CN105655100A - 一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，包括变压器本体及变压器外壳，变压器本体包括变压器骨架、铁芯体和三相线圈绕组；另外设有处理器、报警***、三个温度传感器、温湿度传感器、三相电流互感器、中性点电流互感器、铁芯电流互感器、局部放电超高频探头及振动传感器，温度传感器、三相电流互感器、中性点电流互感器、铁芯电流互感器及振动传感器均与处理器及变压器本体连接，温湿度传感器及局部放电超高频探头均与处理器及变压器外壳连接，变压器骨架外涂设有防蚀保护层。本发明提供的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，空载损耗小，机械、电气强度高、安全系数高，同时可以对变压器进行实时监测，及时发现隐患故障。

Description

一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种机械、电气强度高，便于实时监控的10kV级环氧树脂浇注干式变压器。
背景技术
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。变压器是发电、供电及用电企业中的重要设备，它在电网中也处于极为关键的地位，是保证电网安全、可靠的运行和人们生产及生活用电极其重要的设备。按冷却方式分为：干式变压器、油浸式变压器等，其中，干式变压器是依靠空气对流进行冷却，简单的说干式变压器就是指铁心和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器，一般用于局部照明、电子线路、机械设备等。变压器的结构及制作的材质直接影响供电的质量和安全。
普通变压器，如CN103177853B公开了电力机车用变压器，不具备监控***，又如CN204834263U公开了一种智能温控干式变压器，仅仅公开了温度检测及控制***，不具备全面的实时监控装置，均不能满足在线监控、终端客户无法发现变压器存在的隐患，无法及时发现干式变压器的各种短路故障、绝缘异常状态和放电性等故障，工作人员只能在干式变压器出现问题后才能做出相应的补救措施，故障维修必须在停电的状态下作业，严重影响了终端的电力应用，也影响了干式变压器的使用寿命。
发明内容
为克服上述现有技术中存在机械、电气强度低，过载能力弱，安全性能低、缺乏实时监控等问题，本发明提供了一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器。
本发明提供的一种kV级环氧树脂浇注智能干式变压器，包括变压器本体及变压器外壳，变压器本体包括变压器骨架、夹设于变压器骨架内的铁芯体和设于铁芯体外的三相线圈绕组；变压器骨架外涂设有防蚀保护层，铁芯体包括三个非晶合金带材卷绕成的竖直设置的心柱及连接三个心柱上下两端的上铁轭、下铁轭；还设有处理器、报警***、三个温度传感器、温湿度传感器、三相电流互感器、中性点电流互感器、铁芯电流互感器、局部放电超高频探头及振动传感器，其中，温度传感器、三相电流互感器、中性点电流互感器、铁芯电流互感器及振动传感器均与处理器及变压器本体连接，温湿度传感器及局部放电超高频探头均与处理器及变压器外壳连接，报警***设于变压器外壳上。
在一些实施方式中，处理器设于变压器外壳内侧，包括：接收单元、与接收单元连接的判断单元，及与判断单元连接的发送单元，处理器为单片机处理器。
在一些实施方式中，温度传感器设于三个低压绕组的上端部，温度传感器包括：温度采集单元、与温度采集单元连接的转换单元，及与转换单元连接的模数转换单元。
在一些实施方式中，温湿度传感器设于变压器外壳内侧，三相电流互感器设于变压器本体的三相低压铜排上，中性点电流互感器设于变压器本体上的中性点铜排上，铁芯电流互感器设于铁芯体的接地片处，局部放电超高频探头设于变压器变压器外壳内，位于变压器本体上方，振动传感器设于骨架一侧。
在一些实施方式中，温湿度传感器包括：温湿采集单元、与温湿采集单元连接的第二转换单元，及与第二转换单元连接的第二模数转换单元。
在一些实施方式中，振动传感器包括：第三采集单元、与第三采集单元连接的第三转换单元，及与第三转换单元连接的第三模数转换单元。
