[发明专利]具有改进的线圈冷却的非液浸式变压器

说明书

一种非液浸式变压器，包括具有绕组轴的磁芯和沿绕组轴围绕磁芯缠绕的至少两个线圈绕组。由介电材料制成的一个或多个冷却管布置在至少一个线圈绕组的内部，以使用流过介电的冷却管的介电流体将线圈绕组冷却下来。每个冷却管被连续地缠绕，从而围绕磁芯形成一个或多个完整的环。

技术领域

本公开涉及用于非液浸式变压器的冷却。特别地，本公开涉及包括用于至少冷却线圈绕组的装置的变压器。

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为处于另一个更高或更低值的电压电平的电力。变压器使用初级线圈和次级线圈来实现该电压转换，初级线圈和次级线圈都围绕铁磁芯进行缠绕并包括多匝电导体。初级线圈连接到电压源，次级线圈连接到负载。初级线圈中的匝数和次级线圈中的匝数之比(“匝数比”)与电压源的电压和负载的电压之比相同。

其他类型的变压器也是众所周知的，并且称为多绕组变压器。根据变压器的所需功能性，这种变压器采用串联、并联或独立连接的多绕组。

广为人知的是，变压器在操作期间可能会受到温度升高的影响。必须避免或至少尽可能减少这些温度问题，以便实现变压器的更好的性能和更长的寿命。

非液浸式变压器是一种特定类型的变压器。通常，非液浸式变压器使用诸如空气的气体来对例如其绕组或线圈进行冷却。该空气冷却可以是强制的或自然的。在强制空气冷却的情况下，吹气设备可以定位成将气流吹向绕组。这种非液浸式变压器也称为干式变压器，因为它们不使用液体作为绝缘介质抑或用于冷却。

还已知的是，在变压器的线圈中使用空心导体，然后使水强制循环通过导体的内部。其他已知的方案使用放置在线圈匝之间的金属蛇形结构。在这种情况下，金属蛇形结构被接地。这意味着线圈匝和蛇形结构之间的绝缘必须承受线圈的电压。两种方案主要用于低压线圈。

现在已经发现，可以为非液浸式或干式变压器提供改进的冷却装置，该冷却装置允许适当地冷却绕组并且可以更加有效，而且与已知方案相反，该冷却装置也能够应用于相对较高的电压。

发明内容

在第一方面，提供了一种非液浸式变压器。该非液浸式变压器包括：具有卷绕轴的磁芯，沿卷绕轴围绕磁芯缠绕的至少两个线圈绕组，以及由介电材料制成的至少一个冷却管，该冷却管布置在所述至少两个线圈绕组中的至少一个线圈绕组的内部，以使用流过由介电材料制成的冷却管的介电流体将线圈绕组冷却下来，其中，所述至少一个冷却管被连续地缠绕，从而围绕磁芯形成一个或多个完整的环。

在线圈绕组的内部设置一个或多个介电冷却管使得能够尽可能地减少当变压器运行时在绕组中造成的温度升高。因此，可以改善变压器的性能和寿命。

在一些示例中，所述线圈绕组中的至少一个包括由导电材料(优选为铝或铜)制成的匝，并且一个或多个冷却管被封装在环氧树脂中。

在一些示例中，所述线圈绕组中的至少一个可以包括具有箔片匝的箔片绕组，并且一个或多个介电冷却管被连续地缠绕，从而围绕磁芯形成一个或多个完整的环，所述环优选螺旋形地放置在限定于箔片绕组的匝之间的空间中、并且通过形成在箔片绕组中的孔或者通过一金属件的孔而横跨导体，所述金属件被连结(优选地焊接)在限定所述空间的匝之间。这允许获得更便宜和更紧凑的变压器，因为冷却绕组与线圈绕组交织。在一些示例中，间隔件可以放置在不同组的匝之间以产生空间，冷却管放置在该空间中。

在一些示例中，线圈绕组中的至少一个可以包括箔盘绕组或CTC盘绕组，并且一个或多个介电冷却管被连续地缠绕，从而围绕磁芯形成一个或多个完整的环，所述环优选螺旋形地位于盘之间的空间中。

在一些示例中，线圈绕组中的至少一个可以包括螺旋绕组或层绕组，所述螺旋绕组或层绕组作为导线或连续换位导线(CTC)，并且一个或多个介电的冷却管被连续地缠绕，从而围绕磁芯形成一个或多个完整的环，所述环优选螺旋形地放置，所述介电的冷却管放置在螺旋绕组的匝之间、或者放置在层绕组的层之间的空间中。