干式变压器的制作方法

1.本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种干式变压器。


背景技术：

2.干式变压器的变压器线圈是由环氧树脂和导体浇注而成的整体，现有的一些干式变压器是通过安装在变压器线圈下方或者外部的风机驱动空气对变压器线圈进行冷却，冷却的媒介是空气，导致冷却效果不好，变压器线圈周围容易温度过高。
3.还有一些干式变压器在线圈内部布置金属导热板或者u型管道，再连接到外部的散热器进行冷却，但变压器线圈内安装金属板会导致变压器线圈的体积更大以及可能因为线圈内部绝缘水平不够导致电气故障。而在变压器线圈内部布置一层或者多层的u型管道，u型管道再连接到外部的散热器的冷却方式也不仅存在类似的问题，而且一旦u型管道出现冷却液泄露问题，变压器线圈将会出现电气故障或者直接报废。综上，现有的干式变压器的变压器线圈利用空气冷却效率低，导致干式变压器散热效果不理想同时基于利用空气散热设计的变压器结构不紧凑。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种干式变压器，以至少部分地解决上述问题。
5.根据本技术实施例的第一方面，本技术实施例提供了一种干式变压器，其包括变压器线圈和线圈冷却部，变压器线圈包括由绕组绕设成的第一线圈和第二线圈，绕组包括导电的线芯和包裹在线芯外的绝缘皮，第一线圈和第二线圈外分别覆盖有固体绝缘层，线圈冷却部包括：冷却液壳体，冷却液壳体具有用于容纳绝缘冷却液的容纳腔，变压器线圈设置在容纳腔内，绝缘冷却液用于与变压器线圈换热；换热器，换热器具有换热流道，换热流道与冷却液壳体的容纳腔连接，以使绝缘冷却液循环至换热流道内时与换热流道外的换热介质换热。
6.可选地，冷却液壳体的顶壁上设置有冷却液出口，冷却液出口和换热器的换热流道之间连接有出口管道，冷却液壳体的底壁上设置有冷却液进口，冷却液进口和换热器的换热流道之间连接有进口管道。
7.可选地，换热器设置于冷却液壳体外，且当绝缘冷却液流动到换热器内的换热流道内时，绝缘冷却液至少与换热器外的绝缘冷却液所在位置处的空气换热，以对绝缘冷却液进行降温，或者，当绝缘冷却液流动到换热器内的换热流道内时，绝缘冷却液至少与换热器内的另一换热流道内的液态换热介质换热，以对绝缘冷却液进行降温。
8.可选地，变压器线圈的上方固定设置有上变压器夹件，换热器固定连接于上变压器夹件，且换热器的至少部分的高度高于冷却液壳体顶壁的高度。
9.可选地，线圈冷却部还包括输送泵，输送泵与冷却液壳体的容纳腔连接，并驱动绝缘冷却液流动。
10.可选地，变压器线圈的轴向上的上端面和/或下端面与冷却液壳体之间设置有绝
缘垫板。
11.可选地，冷却液壳体上设置有至少一个第一套管，第一套管上设置有第一走线通道，第一线圈上连接的第一引出线穿过第一走线通道并与位于冷却液壳体外的第一接线端子连接；和/或，冷却液壳体上设置有至少一个第二套管，第二套管上设置有第二走线通道，第二线圈上连接的第二引出线穿过第二走线通道并与位于冷却液壳体外的第二接线端子连接。
12.可选地，第一线圈套设在第二线圈外，第一套管设置于冷却液壳体的侧壁，和/或，第二套管设置于冷却液壳体的顶壁。
13.可选地，干式变压器包括至少一相变压器线圈，各相变压器线圈与冷却液壳体一一对应，各相变压器线圈均设置在对应的冷却液壳体内。
14.可选地，干式变压器包括多相变压器线圈，至少两相变压器线圈设置在同一冷却液壳体内。
