变压器和布置变压器的套管的方法
阅读说明：本技术 变压器和布置变压器的套管的方法 (Transformer and method for arranging bushings of a transformer ) 是由 廖威 吴先威 张亚旭 解静 刘欢 朱德虎 周灿文 黄先博 于 2021-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供变压器和布置变压器的套管的方法。一种变压器,包括线圈(20)和用于将所述线圈(20)的引出线引到变压器壳体(30)的外部的套管(10),所述套管(10)基于所述线圈(20)上的电压梯度布置成使得：所述套管(10)的最高电位所在的套管部位和所述线圈(20)的与所述套管(10)的最高电位同电位的线圈部位在空间上对置。本发明实现了变压器的紧凑型设计,可以更有效利用变压器的有限空间,减小变压器的重量和变电站空间占比。(The invention provides a transformer and a method of arranging bushings of a transformer. A transformer comprising a coil (20) and a bushing (10) for leading lead-out wires of the coil (20) to the outside of a transformer housing (30), the bushing (10) being arranged based on a voltage gradient over the coil (20) such that: the bushing region of the bushing (10) at which the highest potential is located and the coil region of the coil (20) at which the highest potential of the bushing (10) is at the same potential are spatially opposite. The invention realizes the compact design of the transformer, can more effectively utilize the limited space of the transformer and reduce the weight of the transformer and the space occupation ratio of a transformer substation.)
技术领域
本发明总体上涉及电气设备的领域，且更具体地，涉及变压器和布置变压器的套管的方法。
背景技术
公知的是，变压器的套管是将变压器内部的高压引线引到变压器壳体外部的部件，变压器的线圈的引出线必须穿过套管，套管使引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用。
在变压器设计中，对变压器的尺寸要求非常严格。在传统变压器中，高电压套管因其电压等级高、绝缘距离要求大等要求，通常采用套管升高座的方式来对套管进行安装，这无法满足客户对变压器尺寸的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种新的变压器和一种布置变压器的套管的方法。本发明实现了变压器的紧凑型设计，可以更有效利用变压器的有限空间，减小变压器的重量和变电站空间占比。
根据本发明的一方面，提供了一种变压器，包括线圈和用于将所述线圈的引出线引到变压器壳体的外部的套管，特别地，所述套管基于所述线圈上的电压梯度布置成使得：所述套管的最高电位所在的套管部位和所述线圈的与所述套管的最高电位同电位的线圈部位在空间上对置。
以这样的方式，实现了将套管尽可能布置在等电位的线圈部件的附近，这可以减小套管的绝缘距离，有效地利用变压器的有限空间。
进一步地，所述套管的最高电位所在的套管部位与所述线圈的所述同电位的线圈部位在竖直方向上位于同一高度。
以这样的方式，可以实现进一步减小套管的绝缘距离，更加有效地利用变压器的有限空间。
进一步地，所述线圈沿着所述线圈的纵向轴线竖直布置，并且所述套管沿着所述套管的纵向轴线竖直布置。
