[发明专利]高压变压器、制造高压变压器的方法以及包括高压变压器的测试系统和测试信号装置

说明书

本发明涉及一种设计为环形变压器的高压变压器。所述高压变压器具有可磁化芯部(310)和围绕可磁化芯部(310)的高压绕组(330)和低压绕组(320)。高压绕组(330)至少部分地实施为步进式绕组。

技术领域

本发明属于高压测量技术领域，尤其涉及高压变压器、用于制造高压变压器的方法、高压测试信号装置以及用于借助于具有高压的测试信号来测试高压装置的测试系统。

背景技术

诸如电力变压器或开关设备组件(尤其是气体绝缘的开关设备组件)之类的高压装置通常用于电能供应网络，以转换和分配电能。例如用于测量电网、电源开关和发电机中出现的电压和电流的诸如高压电压变压器或高电流变压器之类的其他高压装置也通常用于这种情况。这种高压装置，或诸如电动(功率)马达之类的其他高压装置也用于工业环境，尤其是用于生产。

可能有必要检查包括这种高压装置的装置的功能和特性，以便调试或维修所述装置。在这种情况下，例如，能够例如通过测量DC电压阻抗来检查诸如高压电流变压器、高压电压变压器或电源开关之类的高压装置的绝缘材料。在这种情况下，例如，还能够测量诸如电力变压器或发电机或电动机的旋转机器之类的高压装置的损耗因数或电容，所述损耗因素或电容还能够提供有关绝缘材料或绝缘液体(剩余)质量的信息。也能够进行局部放电测量。尤其是为了能够进行反映实际操作条件的测量，在测量过程中也能够使用高压作为测试信号。除了实验室测量之外，或者作为实验室测量的替代方法，现场测量(例如室外或工业环境中的测量)通常是为了检查目的而进行的。

对于现场使用，已知包括信号发生器和高压变压器，或者使用可调变压器将电网电压转换为高压以生成具有高压的测试信号(即，特别地，具有高电压振幅或高RMS电压的测试信号)的测试装置。虽然这种测试装置的操作安全性可能需要采取措施来使高压变压器或可变互感器的高压绕组(即电气上位于测试信号侧的绕组)与测试装置的不在高压侧的其他部分(特别是低压绕组)绝缘，但是，特别是用于现场使用的目的，测试装置应重量轻且坚固耐用，便于运输到相应的使用地点。

发明内容

因此，需要一种重量相对轻且结构相对简单的大功率高压变压器，使得该高压变压器不仅制造成本低，而且适于在便携式测试装置中使用。此外，本发明还基于提供相应的测试系统和相应的制造方法的目的。

根据本发明，提供了具有权利要求1的特征的高压变压器、具有权利要求10的特征的测试信号装置、具有权利要求12的特征的测试系统和具有权利要求13的特征的制造方法。从属权利要求限定了本发明的优选和/或有利实施例。

本发明的第一方面涉及一种高压变压器，其优选地被配置用于测试高压装置的测试系统。高压变压器被配置为环形变压器，并且具有可磁化芯部、高压绕组和低压绕组。高压绕组和低压绕组以彼此电绝缘的方式围绕可磁化芯部设置，其中，高压绕组至少部分地实施为步进式绕组(pilgrim step winding)。

在本发明的上下文中，“低压绕组”和“高压绕组”旨在理解为具有围绕高压变压器的变压器芯部的(局部)圆周的一匝或更多匝电导体的绕组，其中，电导体大部分被包封在绝缘层中以防止各匝之间的短路。这种类型的绕组主要使用围绕互感器芯部沿着周向方向缠绕的线圈线或线圈绞合线，使得流过电导体的电流在变压器芯部中感应出磁通量，并且各匝磁通量所占比例至少基本上相加。这种绕组通常沿变压器芯部的(局部)正向方向延伸。在这种情况下，这种类型的绕组的多个匝可以沿着正向方向或者与正向方向相反的方向排列。

取决于匝数比，低压绕组处的电压被转换成能够从高压绕组分接的高压。

在本发明的上下文中，“高压”被认为是1kV及以上范围内的电压，使得根据本发明的高压变压器被配置成生成并提供相应的高输出电压。

根据一个实施例，由高压变压器提供的高压尤其能够用作用于测试高压装置的测试电压。