一种干式高频变压器的制作方法

本实用新型属于干式变压器技术领域，具体涉及一种绝缘性能良好、变压器局部放电量小的干式高频变压器。

背景技术：

电力电子变压器(Power Electronic Transformer，简称PET)是一种新型变压器，其通过电力电子器件和电力电子变换技术进行能量的转换与控制。相较于传统变压器而言，电力电子变压器体积更小、重量更轻，具有节材和节能的优势。电力电子变压器在智能电网中具有广阔的应用前景，其不仅能够为微网、分布式能源和可再生能源提供柔性接入方案；还可以保证电力系统的电能质量，充分满足电力用户对供电可靠性、安全性、灵活性和经济性的需求；并且能够实现多端口交直流供电。

高频变压器是PET的核心器件，主要起隔离、变压和传输功率的作用。高频变压器由磁芯和缠绕于磁芯上的初级绕组与次级绕组构成，利用电磁感应原理，匝数不同的初级绕组与次级绕组的电压不同，从而实现电压的转换。应用于PET中的高频变压器必须采用干式绝缘技术来实现无油化设计、从而提升PET的整体可靠性。现有技术中的干式绝缘往往通过环氧树脂浇注来实现。

中国专利文献CN105810418A提供了一种高频变压器的绝缘结构，其通过在设置有绝缘层的铁芯外进行低、高压绕组的同心绕制，并在低压绕组和高压绕组中间，以及高压绕组和外壳之间浇注环氧树脂绝缘层，得到了高压高频变压器。该技术在制备变压器时，将环氧树脂浇注入预留的空隙中，然后再将其固化。然而，环氧树脂在固化时，会发生一定的收缩，这就使得高频变压器内部的不同介质之间的界面出现裂纹和气隙，发生沿面放电，从而导致干式绝缘结构的绝缘性能下降、变压器内局部放电量增大；甚至会在变压器长期运行时引起绝缘击穿、造成高低压侧短路而带来严重的安全事故。

可见，现有技术中仅由环氧树脂组成的干式绝缘结构并不能满足高频变压器的长期运行可靠性需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中仅由环氧树脂组成的干式绝缘结构并不能满足高频变压器的长期运行可靠性需求的问题，进而提供一种具有新型绕组结构的高频干式变压器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种干式高频变压器，包括，由内至外依次套设的磁芯、第一绝缘层、低压铜线圈、第二绝缘层、高压铜线圈和第三绝缘层，还包括过渡层，所述过渡层为设置于所述第一绝缘层与所述低压铜线圈之间的弹性绝缘层；和/或