以这样的方式，合理布置所述线圈和所述套管的方向，在满足所需绝缘要求的同时，有效地利用变压器的有限空间。
进一步地，所述套管包括主体部分、与所述主体部分连接的安装法兰以及位于所述主体部分一端的均压球，所述套管利用所述安装法兰而安装在所述变压器壳体的顶部的安装座上，其中，在安装状态下，所述主体部分和所述均压球位于所述变压器壳体的侧壁与所述线圈中的铁芯之间的空间中。
以这样的方式，合理布置所述套管的各个部位相对于所述变压器壳体的位置，在满足所需绝缘要求的同时，有效地利用变压器的有限空间。
进一步地，所述均压球在竖直方向上的中心平面所在的高度与所述线圈在竖直方向上的顶表面所在的高度是同一高度；或者所述均压球的底表面所在的高度与所述线圈在竖直方向上的顶表面所在的高度是同一高度。
以这样的方式，可以在满足所需绝缘要求的同时，有效地利用变压器的有限空间。
进一步地，所述套管部位与所述线圈部位之间的第一最短距离是30cm至50cm。
以这样的方式，可以在满足所需绝缘要求的同时，显著减小所述套管部位与所述线圈部位之间的距离，进而节省变压器内的有限空间。
进一步地，所述套管部位与所述变压器壳体的侧壁的第二最短距离是180cm至210cm。
以这样的方式，可以在满足所需绝缘要求的同时，节省变压器内的有限空间。
进一步地，所述线圈是最外层线圈，在该最外层线圈的径向内部还设置有另外的内层线圈。
以这样的方式，通过对与最外层线圈的引出线对应的套管的位置进行合理布局，可以在满足所需绝缘要求的同时，节省变压器内的有限空间。
进一步地，所述变压器壳体的顶部的所述安装座设置有一个凹入的安装槽，所述套管的所述安装法兰嵌入至所述安装槽中。
以这样的方式，合理利用变压器的有限空间，实现了变压器的紧凑型设计。
根据本发明的又一方面，提供了一种布置变压器的套管的方法，特别地，所述方法包括以下步骤：设置线圈，并且确定所述线圈的各部位的电位；设置用于将所述线圈的引出线引到变压器壳体的外部的套管，并确定所述套管上的最高电位；以及基于所述线圈上的电压梯度，将所述套管布置成使得：所述套管的最高电位所在的套管部位和所述线圈的与所述套管的最高电位同电位的线圈部位在空间上对置。
本发明的布置变压器的套管的方法通过先确定线圈的各部位的电位，确定线圈中与相关的套管相同电位部位，然后将套管尽可能布置在与线圈等电位的位置中，从而使得套管与线圈的距离可以很小。
综上所述，本发明的变压器和布置变压器的套管的方法至少实现了如下有益技术效果：在保证变压器的套管的绝缘距离的同时，实现了变压器的紧凑型设计，可以更有效利用变压器的有限空间，减小变压器的重量和变电站空间占比。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的变压器的局部剖开的示意图。
图2是图1中的变压器的线圈的电压梯度分布的示意图。
图3是图1中的套管的电压梯度分布的示意图。
其中，附图标记如下：
10、套管；
11、主体部分；
12、安装法兰；
13、均压球；
14、瓷管；
15、套管吊环；
20、线圈；
21、顶表面；
30、变压器壳体；
31、安装座；
32、组装部件；
33、顶部；
40、内层线圈；
50、铁芯；
L1、套管的纵向轴线；
L2、线圈的纵向轴线；
Um、最高电位；
Ur、中间电位；
N、中性点；
D’、第一最短距离；
D、第二最短距离。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下通过实施例对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。
首先参照图1，图1是根据本发明的一个示例性实施方式的变压器的局部剖开的示意图。图1中的变压器包括线圈20和用于将线圈20的引出线引到变压器壳体30的外部的套管10。
从图1可看出(可同时参考图3)，套管10包括主体部分11、与主体部分11连接的安装法兰12以及位于主体部分11一端的均压球13，套管10利用安装法兰12而安装在变压器壳体30的顶部33的安装座31上，其中，在安装状态下，主体部分11和均压球13位于变压器壳体30的侧壁与线圈20中的铁芯50之间的空间中。变压器壳体30的顶部33的安装座31设置有一个凹入的安装槽，套管10的安装法兰12嵌入至安装槽中。图1中还示出了将变压器壳体30的顶部33与侧壁安装在一起的组装部件32。此外，图1中还示出了套管10的瓷管14和套管吊环15，但是由于这些部件与本发明所要改进的方面不相关，因此对这些部件不进行详细论述，以免造成混淆。