15.该干式变压器的变压器线圈用于实现变压功能，由于在干式变压器工作过程中变压器线圈会产生热量，因此需要将这些热量尽快散出干式变压器，以避免热量累积造成干式变压器内温度过高，从而保证干式变压器运行的安全性和可靠性，且提升其使用寿命，为此，本实施例中的干式变压器除变压器线圈外还包括用于对变压器线圈进行冷却的线圈冷却部。其中，线圈冷却部包括冷却液壳体和换热器，冷却液壳体设置在变压器线圈外，且其具有用于容纳绝缘冷却液的容纳腔。在容纳腔内填充绝缘冷却液后，变压器线圈至少部分浸入绝缘冷却液中，由于绝缘冷却液的传热效率相对于空气的传热效率更高，因此使用绝缘冷却液与变压器线圈进行换热效率更高，可以更快速地对变压器线圈进行冷却。吸收了变压器线圈热量的绝缘冷却液在流动到换热器内时与换热介质(若换热器为风冷换热器则换热介质为空气，或者，若换热器为水冷换热器，则换热介质为水或其他液体换热介质)进行换热，使绝缘冷却液的温度降低，以便绝缘冷却液再循环到冷却液壳体内时可以继续吸收变压器线圈的热量。
16.通过将变压器线圈至少部分浸入绝缘冷却液中的方式不仅充分保证了对变压器线圈的冷却效果，而且由于绝缘冷却液的绝缘能力相对空气的绝缘能力更高，因此可以减小相邻的变压器线圈之间的距离，从而有效缩小干式变压器整体的体积，并保证运行可靠性。
附图说明
17.以下附图仅旨在于对本技术做示意性说明和解释，并不限定本技术的范围。
18.图1示出了根据本技术实施例的一个可选的干式变压器的主视结构示意图；
19.图2示出了根据本技术实施例的该干式变压器的立体结构示意图；
20.图3示出了根据本技术实施例的该干式变压器的俯视结构示意图；
21.图4示出了图3中i-i处的立体结构剖视图；
22.图5示出了根据本技术实施例的另一个可选的干式变压器的主视结构示意图；
23.图6示出了根据本技术实施例的该另一个干式变压器的俯视结构示意图；
24.图7示出了图6中ii-ii处的立体结构剖视图。
25.附图标记：10、冷却液壳体；11、容纳腔；12、顶壁；13、底壁；20、变压器线圈；21、第
一线圈；22、第二线圈；30、换热器；41、出口管道；42、进口管道；50、上变压器夹件；60、输送泵；71、第一套管；72、第二套管；80、储液罐；91、铁芯。
具体实施方式
26.为了使本领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术实施例保护的范围。
27.参照图1-图7，本技术实施例的第一方面提供了一种干式变压器，该干式变压器包括变压器线圈20和线圈冷却部，变压器线圈20包括由绕组绕设成的第一线圈21和第二线圈22，绕组包括导电的线芯和包裹在线芯外的绝缘皮，第一线圈21和第二线圈22外分别覆盖有固体绝缘层，线圈冷却部包括冷却液壳体10和换热器30，冷却液壳体10具有用于容纳绝缘冷却液的容纳腔11，变压器线圈20设置在容纳腔11内，绝缘冷却液用于与变压器线圈20换热；换热器30具有换热流道，换热流道与冷却液壳体10的容纳腔11连接，以使绝缘冷却液循环至换热流道内时与换热流道外的换热介质换热。
28.干式变压器的变压器线圈20用于实现变压功能，由于在干式变压器工作过程中变压器线圈20会产生热量，因此需要将这些热量尽快散出干式变压器，以避免热量累积造成干式变压器内温度过高，从而保证干式变压器运行的安全性和可靠性，且提升其使用寿命，为此，本实施例中的干式变压器除变压器线圈外还包括用于对变压器线圈20进行冷却的线圈冷却部。其中，线圈冷却部包括冷却液壳体10和换热器30，冷却液壳体10设置在变压器线圈20外，且其具有用于容纳绝缘冷却液的容纳腔11。在容纳腔11内填充绝缘冷却液(图中未示出)后，变压器线圈20至少部分浸入绝缘冷却液中，由于绝缘冷却液的传热效率相对于空气的传热效率更高，因此使用绝缘冷却液与变压器线圈20进行换热效率更高，可以更快速地对变压器线圈20进行冷却。吸收了变压器线圈20热量的绝缘冷却液在流动到换热器30内时与换热介质(若换热器30为风冷换热器则换热介质为空气，或者，若换热器30为水冷换热器，则换热介质为水或其他液体换热介质)进行换热，使绝缘冷却液的温度降低，以便绝缘冷却液再循环到冷却液壳体10内时可以继续吸收变压器线圈20的热量。
