绝缘灌封变压器及其高压绕组骨架的制作方法

本实用新型涉及绝缘灌封变压器的结构设计与工艺制造，尤其涉及一种绝缘灌封变压器及其高压绕组骨架。

背景技术：

绝缘灌封变压器是一种特殊结构的干式变压器，主要应用于多种高压设备与高压仪器。

变压器的主要构件是初级绕组、次级绕组、骨架、绝缘结构和铁芯（磁芯）。绝缘灌封的作用是使固体绝缘材料填满绕组、骨架与铁芯之间的空隙，提高变压器在高压工作条件下的绝缘强度。固体绝缘材料的优点是绝缘强度高，主要缺点是绝缘一旦发生损坏，不可恢复。在绝缘灌封变压器绝缘结构中，骨架和灌封材料之间会形成不同材料之间的界面。如果在不同的绝缘材料分子之间形成化学键交联，沿界面的绝缘强度和两种材料中绝缘较弱材料的绝缘强度比，基本相同。但考虑到实际灌封工艺，在大部分产品的生产条件下，灌封材料和其他绝缘材料分子间只是部分形成了化学键，同时因生产环境界面不清洁造成杂质、微小气泡等缺陷，实际材料界面处沿界面的绝缘强度远低于材料的绝缘强度。只要界面不与电场方向垂直，就容易发生沿界面局部放电，引起绝缘不断下降、老化，直至击穿。

常用高压变压器的高压绕组设计经常采用层绕线圈。层绕线圈的优点是匝间电压低，层间电压容易隔离，匝间绝缘、层间绝缘容易解决，骨架结构简单，可以做成直筒形，如图1所示。直筒骨架可以注塑生产，模具和生产成本较低。

直筒骨架在高压变压器里使用广泛。目前的绝缘灌封变压器设计，直筒骨架套在铁芯上，骨架一端与铁芯接触、另一端与次级骨架接触，灌封后绕组与铁芯或次级骨架的绝缘处于灌封材料与骨架之间的界面上，界面长度就是绕组到侧面铁芯的直线距离，如图2所示。因此，采用此种设计的绝缘灌封变压器，只有采用更长的铁芯窗口和更长的骨架，绝缘强度才能保证，造成变压器体积偏大，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述技术问题提供一种绝缘灌封变压器，能够有效增加绝缘界面的绝缘路径，同时节省了材料，在提高变压器的绝缘性能的同时，降低了成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种绝缘灌封变压器，包括：铁芯；两端贯通呈直筒型的高压绕组骨架；以及两端贯通呈直筒型的低压绕组骨架；其中，所述高压绕组骨架和所述低压绕组骨架在同一直线上首尾间隔地对齐排列，所述铁芯穿过绕设有高压绕组的所述高压绕组骨架及绕设有低压绕组的所述低压绕组骨架，并且，所述高压绕组骨架远离所述低压绕组骨架的一端与所述铁芯的一侧间隔设置；进一步地，绕设有高压绕组的所述高压绕组骨架及绕设有低压绕组的所述低压绕组骨架与所述铁芯之间的空隙处灌封绝缘材料形成有绝缘层。

进一步地，所述高压绕组骨架两端分别与所述铁芯及所述低压绕组骨架之间的间距相等。

进一步地，所述高压绕组骨架的壁厚为4mm。

进一步地，所述高压绕组骨架与所述铁芯之间的最小间距为2mm。

进一步地，所述高压绕组到所述高压绕组骨架端面的距离为4mm。

进一步地，所述低压绕组骨架远离所述高压绕组骨架的一端与所述铁芯的另一侧抵接。

进一步地，所述高压绕组骨架为PBT材料制成的骨架。

进一步地，所述低压绕组骨架为PBT材料制成的骨架。

进一步地，形成所述绝缘层的绝缘材料为环氧树脂。

进一步地，所述铁芯外侧通过绝缘外壳包覆。

本实用新型的绝缘灌封变压器及其高压绕组骨架，具有如下有益效果：

在不改变现有变压器整体结构的前提下，仅通过单纯地缩短高压绕组骨架的长度进而使得高压绕组骨架与铁芯之间存在一定间距，增加了高压绕组骨架端面的至少部分可作为绝缘路径，进而有效增大了绝缘界面的绝缘路径。另外，这样节省了材料，在提高变压器的绝缘性能的同时，降低了成本。