本领域的技术人员可以理解是的，线圈20的引出线(未示出)是通过均压球13的底部被引入到套管10内，从而该引出线被引到变压器壳体30的外部，以供使用。本发明的一个重要方面在于，套管10基于线圈20上的电压梯度布置成使得：套管10的最高电位所在的套管部位和线圈20的与套管10的最高电位同电位的线圈部位在空间上对置，即二者在空间上的位置是相对的，可称为等电位布置，因此套管10与线圈20之间的绝缘距离可以很小。对此方面，下面参照本申请的图2和图3进行详细说明。
图2是图1中的变压器的线圈20的电压梯度分布的示意图，并且图3是图1中的套管10的电压梯度分布的示意图。
从图2可以看出，该线圈20具有从最高电位Um至中性点N的电压梯度，即电压降，最高电位Um位于线圈20的顶部，而中性点N位于线圈20的底部。此外，图中的Ur表示一个中间电位，它表示一个非特定值，是表示电压降的一个中间取值。
从图3可以看出，套管10在均压球13处具有最高电位Um。由于线圈20的引出线(未示出)是通过均压球13的底部被引入到套管10内，因此均压球13与线圈20的顶部的电位差非常小，在某种程度上可以忽略该电位差。因此，所述均压球13与线圈20之间的第一最短距离D’(参见图1)可以很小，该第一最短距离只需要满足变压器的相关部件的机械操作空间的需求即可，例如满足套管的安装操作需求等。第一最短距离D’例如是20cm至70cm，优选地是40cm至50cm，例如是45cm。
从上述内容可知，线圈20的最高电位Um位于线圈20的顶部，而套管10的最高电位Um在均压球13位置处。因此，在本实施方式中，套管10的顶部与均压球13基本上位于同一竖直高度范围内。
此外，参照图1，线圈20沿着线圈20的纵向轴线L2竖直布置，并且套管10沿着套管10的纵向轴线L1竖直布置，显然地，线圈的纵向轴线L2和套管的纵向轴线L1二者是平行的。当然，如果因设计需要，二者的方向可以适当进行调整。
在图1的实施方式中，均压球13为柱状，该均压球13在竖直方向上的中心平面所在的高度与线圈20在竖直方向上的顶表面21所在的高度基本上是同一高度。经测试证明，当满足这种高度设置时，能够确保均压球13的电位与线圈20的顶表面21的电位基本是同电位，从而使得上述第一最短距离D’尽可能小，进而能够减小变压器的整体高度尺寸。可替代地，套管10也可以被布置成使得：均压球13的底表面所在的高度与线圈20的顶表面21所在的高度是同一高度，同样能够实现本发明的设计目的：将套管尽可能布置在等电位线圈的附近，这可以使得上述第一最短距离D’尽可能小，有效地利用变压器的有限空间。
换句话说，根据变压器的具体设计需求，均压球13相对于线圈20的顶表面21的高度可以适当地进行调整，可以小幅度降低或者升高，只要满足二者在空间位置上相对应，实现将套管布置在等电位的线圈部位的附近即可。
请继续参照图1，对于例如电压等级220kV的情况下，均压球13与变压器壳体30的侧壁的第二最短距离D可以是150cm至240cm，优选地是：180cm至210cm，例如是200cm。应说明的是，线圈20是最外层线圈，在该最外层线圈中还可以设置有另外的内层线圈40。由于该最外层线圈包围着内层线圈40，因此，只需要满足套管10的均压球13与线圈20之间的上述等电位布置，即可实现本发明的发明目的，而无需考虑内层线圈的电压。
为了更清楚地理解本发明的方案，下面对布置变压器的套管的方法进行说明，该方法包括以下步骤：设置线圈20，并且确定线圈20的各部位的电位；设置用于将线圈20的引出线引到变压器壳体30的外部的套管10，并确定套管10上的最高电位；以及基于线圈20上的电压梯度，将套管10布置成使得：套管10的最高电位所在的套管部位和线圈20的与套管10的最高电位同电位的线圈部位在空间上对置。通过这种布置方法，使得在保证变压器的套管10的绝缘距离的同时，实现了变压器的紧凑型设计，可以更有效利用变压器的有限空间，减小变压器的重量和变电站空间占比。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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