在一些实施方式中，三个温度传感器、温湿度传感器、三相电流互感器、中性点电流互感器、铁芯电流互感器、局部放电超高频探头及振动传感器分别通过无线传输模块与处理器连接，处理器通过电路与报警***连接。
在一些实施方式中，还包括若干冷风机，冷风机设于线圈绕组下方，冷风机与处理器连接。
在一些实施方式中，还包括一显示***，显示***与处理器连接。
在一些实施方式中，防蚀保护层为丙烯酸类聚合物缓蚀阻垢层。
与现有技术相比，本发明提供的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器的有益效果在于：
1、非晶合金带材卷绕成的铁芯体，减小了空载损耗，降低了变压器本身的能源消耗，提高了能源的使用效率，达到了节能的效果；固化后线圈绕组形成坚固的圆筒形整体，使变压器具有机械强度高、电气强度高、过载能力强、局部放电小、散热性能好的特性，同时抗短路、抗雷电冲击水平高，可靠性好；缠绕线圈绕组的玻璃纤维具有自熄特性，不会因短路产生电弧，因此具有阻燃、防爆的特性。
2、线圈不吸潮，加上变压器骨架表面均涂设丙烯酸类聚合物缓蚀阻垢层，因此可在100％相对湿度和其他恶劣环境中运行，间断运行，无需去潮处理，同时，采用丙烯酸类聚合物作为防蚀保护层也不会造成环境污染。
3、设置温度控制***，便于监测线圈绕组温度，中性点电流互感器用于监测三相负载是否平衡，是否有漏电，是否有绝缘损害等情况；铁芯电流互感器用于采集铁芯体接地电流信号；温湿度传感器用于监测变压器变压器外壳内部的变压器工作环境，防止壳体内温度及湿度超出正常范围；局部放电超高频探头可以实时监测及显示局部放电的情况，并设置报警***和显示***，为工作人员判断出故障类型和位置提供依据。
4、本发明提供一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器体积小，占地空间少、重量轻、安装费用低，不需考虑排油池、防火消防设施及备用电源的问题，另外，因不用考虑火灾及***的可能性，因此可分散安装在负荷中心，充分靠近用电点，从而降低线路造价，节省昂贵的低压设备费用。
附图说明
图1为发明提供的一种实施方案的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器设于变压器外壳内的结构示意图；
图2为本发明提供的一种实施方式的一种10kV级环氧树脂浇注智能干式变压器的结构示意图；
图3为图2所示的一种0kV级环氧树脂浇注智能干式变压器中线圈绕组的剖视图；
图4为本发明提供的一种实施方式的一种10kV级环氧树脂浇注智能干式变压器中控制***的结构框图；
图5为图4所示的控制***中处理器的结构示意图；
图6为图4所示的控制***中温度传感器的结构示意图；
图7为图4所示的控制***中温湿度传感器的结构示意图；
图8为图4所示的控制***中振动传感器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示，本发明披露了一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，包括变压器外壳7及变压器本体20，变压器本体20包括变压器骨架1、夹设于变压器骨架1内的铁芯体2和绕设于铁芯体2外的三相线圈绕组3。
如图1所示，变压器外壳7设于变压器本体20外，对变压器本体20做进一步的安全保护。在本发明的此实施方式中，变压器外壳7采用不锈钢或铝合金材料制成。采用不锈钢制成的变压器外壳7的防护等级达到IP20，采用铝合金材料制成的变压器外壳7的防护等级达到IP23，IP20外壳可防止直径大于12mm的固体异物进入，IP23外壳更兼具防止与垂直线60°角以内的水滴流入，因此适用于户外运行。
如图2所示，变压器骨架1包括上夹件101、下夹件102及底座103，上夹件101、下夹件102及底座103表面均涂设防蚀保护层，作为优选的，防蚀保护层采用丙烯酸类聚合物对上夹件101、下夹件102及底座103进行缓蚀阻垢处理。
如图1和图2所示，铁芯体2包括三个非晶合金带材卷绕成的竖直设置的心柱201及连接三个心柱201上下两端的上铁轭、下铁轭，三个心柱201、上铁轭及下铁203轭组成一个躺置的“日”字形。变压器骨架1的上夹件101夹持上铁轭，下夹件102夹持下铁轭，上夹件101及下夹件102分别通过螺栓固定夹紧，上夹件101及下夹件102用于紧固铁芯体2和线圈绕组3，下夹件102固定于底座103上。
