[发明专利]电力变压器/电抗器

说明书

本发明涉及一种电力变压器/电抗器。

在所有的输配电过程中使用变压器，用以在通常具有不同电压等级的两个或多个电力系统之间交换电力。可以得到功率从VA级到1000MVA级的变压器。电压范围已经升高至当今使用的最高输电电压。利用电磁感应在电力系统之间传输电能。

在输电工程中例如在相位补偿和滤波中还有电抗器作为一种基本元件。

本发明相关的变压器/电抗器属于所谓的电力变压器/电抗器，它们的额定输出从几百KVA到超过1000MVA，额定电压从3-4KV到十分高的输电电压。

通常电力变压器的主要任务是能够在两个或者更多的具有不同电压但具有相同频率的电力系统之间交换电能。

常规的电力变压器/电抗器例如在已由Fredrik Gustavson所著的著作“Elektriska Maskiner”(由The Royal Institute of Technology，Sweden，1996出版)(3-6)-(3-12)页中作了介绍。

常规的电力变压器/电抗器包含一个变压器铁芯(下面简称为铁芯)，它是由通常为按一定取向层叠的硅钢片构成。该铁芯由一些利用磁轭连接起来的铁芯支臂组成。围绕铁芯支臂装有一些绕组，通常称之为初级绕组、次级绕组和调节绕组。在电力变压器中，这些绕组实际上总是按同心结构排列并且沿着铁芯支臂的长度分布。

在例如所谓的壳式变压器或者在环形变压器中有时会遇到其它类型的铁芯结构。在DE 40414中讨论了一些关于铁芯变压器的实例。该铁芯可由常规的可磁化的材料如所述取向的矽钢片和其他可磁化的材料例如铁氧体、非晶材料、多股线材或者金属带构成。正如公知的，在电抗器中可磁化的铁芯不是必须的。

上述绕组虽构成了一个或几个串联的线圈，而线圈却具有很多串联的匝数。单个线圈的匝数通常构成一个几何形状连续的整体，其在物理上与其余的线圈是分开的。

通过US 5036165可以了解一种导体，其中其绝缘层设有半导电的热解的玻璃纤维构成的内层和外层。还公知利用这样一种绝缘层提供在电动机中使用的导体，如在US 5066881中介绍的，其中，半导电的热解的玻璃纤维层与形成为导体的两个平行的杆相接触，以及在定子槽中的绝缘层由一个半导电的热解的玻璃纤维外层所环绕。该热解的玻璃纤维材料据介绍是适宜的，这是由于它即使在浸渍处理之后也保持其电阻率。

部分在线圈/绕组内侧的和部分在线圈/绕组以及其余的金属零件之间的绝缘系统通常是由固体的或基于漆的绝缘体的形式构成，以及在其外侧，绝缘系统由固体纤维素绝缘、液体绝缘，以及还可能由气体形式的绝缘构成。带有绝缘和可能很庞大的零件的绕组按照这种方式占有很大的体积，以及承受在属于变压器的投入使用的电磁元件中及其周围产生的高的电场强度的作用。需要关于绝缘材料的特性的详细的知识，以便预先确定所产生的介电电场强度以及确定尺寸使得将放电的危险降到最小。重要的是，获得一种不改变和不降低绝缘特性的周围环境。

当今占优势的用于常规高压电力变压器/电抗器的外绝缘系统由作为固体绝缘的纤维素材料以及作为液体绝缘的变压器油构成。变压器油是以所谓的石油为基底的。

常规的绝缘系统例如在由Fredrik Gustavson所著的著作“Elektriska Maskiner”(由The Royal Institute of Technology，Sweden，出版1996)(3-9)-(3-11)页上作了介绍。

另外，常规的绝缘系统构成相对复杂，在制造的过程中需要采取特殊的措施，以便利用该绝缘系统的良好的绝缘特性。该系统的水份含量必须很低，以及在绝缘系统中的固相部分需要由周围的油良好的浸渍以便使产生气泡的危险降到最小。在制造过程中，在降落安装到油箱中之前，要对带有绕组的已完工的铁芯进行特殊的干燥处理。再将铁芯下降安装到油箱中和密封之后，在充油之前，要通过特殊的真空处理抽去油箱中的所有空气。除了大范围地使用车间中的资源之外，从整个制造过程中的角度来看这种处理过程是相当耗时的。

环绕变压器的油箱必须按着这样一种方式构成，即其应能承受全真空，因为该处理过程需要将所有的空气抽出达到几乎绝对真空，这要额外增加材料消耗和制造的时间。

此外，每次安装都需要重复真空处理，为了检查要将变压器打开。