变压器绕组以及构建变压器绕组的方法与流程

本发明涉及变压器领域，尤其涉及一种变压器绕组以及构建变压器绕组的方法。

背景技术：

1、中压高频变压器相对于其可取代的常规大体积工频变压器具有更高的功率密度、效能以及更轻的重量，例如，对于一种50hz的100kw的变压器，当其频率提升至20khz时，其体积可以缩小至原来的百分之一(达到立方分米级)，功率密度提高一百倍左右，效率也将略有提升，这些优势使其在中压功率转换系统的市场中具有很好的前景。但是伴随着变压器功率密度的提高以及尺寸的缩小，其可靠性问题也更加突出，存在使用寿命大幅降低的问题。由于中压变压器是系统的核心部件，承受着系统几乎全部绝缘应力，当其功率密度提升百倍，高压绕组与低压绕组之间却因整体尺寸的缩小无法形成空气闪距而必须使用接地屏蔽层时，使得高压绕组的接线端子处产生的电应力激增，其绝缘层更容易发生因局部放电而导致的电老化失效，最终成为导致变压器长期失效的主要因素。因此需要对变压器的绝缘层电应力施加控制，以降低局部放电的发生，提高变压器的使用寿命。

技术实现思路

1、基于现有技术的上述问题，本发明提供一种变压器绕组，其包括出线端，所述出线端包括：

2、所述变压器绕组的绕组导体的引出线；

3、绝缘层，包覆所述引出线；

4、接地屏蔽层，覆盖所述绝缘层的靠近所述绕组导体的一侧；以及

5、应力缓释材料层，其为半导电材料，覆盖所述绝缘层的远离所述绕组导体的一侧，并且与所述接地屏蔽层电气连接；

6、其中，所述应力缓释材料层与所述绝缘层阻抗匹配。

7、在一个实施例中，所述应力缓释材料层的材料为非线性电阻材料、高介电材料或中阻半导电材料。

8、在一个实施例中，所述应力缓释材料层的材料为非线性电阻材料，所述非线性电阻材料的特征电导率范围为10-12-10-8s/m，非线性系数范围为1-15mm/kv。

9、在一个实施例中，所述应力缓释材料层的材料为高介电材料，其介电常数范围为20-30。

10、在一个实施例中，所述应力缓释材料层的材料为中阻半导电材料，所述中阻半导电材料的电导率范围为10-8-10-5s/m。

11、在一个实施例中，所述应力缓释材料层与所述接地屏蔽层搭接。

12、在一个实施例中，所述搭接的长度不少于5mm。

13、在一个实施例中，所述出线端还包括绝缘胶带，其束缚在所述应力缓释材料层的远离绕组导体的端部，用于固定所述应力缓释材料层。

14、在一个实施例中，所述出线端还包括保护层，其包覆于所述出线端的最外侧。

15、在一个实施例中，所述保护层具有伞裙结构。

16、在一个实施例中，所述保护层为绝缘带或冷缩保护套。

17、在一个实施例中，所述应力缓释材料层是应力缓释带材或应力缓释涂层。

18、本发明还提供一种构建上述变压器绕组的方法，所述方法包括：

19、基于设计电压下的最小爬电距离确定出线端最小长度；

20、基于有限元分析方法，基于应力缓释材料层的特征电导率，非线性系数，介电常数，厚度，以及绝缘层厚度，获得不同应力缓释材料层长度下的出线端的沿面电场强度分布；

21、获得应力缓释材料层的最短长度，使得出线端的沿面电场强度小于上限阈值。

22、本发明中的变压器绕组以及构建变压器绕组的方法，其在出线端接地屏蔽层处电连接应力缓释材料层，使得出线端外表面的沿面电位变化更慢，沿面电场强度更小，从而能够减小电场畸变。应力缓释材料在使用时可以直接包绕或涂刷到绝缘层表面，无需配合复杂的几何结构，同时功率密度损失较少。

技术特征：

1.一种变压器绕组，其包括出线端，所述出线端包括：

2.根据权利要求1所述的变压器绕组，其中，所述应力缓释材料层的材料为非线性电阻材料、高介电材料或中阻半导电材料。

3.根据权利要求2所述的变压器绕组，其中，所述应力缓释材料层的材料为非线性电阻材料，所述非线性电阻材料的特征电导率范围为10-12-10-8s/m，非线性系数范围为1-15mm/kv。

4.根据权利要求2所述的变压器绕组，其中，所述应力缓释材料层的材料为高介电材料，其介电常数范围为20-30。

5.根据权利要求2所述的变压器绕组，其中，所述应力缓释材料层的材料为中阻半导电材料，所述中阻半导电材料的电导率范围为10-8-10-5s/m。

6.根据权利要求1所述的变压器绕组，其中，所述应力缓释材料层与所述接地屏蔽层搭接。

7.根据权利要求6所述的变压器绕组，其中，所述搭接的长度不少于5mm。

8.根据权利要求1所述的变压器绕组，其中，所述出线端还包括绝缘胶带，其束缚在所述应力缓释材料层的远离绕组导体的端部，用于固定所述应力缓释材料层。

9.根据权利要求1或8所述的变压器绕组，其中，所述出线端还包括保护层，其包覆于所述出线端的最外侧。

10.根据权利要求9所述的变压器绕组，其中，所述保护层具有伞裙结构。

11.根据权利要求9所述的变压器绕组，其中，所述保护层为绝缘带或冷缩保护套。

12.根据权利要求1所述的变压器绕组，其中，所述应力缓释材料层是应力缓释带材或应力缓释涂层。

13.一种构建权利要求1-12中任一项所述的变压器绕组的方法，所述方法包括：

技术总结
提供一种变压器绕组以及构建变压器绕组的方法，变压器绕组包括出线端，所述出线端包括：所述变压器绕组的绕组导体的引出线；绝缘层，包覆所述引出线；接地屏蔽层，覆盖所述绝缘层的靠近所述绕组导体的一侧；以及应力缓释材料层，其为半导电材料，覆盖所述绝缘层的远离所述绕组导体的一侧，并且与所述接地屏蔽层电气连接；其中，所述应力缓释材料层与所述绝缘层阻抗匹配。

技术研发人员：于健雄,罗成,段佳杰,王骋
受保护的技术使用者：伊顿智能动力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16