如图1所示，作为优选的，上夹件101与线圈绕组3的上端面之间设有若干垫块15，下夹件102与铁芯体2及底座103之间分别垫有橡胶衬垫16，以减轻变压器在运行时的噪音，通过上夹件101、下夹件102的收紧，及若干垫块15将三相线圈绕组3牢牢固定，防止线圈绕组3在上下、左右方向移动，以使铁芯体及线圈绕组3尽量不受到外界机械应力的影响。
如图3所示，每个线圈绕组3均包括高压绕组302及低压绕组301。所述低压绕组301为绕置于铁芯体2的心柱201外的铜线绕组或铜箔绕组，作为优选的，在本发明的此实施方式中，低压绕组301为铜箔绕组；高压绕组301为绕置于低压绕组301外的铜线绕组。线圈绕组3相邻每层间设置玻璃纤维毡绝缘层303，线圈绕组3还包括将每相绕组固化为一体的不加填料的环氧树脂浇注体，使每相绕组形成一个坚固的整体，以使变压器具有机械强度、电气强度高、过载能力强、局部放电小的特性，可靠性好。
上述结构中，缠绕线圈绕组的玻璃纤维具有自熄特性，不会因短路产生电弧，因此具有阻燃、防爆的特性；此构造的线圈不吸潮，且上夹件101、下夹件102及底座103表面均涂设防蚀保护层，因此可在100％相对湿度和其他恶劣环境中运行，间断运行，无需去潮处理；另外，高热下环氧树脂不会产生有毒气体，不污染环境。
如图1和图2所示，每个线圈绕组3均包封有壳体31，所述壳体31上均设有用于引出引线的出线端子311，上夹件101两侧分别设有高压绝缘子1011和低压绝缘子，(低压绝缘端子图中未示出)，线圈绕组3出线经联结组别Dyn11连接后从出线端子311引出，从出线端子311引出的高压绕组的高压引线与高压绝缘子1011连接，低压绕组引出的低压引线与低压绝缘子连接，方便用户接线，高压引线及低压引线均通过绝缘管包裹。在高压侧，高压绕组的分接头312通过接线铜片313调换，方便调压。
如图1所示，作为优选的，变压器本体20的底座103上位于下夹件102一侧处设有冷却风机4，另外设有一处理器501、一温度控制***、一显示***6及一报警***505，温度控制***包括三个温度传感器502。温度传感器502设于变压器最热点即三个低压绕组301上端部，处理器501设于变压器外壳7内，显示***6及报警***505设于变压器外壳7上。如图4所示，三个温度传感器502分别与变压器本体20连接，用于采集低压绕组301温度；三个温度传感器502分别通过无线传输模块504与处理器501连接，无线传输模块504用于将温度传感器502采集的温度传输给处理器501；冷却风机4、显示***6及报警***505与处理器501连接；处理器501根据无线传输模块504传输的温度，将控制信号发送给冷却风机4，控制冷却风机4开闭及功率，冷却风机4根据处理器501的控制信号调整功率，对变压器本体20进行散热；处理器501将无线传输模块504传输的每个低压绕组301温度数据传送给显示***6显示；同时，处理器501根据无线传输模块504传输的温度数据判断出变压器本体20温度变化情况，在检测到变压器本体20对应的温度值达到门限值后，向报警***505发送报警指令，报警***505根据该报警指令进行提示与报警，其中，报警***505的报警方式可以采用蜂鸣和闪光灯的组合的方式、或者二者中任一种方式。通过上述***，温度传感器502实时对变压器本体的温度进行测量，反馈给处理器501，通过处理器501实现对变压器本体温度的控制，若由于过载运行或故障引起变压器绕组温度过高，报警***505发出警报，同时显示***6显示对应的线圈绕组位置及温度值。另外，在采用强迫分冷时，由处理器501根据温度传感器502测得的线圈绕组3的温度高低控制冷却风机4的投入与切除。显示***6与温度传感器502连接，温度传感器502测量线圈绕组3的温度通过显示***6显示，显示***6准确、可靠、如实地反应变压器运行过程中线圈绕组的热点温度，与温度控制***配合使用。