29.通过将变压器线圈20至少部分浸入绝缘冷却液中的方式不仅充分保证了对变压器线圈20的冷却效果，而且由于绝缘冷却液的绝缘能力相对空气的绝缘能力更高，因此可以减小相邻的变压器线圈20之间的距离，从而有效缩小干式变压器整体的体积，并保证运行可靠性。
30.下面结合附图对本实施例的干式变压器的结构进行详细说明如下：
31.在本实施例中，干式变压器可以是三相干式变压器，当然在其他实施例中，其也可以是单相变压器，对此不作限制。如图1所示，三相干式变压器包括三组变压器线圈20，也可以称为三相变压器线圈。三组变压器线圈20的上方固定设置有上变压器夹件50，以对其进行固定和限位。
32.在变压器线圈20的辐向(辐向为垂直于变压器线圈20的轴向的方向)上，一相变压器线圈20至少包括2个子线圈(例如，在本实施例中，子线圈可以为第一线圈21和第二线圈22)。每个子线圈在变压器线圈20的轴向上可以分为一段或者多段，对此不作限制。
33.例如，在本实施例中，第一线圈21和第二线圈22均是由绕组绕设而成。绕组包括导电的线芯(其由适当的导体制作)和包裹在线芯外的绝缘皮组成。绝缘皮可以是任何适当的绝缘材料制作，其包裹在线芯外，以产生一定的绝缘和防护效果。
34.对于干式变压器而言，为了保证变压器线圈20的绝缘效果，干式变压器中的第一线圈21和第二线圈22外分别覆盖有固体绝缘层，以达到绝缘效果。固体绝缘层可以是环氧树脂材料包覆在第一线圈21或者第二线圈22外形成的绝缘层。
35.在本实施例中，每组变压器线圈20均包括前述的第一线圈21和第二线圈22，且第一线圈21和第二线圈22外分别包覆有该固体绝缘层，第一线圈21和第二线圈22之间具有间隙，第一线圈21的电压与第二线圈22的电压可以不同或者相同。
36.由于第一线圈21和第二线圈22均设置了固体绝缘层，因此可以实现绝缘防护，以保证安全性。绝缘层的材质和厚度等可以根据干式变压器的工作电压和防护需求确定，本实施例对此不作限制。如前所述，固体绝缘层可以是环氧树脂材质，这种固体绝缘层绝缘效果好、可靠性高，且成本低，易于加工。当然，在其他方式中，固体绝缘层可以是其他适当的、能够绝缘的材质。
37.在一种可行方式中，第一线圈21套设在第二线圈22外，第二线圈22内穿设有铁芯91。为了避让铁芯91，冷却液壳体10的横截面形状为环形，铁芯91穿过该环形的孔。该环形可以是圆环或者是矩形环或者椭圆环等对此不作限制。优选地，冷却液壳体10的横截面形状与第一线圈21和第二线圈22的横截面形状相适配。此外，考虑实际变压器实际使用需求，变压器线圈一般会设置分接档位，用于电压调节。对于分接档位的设置以及连接布置方式，本实例对此不做描述和限制。
38.为了保证安全性和干式变压器的使用寿命，绝缘冷却液可以采用与固体绝缘层不反应的液体，例如，固体绝缘层为环氧树脂时，绝缘冷却液可以是midel 7131天然油脂，或者其他不与环氧树脂产生反应，且能够保证绝缘和冷却的液体。
39.在干式变压器包括一相或一相以上的变压器线圈20时，一种情况中，如图1-图3所示，各相变压器线圈20与冷却液壳体10一一对应，各相变压器线圈20均设置在对应的冷却液壳体10内。这样就实现了针对每相变压器线圈20均设置一个对应的冷却液壳体10，使得变压器线圈20与其所在的冷却液壳体10内的绝缘冷却液进行换热，以保证每个变压器线圈20均可以进行充分冷却。
