油浸式变压器的制作方法

本发明涉及变压器领域，尤其涉及一种可调压的油浸式变压器。

背景技术：

变压器，是发电厂和变电所的主要设备之一。用于升高电压以便输送电能到用电地区，或用于降低电压适应各级（根据用电需要规划了不同的用电等级）使用。

变压器按绝缘介质可分为干式变压器和油浸式变压器，其中油浸式是以矿物油作为变压器主要绝缘介质和冷却介质，将变压器主体元件浸入装有矿物油的油箱中，在油箱盖顶部引出接线端子的一种箱式变压器，油浸式变压器相对其他种类的变压器，其结构相对简单，造价相对较低，维护成本低，因此应用比较广泛，是现行供电网系统中不可或缺的电气设备。目前配电所的降压变压器领域，10000v变400v的变压器使用较为常见。

由于电网的电压和用电容量随时变化，导致配电变压器的一次侧电压波动很大，进而导致用电侧（也称二次侧）的电压不稳定；电压不稳定会影响用电侧的用电设备的正常工作和使用寿命。

传统的有载调压方法是采用机械有载调压方法是采用机械分接开关，其存在下述问题：1、分接头切换过程中会产生电弧，易导致机械触头烧损；2、采用分接开关响应速度慢；3、调压精度低。

20世纪80、90年代开始，逐渐出现了无触点有载调压装置，其采用晶闸管作为开关器件替代主电路中的交流机械分接开关，并采用微电脑逻辑控制进行调压。该种调压方式可使电路的通/断达到毫秒级，大大缩短了调压的响应速度和调压精度。由于其不存在触点，因此也不会发生机械触头切换产生电弧。

申请号为cn200620108454.1的中国实用新型专利公开了一种无触点无级有载调压变压器，如图1所示，其包括动态电压调节器及dsp智能控制器和主变压器t1，动态电压调节器由依次连接的三相pwm整流器、电容储能器、智能逆变器、正弦波滤波器和串接调压变压器组成，动态电压调节器的串接调压变压器两个输出端与配电网络主变压器t1的一次绕组串联连接，使用动态电压调压器与调压变压器对配电网络的电压进行调整。

然而本发明人在采用上述变压器使用时，发现10000v变400v配电网变压器的一次侧与二次侧之间电压差距较大，在一次侧进行调整后的配电网电压在二次侧中仍然存在较大的波动；此外，由于现有技术中的调压变压器在安装时，往往采用与上述用于变压配电的主变压器共用一个铁芯的结构设计，由于调压变压器与主变压器本身都具有电流和磁场，因此，在二者距离过近时，磁场互相影响，致使电压稳定性受到影响，电能损耗变大。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种能够使调压变压器与主变压器互不影响、提高调整电压精度的调压变压器，解决现有技术油浸式变压器的调压精度低、电能损耗大的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种油浸式变压器，包括箱体，箱体内安装有主铁芯，主铁芯上竖直缠绕有三相y型连接并互感的一次绕组、二次绕组，一次绕组、二次绕组具有顶部接线端、底部接线端，箱体内设有与主铁芯互相垂直的副铁芯，副铁芯横放设置，副铁芯上缠绕有三相互感的调压一次绕组、调压二次绕组；

每一相调压二次绕组的一侧接线端均分别与一相所述的二次绕组的底部接线端串联，调压二次绕组的另一侧接线端向上延伸并穿出箱体顶部后作为低压侧输出端；三相所述的二次绕组的顶部接线端相互电连接并引出一低压中性线；

所述调压一次绕组的两侧接线端通过电线分别外接至设于箱体外的调压电气柜；

所述箱体上方设有用于检测低压侧输出端电压的至少三个电压检测器，所述电压检测器的输出端通过电线连接至调压电气柜；

调压气柜内有调压电路板、用于连接三相所述调压一次绕组的六个插接端，并设有外接电源端用于外接电源；调压电路板上设有具有pwm输出端的控制器、整流桥、全桥式逆变电路和滤波电路，所述外接电源依次连接整流桥、滤波电路和全桥式逆变电路，全桥式逆变电路采用igbt管，igbt管的可控端与控制器的pwm输出端电连接；所述电压检测器的输出端与控制器的输入端电连接。