附图说明

图1是现有技术高压绕组骨架的结构示意图。

图2是采用图1所示骨架构成的变压器沿A-A方向的剖视结构图。

图3是本实用新型绝缘灌封变压器的剖视结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图3所示，本实用新型提供一种绝缘灌封变压器，包括：铁芯1、高压绕组骨架2以及低压绕组骨架5。

具体的，高压绕组骨架2为两端贯通的直筒型结构，低压绕组骨架5亦为两端贯通的直筒型结构。高压绕组骨架2和低压绕组骨架5在同一直线上首尾间隔地排列且对齐设置，其中对齐指高压绕组骨架2和低压绕组骨架5的中心线（即轴线）处于同一直线上。高压绕组骨架2上绕设有高压绕组3，低压绕组骨架5上绕设有低压绕组6。铁芯1穿过高压绕组骨架2和低压绕组骨架5。其总会难过，高压绕组骨架2远离低压绕组骨架5的一端与铁芯1的一侧间隔设置，并且，在绕设有高压绕组3的高压绕组骨架2及绕设有低压绕组6的低压绕组骨架5与铁芯1之间的空隙处灌封有绝缘材料以形成绝缘层4。

通过将高压绕组骨架2一端与铁芯1间隔一定距离设置，释放出了高压绕组骨架2端面的一部分可以作为绝缘路径，进而有效增大了绝缘界面的绝缘路径。其中，绝缘界面具体指骨架与灌封于该骨架的外壁的绝缘材料之间所形成的界面，绝缘路径具体指绝缘界面的长度。

上述实施例中，低压绕组骨架5远离高压绕组骨架2的一端可以直接与铁芯1的另一侧抵接。铁芯1外侧通常可以通过绝缘外壳7进行包覆，该绝缘外壳7可以为塑胶外壳。另外，绝缘外壳7与铁芯1之间同样灌封绝缘材料形成绝缘层4。

其中，可以将高压绕组骨架2两端分别与铁芯1及低压绕组骨架5之间的间距设置为相等，当然，也可以根据需求设置为不等。

上述实施例中，高压绕组骨架2可以为PBT（Polybutylene terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯）材料制成的骨架。而低压绕组骨架5也可以为PBT材料制成的骨架。而形成绝缘层4的绝缘材料为环氧树脂。

在实际使用中，高压绕组3的工作电压可能高达10kV，在此工作电压等级下，采用PBT材料制成的高压绕组骨架2和采用环氧树脂制成的绝缘层4长期工作的最高工作场强约为10KV/mm，高压绕组骨架2和绝缘层4长期工作的绝缘最小安全厚度是1mm。安全系数（实际绝缘厚度和绝缘介质最小安全厚度之比）通常为4，那么高压绕组骨架2的厚度（具体指壁厚）n=1mm×4=4mm。

进一步地，在灌封绝缘材料的过程中需要防止d位置出现气孔而影响高压绕组骨架2端面所对应的绝缘路径的有效性，其中，d为高压绕组骨架2与铁芯1之间的间距，d的最小值为2mm；并且，d要小于等于(1/2)M，进而M的最小值为4mm，同时，若考虑到界面问题，M还需要大于高压绕组骨架2的厚度n。M为如图2所示的改进前高压绕组骨架2’的绝缘界面的绝缘路径（即高压绕组骨架2’上高压绕组3’到铁芯1’之间的直线距离）。

本实用新型实施例中，在满足上述情况的前提下，如图3所示，可以通过缩短高压绕组骨架2的长度来实现，并满足L1+d=M，L1为高压绕组骨架2上高压绕组3到高压绕组骨架2端面的长度。具体而言，可以选择M=6mm，d=2mm，那么，L1=M-d=6-2=4mm。并选择n=4mm，因而绝缘界面的绝缘路径L=L1+n=4+4=8mm。可见改进后本实用新型的绝缘界面的绝缘路径L=8mm等于改进前现有技术的绝缘界面的绝缘路径M=6mm的1.33倍。

本实用新型的绝缘灌封变压器及其高压绕组骨架，具有如下有益效果：

在不改变现有变压器整体结构的前提下，仅通过单纯地缩短高压绕组骨架2的长度进而使得高压绕组骨架2与铁芯1之间存在一定间距，增加了高压绕组骨架2端面的至少部分可作为绝缘路径，进而有效增大了绝缘界面的绝缘路径。另外，这样节省了材料，在提高变压器的绝缘性能的同时，降低了成本。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。