40.另一种情况中，如图5和图6所示，至少两相变压器线圈20设置在同一冷却液壳体10内。这样至少一个冷却液壳体10内容纳两相或两相以上的变压器线圈20，以节省空间，从而在保证对变压器线圈20进行可靠冷却的情况下进一步减小干式变压器的体积。
41.冷却液壳体10可以采用薄壁金属板材或者非金属材料制成，无论是每相变压器线圈20均具有一个对应的冷却液壳体10，或者是多相变压器线圈20放置在同一冷却液壳体10内，为了进一步提升绝缘效果，变压器线圈20的轴向上的上端面和/或下端面与冷却液壳体10之间设置有绝缘垫板(图中未示出)。这样绝缘垫板既可以实现绝缘功能，又可以对变压器线圈20进行支撑和定位。
42.绝缘垫板的材质可以根据需求确定，只要保证不与绝缘冷却液反应，且能够实现绝缘即可。例如，绝缘垫板的材质可以是环氧树脂或者其他适当的材质。绝缘垫板的形状以及固定在冷却液壳体10上的方式均可以根据需要适当选择，例如，通过螺钉等固定在冷却
液壳体10上，或者粘接在冷却液壳体10上。
43.冷却液壳体10与上变压器夹件50之间可以设置减震支撑板。或者，冷却液壳体10可以直接与上变压器夹件50连接，对此不作限制。
44.为了保证绝缘冷却液的循环，冷却液壳体10的顶壁12上设置有冷却液出口，冷却液出口和换热器30的换热流道之间连接有出口管道41，冷却液壳体10的底壁13上设置有冷却液进口，冷却液进口和换热器30的换热流道之间连接有进口管道42。这样吸收了热量的绝缘冷却液(由于相对未吸收热量的绝缘冷却液重量较轻)会在冷却液壳体10内向冷却液壳体10的顶壁12运动，并从冷却液出口流出，经过出口管道41流动到换热器30内，在换热器30内放热，放热后的绝缘冷却液相对较重，其会从换热器30流出并经过进口管道42流动到冷却液壳体10的下方从位于冷却液壳体10的底壁13上的冷却液进口进入冷却液壳体10内，在冷却液壳体10内吸收变压器线圈20产生的热量，如此循环可以实现对变压器线圈20的持续冷却。这种方式可以充分利用绝缘冷却液在吸收热量后更容易向上运动的特性，在不安装泵的情况下利用变压器线圈20产生的热量使绝缘冷却液在冷却液壳体10和换热器30之间进行循环，既保证了对变压器线圈20的冷却，又减少了能源消耗。
45.当然，为了保证干式变压器运行的安全可靠，需要保证冷却液壳体10、出口管道41、换热器30和进口管道42组成的空间能够满足绝缘冷却液的体积变化需求。
46.在其他实施例中，为了进一步提升对变压器线圈20的冷却效率，线圈冷却部还包括输送泵60，输送泵60与冷却液壳体10的容纳腔11连接，并驱动绝缘冷却液流动。输送泵60可以连接于进口管道42，通过输送泵60工作可以为绝缘冷却液提供动力，从而使其更快地从冷却液壳体10流动到换热器30进行散热，以此提升对变压器线圈20的冷却效率。
47.输送泵60可以是电动泵或者其他适当的泵。为了便于控制绝缘冷却液的流速，输送泵60上可以集成流速表，以更加方便查看。
48.在本实施例中，若换热器30为风冷换热器，则换热介质为空气。这种情况中，换热器30设置于冷却液壳体10外，且当绝缘冷却液流动到换热器30内的换热流道内时，绝缘冷却液至少与换热器30外的绝缘冷却液所在位置处的空气换热，以对绝缘冷却液进行降温。这样可以有效地将变压器线圈20产生的热量带到冷却液壳体10外，从而实现高效地对变压器线圈20进行冷却。
49.或者，若换热器30为液冷换热器，则换热介质为液体换热介质(如水等)。这种情况中，当绝缘冷却液流动到换热器30内的换热流道内时，绝缘冷却液至少与换热器30内的另一换热流道内的液态换热介质换热，以对绝缘冷却液进行降温。这样保证能够对绝缘冷却液进行有效降温，且相较于空气冷却，液态换热介质的冷却效率更高。