上述结构中，三相一次绕组和二次绕组分别为油浸式变压器中的三相高压侧绕组和三相低压侧绕组。三相调压一次绕组和调压二次绕组分别为用于调压电压的变压器一次侧、二次侧的三相绕组。由于上述一次绕组和二次绕组均为竖直设置，因此其两个接线端分别位于铁芯的顶部和底部，是为顶部端子和底部端子（也作顶部接线端、底部接线端）。上述调压电气柜为用于安装调压电路的主体部分电路（指除了用于调压互感的调压一次绕组和调压二次绕组外的剩余部分电路）的柜体。

通过上述结构，本发明在低压侧绕组上串联了调压二次绕组，利用调压电路对调压一次绕组进行调压，通过两侧绕组的互感进行变压，间接地调整二次绕组上的电压，进而使低压侧绕组上的电压相应变化。通过直接对低压侧绕组所在线路上的电压进行直接、及时的调压，能够有效提高调压精度、并提高调整电压的响应速度。

并且，上述结构将三相一次绕组、二次绕组所在的主铁芯与三相调压一次绕组、调压二次绕组所在的副铁芯互相垂直设置，使三相一次绕组、二次绕组所产生的感应磁场与三相调压一次绕组、调压二次绕组所产生的感应磁场互相垂直，从而确保两个感应磁场之间不会互相影响，减小在低压侧线路上的调压电压的误差，从而提高调压精度。同时由于主铁芯和副铁芯是相互垂直的，因此各绕组之间存在较远的距离，从而能够克服两两接近的通电绕组之间因为压差产生寄生电容，减少谐振，降低电流畸变。

此外，上述结构将主铁芯和副铁芯是相互垂直，副铁芯与主铁芯的邻近处少，在箱体内分布较为分散，有利于散热，可以避免因距离过近导致温度过高而损坏绕组的情况发生。

本发明进一步设置如下：所述调压电气柜设于箱体未设置散热片的任一侧，副铁芯与调压电气柜同侧设置；调压电气柜通过一绝缘连接件与箱体并排连接并间隔设置，该间隔为电气安全距离。本发明将调压电气与副铁芯同侧设置，能够缩短外接电线的长度，既方便连接，也能够减少电能损耗。且由于调压电气柜独立于箱体设置，因此其能够实现独立散热，能够避免其受到箱体温度影响，保持调压电气柜体内部温度不至于太高。

为便于连线，本发明进一步设置如下：所述箱体的侧壁上设有两排过线孔，每排过线孔数量为三个，过线孔上设有连接线，连接线与过线孔之间密封连接，所述连接线的两端均设有插接头；调压一次绕组的两侧接线端设有与所述插接头配合使用的副插接头。

作为优选，所述连接线与过线孔的密封连接如下：过线孔在箱体内壁一侧的开口呈内凹的弧面形，所述开口的外侧设有至少一圈固定开槽，固定开槽的槽壁上开设有至少二道锯齿状的密封卡槽。所述锯齿状密封卡槽由一与箱体侧壁平行的水平面和一与该水平面形成夹角的斜面组成，斜面靠近固定开槽的底部设置。连接线的中部密封固定连接有或一体成型加工有一弹性密封薄膜，弹性密封薄膜的边沿通过一适配的卡接件卡入固定开槽中。所述弹性密封膜能够覆盖固定开槽。需要在将绕组安装至箱体时或之前，将连接线先穿过过线孔，将弹性密封薄膜与弧形面的开口对合并贴近，再使用卡接件将弹性密封膜的边沿卡入固定开

槽中。在箱体安装完成后注入绝缘油时，弹性密封薄膜在液压的作用下与该开口的弧形面完全贴合，进而实现连接线与箱体之间的密封。

本发明优选结构利用油浸式变压器中的绝缘油所产生的液压与弹性密封薄膜、弧形面开口配合，实现液压密封，如此，只要箱体中存在绝缘油，弹性密封薄膜就会始终与过线孔牢牢密封而不松动，该密封结构稳定、可靠。另外，本发明通过在固定开槽中设置至少两道锯齿状的卡槽，一方面利用锯齿结构实现卡接件的固定，另一方面，也能够起到密封作用，提高过线孔整体的密封效果。

