[發明專利]電變壓器組件

有效

• 申請號: 201080061454.X
• 申請日: 2010-11-18
• 公開（公告）號: CN102812528A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 布魯諾·弗朗哥爾;皮埃爾·庫蒂爾
• 申請（專利權）人: 魁北克水電公司
• 主分類號: H01F41/08
• 分類號: H01F41/08;H01F27/02;H01F27/06;H01F30/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周晨

技術領域

本發明涉及一種電變壓器。更具體地，本發明涉及一種用于在電網中使用的配電變壓器。更為具體地，其還涉及單相和三相配電變壓器。

背景技術

電力以50或60Hz的振蕩頻率被制造、傳輸和分配。變壓器是用于改變電力振蕩電壓和電流的電氣設備。由于該變壓器，產生的電力可以被轉換并在被再次轉換成較低電壓之前在長距離在最少焦耳損失的情況下以高電壓和低電流傳輸。配電變壓器位于電源線的端部以將電壓減少至可使用值。傳統的配電變壓器包括離散的初級和次級導電線圈，導電線圈中的每一個通過卷繞多環路導電體同時在環路之間提供適當的電壓絕緣而制成。初級和次級線圈環繞由鐵磁性合金制成的芯體，以為通過所述線圈的閉環中的循環建立用于磁通的路徑。在振蕩電壓被施加穿過初級線圈的導線時，振蕩電壓通過反向作用導致芯體中的波動磁通，這導致電壓返回穿過次級線圈的引線端子。芯體的鐵磁特性允許通過線圈感應的峰值磁通密度的增加，以便減小線圈環路尺寸，并因此減少變壓器的尺寸。配電變壓器的初級線圈在高電壓側，而次級線圈在低電壓側。多于一個次級線圈可以環繞芯體，以提供多于一個低電壓。

對于大多數負載的家庭和小型工廠，安裝在網格上的大多數配電變壓器是具有從10到200千伏特的大多數負載容量的單相單元。典型的初級電壓具有在5到30千伏之間的范圍，而次級電壓具有從110伏到高達480伏的范圍。線圈和芯體形式交錯組件，并被大致連接在外殼中，該外殼填充有介電油，并且該交錯組件被制備成具有供給通過式套管，用于將線圈的導線(連接到電氣裝置的絕緣導電體)分別電連接到電源線和負載。為清楚的目的，在該文獻中的術語“變壓器核心”表示沒有外殼和附件的線圈和芯體組件。

兩個主要類型的變壓器核心用于產生配電變壓器：外殼型和芯體型。在外殼型設計中，所述芯體中的返回磁通路徑在密閉線圈的外部。這不是用于芯體型設計的情況。單相外殼型配電變壓器具有兩個芯體，該兩個芯體分別圍著單個密閉卷繞裝置的兩個不同管柱纏繞，該單個密閉卷繞裝置包括初級和次級線圈。可選地，單相芯體型變壓器具有兩個卷繞裝置，兩個卷繞裝置分別繞著單個密閉芯體的兩個管柱纏繞。如果配電變壓器具有典型地用于輸出120/240伏的兩個次級線圈，則芯體型設計中的每一個次級線圈都必須被再分并在兩個卷繞裝置中被分配以確保變壓器在不平衡載荷下的正確操作；另外，過分的罐加熱將起因于磁通泄漏。為此要求制造額外的連接，以使來自組成每一個次級線圈的子線圈的引線端子串聯連接。外殼型變壓器可以與非再分次級線圈正確地操作。然而，再分次級線圈對于各個120伏電路提供了平衡阻抗，因此產生較好的電壓調節，在并聯連接時在次級線圈中產生最小循環電流，以為三相分配電壓的一個相供電，并相對雷電沖擊提供更大的線圈可靠性。許多制造商在它們的外殼型配電變壓器中制造非再分次級線圈，以避免對額外連接的需要，這種額外連接要求大量導線，該大量導線明顯增加了線圈的徑向建造，而該額外連接通常存在于較大罐的要求。由于制造這些連接是手動完成的，所以人們相信可以通過避免這些連接而增加可靠性，這也降低了變壓器成本，同時仍然提供可接受的電壓調節和循環電流特征。

用于制造線圈的導電材料的選擇被限制成銅和鋁。銅比鋁更導電但是比鋁更重。使用的大多數絕緣材料是油、牛皮紙或芳香族聚酰胺紙、硬紙板、紙板、清漆、樹脂環氧樹脂或加強環氧樹脂。具有更多可用于制造芯體的磁性材料的選擇。兩種家族類型的鐵磁性合金主要用于制造配電變壓器芯體：顆粒定向硅鋼和無定型鋼。其它合金也可用，但是不具備成本效應并且不是用于制造電動機，高頻芯體的目標。

顆粒定向硅鋼是在多個中斷步驟中形成的結晶性合金，這些步驟包括鑄造、退火、淬火、軋制、脫碳和涂敷，這些結晶性合金變成具有從0.23到0.35毫米的厚度的片材并具有不同等級。它們的晶粒在片材中被定向以便提供平行于軋制方向方向的單軸磁各向異性。單軸各向異性降低變壓器勵磁電流和芯體耗損。片材必須因此被定位在變壓器芯體內以具有遵循感應磁通的循環通道的被軋制方向。在被使用之前，為了減輕施加的彎曲應力(該彎曲應力削弱磁性)以及為了維持形狀，硅鋼板必須以他們將作為芯體的形式受熱。鋼的加熱通過使預先形成的芯體在爐中在800度C以上的溫度下成批長時間地退火而被大致執行。