所述过渡层为设置于所述低压铜线圈与所述第二绝缘层之间的第一静电屏蔽层；和/或

所述过渡层为设置于所述第二绝缘层与所述高压铜线圈之间的第二静电屏蔽层；和/或

所述过渡层为设置于所述高压铜线圈与所述第三绝缘层之间的第三静电屏蔽层。

所述第一绝缘层、所述第二绝缘层、所述第三绝缘层以及所述过渡层均为筒状结构，并同心套设于所述磁芯外。

还包括第四绝缘层，所述第四绝缘层设置于所述第二绝缘层与所述高压铜线圈之间，用于对所述高压铜线圈起固定和支撑作用。

所述第四绝缘层与所述高压铜线圈同心设置。

所述第四绝缘层的外壁上涂覆半导体漆，和/或覆盖半导体皱纹纸。

所述弹性绝缘层由硅橡胶制得。

所述静电屏蔽材料为半导体皱纹纸和/或半导体自粘带。

所述第一绝缘层的材质为环氧树脂。

所述第二绝缘层的材质为环氧树脂。

所述第四绝缘层的材质包括环氧树脂和增强纤维。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型提供的干式高频变压器，内部的局部放电量小，能够长期稳定的运行，有效避免绝缘击穿造成的高低压侧短路的安全隐患，提高了高频变压器的使用寿命，对提升电力电子变压器装置的长期运行可靠性具有重要意义。本实用新型通过在线圈与绝缘层之间设置能够起到缓冲作用的过渡层，实现了绝缘层与线圈之间的紧密衔接，有效避免了现有技术中绝缘层与线圈之间存在的间隙和裂缝现象，从而成功解决了变压器内部不同材质之间界面的沿面放电问题，大大提高了高频变压器的长期运行可靠性。本实用新型提供的绕组结构，还可以根据工程需要和产品需求增设第四过渡层，该第四过渡层能够对高压绕组中的线圈起到固定和支撑作用，也更便于线圈的缠绕。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的干式高频变压器中绕组结构的示意图。

上述附图中的附图标记说明如下：

1-第一绝缘层；2-弹性绝缘层；3-低压铜线圈；4-第一屏蔽层；5-第二绝缘层；6-第四绝缘层；7-第二静电屏蔽层；8-高压铜线圈；9-第三静电屏蔽层；10-第三绝缘层。

具体实施方式：

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

本实施例提供的干式高频变压器，其结构如图1所示。该干式高频变压器包括磁芯、第一绝缘层、低压铜线圈、第二绝缘层、高压铜线圈和第三绝缘层，其中，在第一绝缘层与低压铜线圈之间还设置有弹性绝缘层，在低压铜线圈与第二绝缘层之间、第二绝缘层与高压铜线圈之间和高压铜线圈与第三绝缘层之间还分别设置了第一静电屏蔽层、第二静电屏蔽层和第三静电屏蔽层，并且在第二绝缘层与第二静电屏蔽层之间还设置有第四绝缘层。

本实施例采用铁芯作为磁芯，采用硅橡胶板作为弹性绝缘层的材质，采用半导体皱纹纸作为第一、第二和第三静电屏蔽层的材质，采用环氧树脂作为第一、第二和第三绝缘层的材质，采用环氧树脂和增强纤维制得的高压绝缘筒作为第四绝缘层，该绝缘筒接口处采用半导体皱纹纸进行包裹固定。该低压绕组和高压绕组的线圈均接有引线，第一静电屏蔽层接地。

当然，作为本实施例的一种替代方式，也可以采用半导体自粘带来代替半导体皱纹纸。并且根据工程上的需要和产品需求还可以将高压绝缘筒省去，

作为本实施例的一种优选方式，还可以在所述高压绝缘筒外部刷涂半导体漆并包裹半导体皱纹纸。

上述图1仅为本实施例提供的高频变压器的绕组结构的示意图，并未画出高频变压器中所有的组件，并且在实际生产中，低压绕组与高压绕组的线圈的相对缠绕位置是根据工程需要和产品需求设计的，图1并未给出准确的缠绕情况。

对比例

本对比例提供了一种干式高频变压器，由低压绕组和高压绕组共同组成，二者与磁芯同心设置。自铁芯起由内至外依次包括绝缘层一、低压绕组线圈、绝缘层二、高压绕组线圈、绝缘层三。该低压绕组和高压绕组的线圈均接有引线。

本对比例中采用采用环氧树脂作为绝缘层一、绝缘层二和绝缘层三，采用铜箔作为绕组线圈。

实验例

本实验例对实施例和对比例提供的干式高频变压器进行局部放电量的测量，测量方法为：

分别将实施例和对比例中的所有高压绕组的接线端子连接在一起施加电压，并将低压绕组与铁芯接地，施加电压的从0kv上升到18kV，持续30s，然后再降至13kV，并持续3min。测量此过程中的局部放电量，然后将施加电压降回至0kV，试验结束。

测量结果如下：对比例中的高频变压器的局部放电测试水平为1781pc，而实施例所提供的高频变压器的局部放电测试结果为21.21pc，此测试条件下，测试背景的局部放电量为20pc，可见，将背景的局部放电量作为空白对照，则本申请中实施例所提供的高频变压器局部放电趋近于0，绝缘效果得到极大改善。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。