[发明专利]一种同铁芯可扩展结构的直流隔离变压器

说明书

本发明公开了一种同铁芯可扩展结构的直流隔离变压器，由若干个采用级联形式连接的子变压器组成，子变压器包括：铁芯组件，包括第一铁芯柱和第二铁芯柱；输入侧绕组，包括依次套设在第一铁芯柱上的输入侧内绕组、输入侧绝缘支撑件、输入侧外绕组套管，输入侧外绕组套管内含有输入侧外绕组；输出侧绕组，包括依次套设在第二铁芯柱上的输出侧内绕组、输出侧绝缘支撑件、输出侧外绕组套管，输入侧外绕组套管内含有输入侧外绕组；输入侧内绕组的两端和输出侧内绕组的两端分别相连构成传输能量的回路。采用同铁芯结构的子变压器，可以实现同一铁芯下的双倍绝缘隔离能力；而且若干子变压器可以通过级联方式进行扩展，可以实现更高电压等级的绝缘隔离。

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，具体涉及一种同铁芯可扩展结构的直流隔离变压器。

背景技术

高压直流断路器是实现柔性直流输电系统短路电流分断与故障隔离的核心装备，也是高压大容量直流电网的关键联络节点。

目前具有工程化应用意义的直流断路器普遍采用电力电子开关与机械开关组合的混合式技术路线，统称为混合式直流断路器。混合式直流断路器内部包括了大量的半导体级联组件和多组机械开关模块，这些部件需要在外部供给电能的情况下才能工作，但是直流断路器的特殊运行工况，使其无法像换流阀一样在线取得电能，而需要从站用电系统供给能量。站用电在地电位，断路器在直流高电位，需要实现两者之间的直流高电位隔离。目前研究的方法有带有变压器的电磁能量传输及隔离，无变压器的无线能量电磁传输，激光能量传输等能量输送方式。工程化可操作的方法为带有变压器的电磁能量传输及隔离方法，这种场合要求变压器同时具有电力输送高电压隔离的功能。

目前电力领域应用的35kV以上变压器，为了实现电压隔离，提供必要的主绝缘，基本都采用油浸式变压器。但是采用油浸式变压器存在漏油及着火的风险，对于一些特殊的高压应用工况，尤其是灵活交流输电领域的电力电子设备和高压大容量直流输电领域的直流设备，要求电力设备都采用无油化设计。

而采用无油化设计的变压器包括采用气体绝缘的变压器或者纯干式绝缘变压器或者气体与干式混合绝缘的变压器代替油浸式变压器。由于气体绝缘变压器需要检测气体压力和温度，同时还要考虑防爆问题，因此采用纯干式绝缘变压器是目前的优先选择。

但是，目前的纯干式绝缘变压器，通常采用将输入绕组、输出绕组同设在一个铁芯柱上的结构形式，普遍存在主绝缘距离、干弧距离、爬电距离不足，绝缘耐压能力较差，在高于35kV电压等级的高压系统中容易出现局部放电的问题，基于常规设计方法，在高于35kV电压等级，干式变压器存在技术瓶颈，在高电压下的局部放电问题一直无法解决。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的干式隔离变压器的绝缘耐压能力差，在高电压等级中容易出现局部放电的技术问题，从而提供一种同铁芯可扩展结构的直流隔离变压器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种同铁芯可扩展结构的直流隔离变压器，由若干个采用级联形式连接的子变压器组成，所述子变压器包括：

铁芯组件，包括第一铁芯柱和第二铁芯柱；

输入侧绕组，包括套设在所述第一铁芯柱上的输入侧内绕组、套设在所述输入侧内绕组外周的输入侧外绕组套管、以及位于所述输入侧内绕组和所述输入侧外绕组套管之间的输入侧绝缘支撑件，所述输入侧外绕组套管的内部包裹有输入侧外绕组；

输出侧绕组，包括套设在所述第二铁芯柱上的输出侧外绕组、套设在所述输出侧外绕组外周的输出侧外绕组套管、以及位于所述输出侧外绕组和所述输出侧外绕组套管之间的输出侧绝缘支撑件，所述输出侧外绕组套管的内部包裹有输出侧外绕组；