氟异丁腈（C4F7N）和二氧化碳（CO2）气体制造的35kV充气式变压器是一种不燃、不爆、不泄露、免维护的设备，同时该气体为可降解气体，也不是温室效应气体，对环境没有影响，更适用于对安全等级要求较高的场所使用。变压器低压线圈、高压线圈均采用耐热等级高的聚脂薄膜绕组线饼式绕制，其抗冲击能力强，工艺性能优秀、实际操作性强，更能保证变压器的质量，同时，和变压器线圈导体发热部分接触的绝缘件采用E级或E级以上的耐热绝缘件，保证变压器的抗老化能力。低压线圈首端引出线、末端引出线分别通过从线圈的上、下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线、分接引出线、末端引出线分别从线圈上中下部幅向引出，优化了变压器线圈出线位置，提高了引线联结的可操作性。变压器主绝缘采用纸筒、撑条分割气隙的结构，提高了变压器高低压线圈间的主绝缘强度和机械强度。当变压器内部出现故障时，突发压力继电器可发出跳闸信号，当变压器由于负荷、渗漏等因素造成变压器内部压力过高、密度降低或温度升高时，带复合压力表的气体密度计、气体温度计会分别发出相应的报警及跳闸信号，起到保护设备的作用。片式散热器与气箱通过联管联通，变压器本体在运行过程中产生的热量可通过变压器内部气体在散热器及气箱中循环散发，达到对变压器冷却的目的。

Claims (5)

1.一种35kV环保型充气式变压器，其特征在于：包含器身、气箱（23）、低压套管（21）、无励磁分接开关（27）、高压套管（20）、片式散热器（24）、带复合压力表的气体密度计（25）、气体温度计（26）和突发压力继电器（22）；所述器身包含铁心（1）、线圈及引线，线圈包含套装的低压线圈（9）和高压线圈（12），引线包含低压线圈首端引出线（4）、低压线圈末端引出线（17）、高压线圈首端引出线（7）、高压末端引出线（14）和高压线圈分接引出线（11）；低压线圈（9）采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制，高压线圈（12）采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制；低压线圈首端引出线（4）从线圈的上端部穿出器身引出，低压线圈末端引出线（17）从线圈的下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线（7）从线圈的上端部幅向引出，高压线圈末端引出线（14）从线圈的下端部幅向引出，高压线圈分接引出线（11）从线圈中部幅向引出；器身由三相变压器的A、B、C三相器身组合而成，器身放置在气箱内；变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈和二氧化碳混合气体；高低压绕组通过内部引线与气箱上的低压套管（21）、无励磁分接开关（27）及高压套管（20）联结，实现三相变压器的高低压引出及无励磁调压的功能；所述铁心（1）采用三相三柱式结构，铁心叠片采用六级步进搭接，通过上夹件（2）、下夹件（19）将铁心叠片固定成一个整体，形成变压器的磁路及骨架；低压线圈（4）与铁心（1）之间的主绝缘采用低压线圈内纸筒及撑条（8）分割的结构，低压线圈（4）与高压线圈（12）之间的主绝缘采用高压低压线圈主绝缘纸筒及撑条（10）分割的结构，保证变压器幅向绝缘及机械强度；器身上部通过依次布置的上铁轭垫块（6）、压板（5）、上压装垫块（3）和上夹件（2）压装固定，下部通过依次布置的下铁轭垫块（15）、托板（16）、下部垫块将（18）和下夹件（19）压装固定，将线圈轴向压紧，保证线圈的轴向强度；气箱上设置低压套管（21）、高压套管（20）、无励磁分接开关（27）、带复合压力表的气体密度计（25）、突发压力继电器（22）和气体温度计（26）；所述气箱（23）的外侧设有片式散热器（24）。
2.根据权利要求1所述的一种35kV环保型充气式变压器，其特征在于：所述气箱（23）为金属外壳，采用压力容器的标准进行设计制造，气体泄漏率不超过0.5%；通过低压套管（21）实现变压器低压与外部低压用电设备的联接；通过高压套管（20）实现变压器高压与外部高压设备的联接；通过无励磁分接开关（27）实现变压器内部高压分接位置的切换。
3.根据权利要求1或2所述的一种35kV环保型充气式变压器，其特征在于：所述片式散热器（24）的内部与变压器本体的气体联通，形成散热循环通道。
4.根据权利要求1所述的一种35kV环保型充气式变压器，其特征在于：所述无励磁分接开关（27）采用无励磁管型及鼓形分接开关。
5.一种35kV环保型充气式变压器的装配方法，其特征在于：器身由三相变压器的A、B、C三相器身组合而成，器身放置在气箱内；变压器内部绝缘及冷却介质采用全氟异丁腈和二氧化碳混合气体；所述铁心（1）采用三相三柱式结构，铁心叠片采用六级步进搭接，通过上夹件（2）、下夹件（19）将铁心叠片固定成一个整体，形成变压器的磁路及骨架；低压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制，高压线圈采用聚脂薄膜绕组线饼式绕制；低压线圈首端引出线（4）从线圈的上端部穿出器身引出，低压线圈末端引出线（17）从线圈的下端部穿出器身引出；高压线圈首端引出线（7）从线圈的上端部幅向引出，高压线圈末端引出线（14）从线圈的下端部幅向引出，高压线圈分接引出线（11）从线圈中部幅向引出；主绝缘采用纸筒与撑条分割气隙的结构,保证变压器幅向强度；高低压绕组通过内部引线与气箱上的低压套管（21）、无励磁分接开关（27）及高压套管（20）联结，实现三相变压器的高低压引出及无励磁调压的功能。
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