[发明专利]一种变压器/电抗器和一种制造变压器/电抗器的方法

说明书

本发明涉及一种包括一个铁心和至少一个绕组的变压器/电抗器。

本发明还涉及一种在制造相应变压器/电抗器时使用的方法。

变压器/电抗器可用于从几W(瓦)到1000MW(兆瓦)的所有功率范围。术语“变压器/电抗器”一般指具有从几百kW(千瓦)至超过1000MW的额定输出、和从3-4kV(千伏)高至非常高传输电压的额定电压的变压器/电抗器。

常规电力变压器包括一个由层叠的方向性片金属，通常为硅钢，组成的变压器铁心，下文叫做铁心。铁心包括多个由一个磁轭连接的铁心支柱。多个绕组安置在铁心支柱周围，一般命名为初级、次级和调节绕组。在电力变压器的情况下，这些绕组几乎总是同心地布置，并且沿铁心支柱分布。变压器铁心具有一个绕组经其通过的矩形“窗口”。该矩形窗口主要是当层叠铁心时使用的生产技术的结果。

改变形状的变压器铁心的使用通过例如DE40414、US2 446999、GB2 025 150、US3 792 399、US4 229 721得知。这些文件的一些也公开了由分段组成的铁心。然而，这些文件没有一个涉及高压电力变压器，并且他们由于下面讨论的油冷却的当前技术而不能用于这样的变压器。

在上述功率范围下端的常规电力变压器，有时带有空气冷却，以便除去热形式的不可避免自然损耗。然而，大多数常规变压器是油冷的，一般借助于压力油冷却。这特别适用于大功率变压器。油冷变压器有多种公知的缺陷。他们例如体积大、很笨重，因而带来特别显著的运输问题，以及就安全和外围设备而论有广泛要求。

然而，已经证明，有可能用新型干式变压器在较大程度上替换油冷电力变压器。这种新型干式变压器装有由高压电缆，即高压绝缘电导体实现的绕组。因而能在比以前已经可能的显著高的单位功率下使用干式变压器。词句“干式变压器”和“干式电抗器”因而适用于不是油冷而最好是空气冷却的变压器/电抗器。

就电抗器(电感器)而论，这些包括一个大多数仅装有一个绕组的铁心。在其他方面，以上关于变压器已经进行的描述基本上也与电抗器有关。应该特别注意，大型电抗器也是油冷的。

本发明的目的在于，提供一种能够消除在这里描述的常规设计的电力变压器/电抗器中的一些缺陷的变压器或电抗器，并且还提供一种在制造这样的变压器/电抗器时使用的方法。

该目的借助于具有权利要求1所限定的特征的一种变压器/电抗器、和借助于一种根据权利要求25所限定的特征用来制造这样一种变压器/电抗器的方法而实现。

根据权利要求1中的第一特征，铁心至少由两段组成。相应方法包括制造包括至少两段的铁心的特征。词句“段”或“分段铁心”指由基本相同的、并排接合在一起以形成铁心的段或部分制造变压器/电抗器的铁心。

用诸段制造的铁心具有多个优点。首先，即使相当大的铁心也基本上能制成环形形状，这种形状提供下面将描述的显著优点。

第二，铁心的较简单缠绕是可能的，因为每段能分别缠绕。

分段铁心的第三个优点在于，在制造期间任何时刻能分解和组装。

从制造观点看来，也能得到许多优点，因为铁心能以模块的形式制造，每个模块包括一个或多个段。这也提供了与运输有关的显著优点，因为铁心能分段运输，并且然后在其使用现场组装。如有必要，绕组也能在现场缠绕。

根据权利要求1中的另一个特征，绕组是可弯曲的，并且包括由一个内半导体层围绕的导电铁心，一个绝缘层围绕着内半导体层并且包括固体材料，及一个外半导体层围绕着绝缘层，所述诸层彼此粘结。根据该方法的另一个特征，所述方法包括把绕组安装到铁心上的步骤，该绕组按照权利要求1限定。

因而，在根据本发明的变压器/电抗器中的绕组，最好具有与现在用于配电的类型的带有固体、挤压绝缘物的电缆相对应的类型，如XLPE电缆或带有EPR绝缘的电缆。这样一种电缆包括由一股或多股部分组成的一个内导体，一个内半导体层围绕着该导体，一个固体绝缘层围绕着内半导体层，及一个外半导体层围绕着绝缘层。这样的电缆是可弯曲的，这在该上下文中是一个重要的性质，因为用于根据本发明的装置的技术，主要基于其中绕组由在装配期间挠曲(或弯曲)的电缆形成的绕组系统。XLPE电缆的柔性通常对于具有30毫米直径的电缆，对应于约20厘米的弯曲半径，而对于具有80毫米直径的电缆，对应于约65厘米的弯曲半径。在本申请中，术语“可弯曲”用来指示对低到四倍电缆直径量级，最好是电缆直径的八至十二倍的弯曲半径而可弯曲的绕组。