50.可选地，为了对换热器30进行可靠固定，可以利用变压器线圈20的上方固定设置的上变压器夹件50对换热器30进行安装和固定。例如，换热器30固定连接于上变压器夹件50，且换热器30的至少部分的高度高于冷却液壳体10顶壁12的高度。这样一方面可以保证对换热器30固定的可靠性，另一方面可以保证冷却液壳体10内的绝缘冷却液的液位高度满足需求。
51.优选地，线圈冷却部还包括储液罐。在本实施例中，储液罐80连接在出口管道41上，其用于容纳绝缘冷却液，并可以保证冷却液壳体10内的液位，使变压器线圈20全部浸入绝缘冷却液中，从而获得最好的冷却效果。为了便于观察液位，在储液罐80上还设置有液位
计，以方便查看。
52.在线圈冷却部工作时，冷却液壳体10内的绝缘冷却液与变压器线圈20换热，吸收变压器线圈20产生的热量，同时在输送泵60的驱动下绝缘冷却液从冷却液壳体10的顶壁12上的冷却液出口流出，经过出口管道41进入换热器30。在换热器30内绝缘冷却液与换热介质换热，从而降温。降温后的绝缘冷却液向下流入进口管道42，再经过冷却液壳体10的底壁13上的冷却液进口进入冷却液壳体10内，如此循环，实现对变压器线圈20的冷却。
53.由于在变压器线圈20外套设了冷却液壳体10，为了保证电力传输的可靠性，冷却液壳体10上设置有至少一个第一套管71，第一套管71上设置有第一走线通道，第一线圈21上连接的第一引出线穿过第一走线通道并与位于冷却液壳体10外的第一接线端子连接。第一套管71在提供第一走线通道供第一引出线穿入或穿出冷却液壳体10的同时还对第一走线通道进行密封，以防止绝缘冷却液从第一走线通道内泄漏。
54.类似地，冷却液壳体10上设置有至少一个第二套管72，第二套管72上设置有第二走线通道，第二线圈22上连接的第二引出线穿过第二走线通道并与位于冷却液壳体10外的第二接线端子连接。第二套管72的作用和工作原理与第一套管71类似，故不再赘述。
55.可选地，由于第一线圈21套设在第二线圈22外，为了保证第一线圈21和第二线圈22均可以与外部的设备电连接，第一套管71设置于冷却液壳体10的侧壁，和/或，第二套管72设置于冷却液壳体10的顶壁12。
56.当然，在其他实施例中，第一套管71可以设置在冷却液壳体10的顶壁12或者底壁13，而第二套管72设置在冷却液壳体10的侧壁，对比不作限制。
57.综上，通过在干式变压器中增加冷却液壳体10，将变压器线圈20其包括第一线圈21和第二线圈22放置在冷却液壳体10内，使得变压器线圈20可以浸入绝缘冷却液中进行冷却。通过第一套管和第二套管可以将第一线圈和第二线圈的引出线引出的冷却液壳体10外，再通过外部电气连接形成所需的连接和接线端子。
58.在对变压器线圈20进行冷却时，为了提高冷却效率，可以安装输送泵，加快绝缘冷却液循环速度，以及采用水冷的换热器30。该干式变压器的线圈冷却部解决了传统的干式变压器通过风机驱动空气对变压器线圈20进行散热存在的散热效率不高、影响干式变压器运行可靠性的问题。同时，由于绝缘冷却液不与变压器线圈20的绝缘层例如为环氧树脂层发生反应、且有一定绝缘能力，而变压器线圈周围的绝缘介质变化会使变压器线圈20的绝缘强度提高，使变压器长期运行更加可靠，而且由于绝缘能力的提升可以适当减小相邻两个变压器线圈20之间的距离，从而减小干式变压器的体积。
59.该干式变压器可以适应不同的电压等级，例如应用在电压等级大于或等于35kv的风电变压器上，有效解决变压器体积、重量、电气距离，以及产品可靠性和经济性等问题。
60.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。