如图1和图4所示，作为优选的，干式变压器还包括：三相电流互感器8、中性点电流互感器9、铁芯电流互感器10、温湿度传感器11及局部放电超高频探头12。如图1所示，三相电流互感器8设置在变压器本体20的三相低压铜排上；中性点电流互感器9设置在变压器本体20上的中性点铜排上，用于监测三相负载是否平衡，是否有漏电，是否有绝缘损害等情况；铁芯电流互感器10设置在变压器本体20的铁芯体接地片处，用于采集铁芯体接地电流信号；温湿度传感器11设置在变压器变压器外壳7内一侧，用于监测变压器变压器外壳7内部的变压器工作环境，防止壳体内温度及湿度超出正常范围；局部放电超高频探头12设置在变压器变压器外壳7内，位于变压器本体20的上方，可以实时监测及显示局部放电的情况。如图4所示，三相电流互感器8、中性点电流互感器9、铁芯电流互感器10、温湿度传感器11及局部放电超高频探头12分别通过无线传输模块504与处理器501连接，处理器501通过电路与显示***6及报警***505连接。无线传输模块504用于将三相电流互感器8、中性点电流互感器9、铁芯电流互感器10、温湿度传感器11及局部放电超高频探头12采集的信息传输给处理器501，处理器501将接受到的信息传送给显示***6显示，同时经对比分析后，在检测到信息值达到门限值后，向报警***505发送报警指令，报警***505根据该报警指令进行提示与报警，其中，报警***505的报警方式可以采用蜂鸣和闪光灯的组合的方式、或者二者中任一种方式。在报警的同时，显示***6显示故障点，为工作人员判断出故障类型和位置提供依据。
如图1和图4所示，作为进一步优选的，干式变压器还包括与连接的振动传感器14，振动传感器14设置在上夹件101一侧，振动传感器14用于监测变压器本体1的振动幅值和振动加速度等数据。如图4所示，振动传感器14通过无线传输模块504与处理器501连接，处理器501通过电路与显示***6及报警***505连接。无线传输模块504用于将振动传感器14采集的信息传输给处理器501，处理器501将接受到的信息传送给显示***6显示，同时经对比分析后，在检测到信息值达到门限值后，向报警***505发送报警指令，报警***505根据该报警指令进行提示与报警，其中，报警***505的报警方式可以采用蜂鸣和闪光灯的组合的方式、或者二者中任一种方式。在报警的同时，显示***6显示故障点，为工作人员判断出故障类型和位置提供依据。
如图4和图5所示，处理器501包括：用于接收各无线传输模块504传输的温度、电流、湿度等信息的接收单元5011、用于根据接收单元5011接收到的信息判断变压器本体20对应的各信息是否达到预设门限值的判断单元5012，及用于当变压器本体20对应的各信息值达到门限值时，发送控制信号的发送单元5013，判断单元5012与接收单元5011连接，发送单元5013与判断单元5012连接。作为一种优选方式，处理器501为单片机处理器。
如图4和图6所示，温度传感器502包括：采集变压器本体20温度的温度采集单元5021，用于将温度采集单元5021采集的温度信息转换为电压信号的转换单元5022，及将转换单元5022转换得到的电压信号进行模数转换，得到电压数字信号的模数转换单元5023，转换单元5022与温度采集单元5021连接，模数转换单元5023与模数转换单元5023连接。
如图4和图7所示，温湿度传感器11包括：采集变压器外壳7内的温度及湿度的的温湿采集单元1101，用于将温湿采集单元1101采集的温度信息转换为电压信号的第二转换单元1102，及将第二转换单元1102转换得到的电压信号进行模数转换的第二模数转换单元1103，第二转换单元1102与温湿采集单元1101连接，第二模数转换单元1103与第二转换单元1102连接。
如图8所示，振动传感器14包括：采集变变压器本体20振动量信息的第三采集单元1401，用于将第三采集单元1401采集的振动量信息转换为电压信号的第三转换单元1402，及将第三转换单元1402转换得到的电压信号进行模数转换的第三模数转换单元1403，第三转换单元1402与第三采集单元1401连接，第三模数转换单元1403与第三转换单元1402连接。
本实施方式中的干式变压器中的还可以与上位机进行联网，实现信息的互联互通以及远程控制。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，包括变压器本体(20)及变压器外壳(7)，所述变压器本体(20)包括变压器骨架(1)、夹设于所述变压器骨架(1)内的铁芯体(2)和设于所述铁芯体(2)外的三相线圈绕组(3)；其特征在于，所述变压器骨架(1)外涂设有防蚀保护层；所述铁芯体(2)包括三个非晶合金带材卷绕成的竖直设置的心柱(201)及连接三个心柱(201)上下两端的上铁轭、下铁轭；
还设有处理器(501)、报警***(505)、三个温度传感器(502)、温湿度传感器(11)、三相电流互感器(8)、中性点电流互感器(9)、铁芯电流互感器(10)、局部放电超高频探头(12)及振动传感器(14)，其中温度传感器(502)、三相电流互感器(8)、中性点电流互感器(9)、铁芯电流互感器(10)及振动传感器(14)均与所述处理器(501)及所述变压器本体(20)连接，所述温湿度传感器(11)及局部放电超高频探头(12)均与所述处理器(501)及所述变压器外壳(7)连接，所述报警***(505)设于所述变压器外壳(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述处理器(501)设于所述变压器外壳(7)内侧，包括：接收单元(5011)、与所述接收单元(5011)连接的判断单元(5012)，及与所述判断单元(5012)连接的发送单元(5013)，所述处理器(501)为单片机处理器。
3.根据权利要求1所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述温度传感器(502)设于三个所述低压绕组(301)的上端部，所述温度传感器(502)包括：温度采集单元(5021)、与所述温度采集单元(5021)连接的转换单元(5022)，及与所述转换单元(5022)连接的模数转换单元(5023)。
4.根据权利要求1所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述温湿度传感器(11)设于所述变压器外壳(7)内侧，所述三相电流互感器(8)设于所述变压器本体(20)的三相低压铜排上，所述中性点电流互感器(9)设于所述变压器本体(20)上的中性点铜排上，所述铁芯电流互感器(10)设于所述铁芯体(2)的接地片处，所述局部放电超高频探头(12)设于所述变压器变压器外壳(7)内，位于所述变压器本体(20)上方，所述振动传感器(14)设于所述骨架(1)一侧。
5.根据权利要求4所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述温湿度传感器(11)包括：温湿采集单元(1101)、与所述温湿采集单元(1101)连接的第二转换单元(1102)，及与所述第二转换单元(1102)连接的第二模数转换单元(1103)。
6.根据权利要求4所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述振动传感器(14)包括：第三采集单元(1401)、与所述第三采集单元(1401)连接的第三转换单元(1402)，及与所述第三转换单元(1402)连接的第三模数转换单元(1403)。
7.根据权利要求2或3或5或6所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述三个温度传感器(502)、所述温湿度传感器(11)、所述三相电流互感器(8)、所述中性点电流互感器(9)、所述铁芯电流互感器(10)、所述局部放电超高频探头(12)及所述振动传感器(14)分别通过无线传输模块(504)与所述处理器(501)连接，所述处理器(501)通过电路与所述报警***(505)连接。
8.根据权利要求7所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，还包括若干冷风机(4)，所述冷风机(4)设于所述线圈绕组(3)下方，所述冷风机(4)与所述处理器(501)连接。
9.根据权利要求7所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，还包括一显示***(6)，所述显示***(6)与所述处理器(501)连接。
10.据权利要求1所述的一种10kV级环氧树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述防蚀保护层为丙烯酸类聚合物缓蚀阻垢层。
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