为便于取出卡接件的同时确保密封、卡接固定的效果，作为优选，上述密封卡槽中斜面与水平面的夹角的角度为40~50°。

为降低调压电气柜的温度，本发明进一步设置如下：调压电气柜上设有温度传感器、抽风机，抽风机所在位置的调压电气柜的对侧侧壁上具有用于空气流通的开口；所述温度传感器的输出端与控制器的输入端电连接，抽风机与控制器的输出端电连接。

为降低控制器的处理步骤、降低计算难度，本发明进一步设置如下：所述调压一次绕组和调压二次绕组的匝数比为一比一。

本发明提供调压一次绕组外接电线的另一种出线方式，其在箱体的顶部上设有凸出于箱体的上表面的过线孔，过线孔顶部具有密封盖，其内部充满油液，所述三相调压一次绕组与调压电气柜电连接的电线从密封盖顶部密闭穿出。该结构使外接电线通过箱体的顶部走线，更便于生产、加工和更换线路。

本发明进一步设置如下：所述主铁芯与副铁芯均为三芯立柱式铁芯。

本发明的有益效果如下：

一、通过在低压侧设置调压装置，提高调压精度和调压的响应速度。

二、通过将用于缠绕调压绕组的副铁芯与用于缠绕变压绕组的主铁芯互相垂直，利用磁场互相垂直时互不影响的原理使调压绕组所产生的感应磁场和变压绕组所产生的感应磁场互不影响，减少电压波动、降低电能损耗。

三、通过独立设置的调压电气柜，使箱体与调压电路之间间隔一定距离来确保电气安全，并能够降低变压器箱体温度对调压电气柜的影响。

四、通过特殊设计的密封结构，使外接电线可以直接穿过箱体侧壁连接到调压电气柜的同时防止油液泄露，确保箱体的使用安全。

附图说明

图1为本发明具体实施例的整体俯视示意图。

图2为本发明具体实施例中主、副铁芯位置关系示意图。

图3为本发明具体实施例箱体侧壁结构示意图。

图4为本发明具体实施例过线孔整体示意图。

图5为本发明具体实施例过线孔、电线分离状态剖面示意图。

图6为本发明具体实施例过线孔、电线安装状态剖面示意图。

图7为本发明具体实施例调压电气柜安装示意图。

图8为本发明具体实施例调压电路示意图。

图9为本发明具体实施例工作原理示意图。

附图标记：100—箱体，200—调压电气柜，300—散热片，400—绝缘支架，500—高压接线端，600—主铁芯，700—低压接线端，800—副铁芯；

110—右侧壁，111—过线孔，111a—开口，111b—开孔，111c—固定开槽，120—插槽，121—铰接座一，410—支撑杆，610—一次绕组，611—底部电线一，612—顶部电线一，620—二次绕组，621—顶部电线二，622—底部电线二，630—导电接线杆，631—中性线，810—调压一次绕组，811—顶部电线三，820—调压二次绕组，821—外接电线，821a—弹性薄膜，821a—插接头。

具体实施方式

本发明提供一种油浸式变压器，主体包括箱体100和电气调压柜，图1中箱体100的上、下两侧设置有散热片300，电气调压柜位于箱体100的图1中所示的右侧。箱体100内安装有主铁芯600和副铁芯800、用于变压的三相一次绕组610、二次绕组620以及用于调压的三相调压一次绕组810、调压二次绕组820。主铁芯600和副铁芯800在位置上互相垂直、并且副铁芯800的中心正对主铁芯600，主铁芯600和副铁排列形成如图1中示出的t形。

结合图2所示，一次绕组610、二次绕组620竖直缠绕在主铁芯600上，三相一次绕组610、二次绕组620均为y形连接；三相调压一次绕组810、调压二次绕组820缠绕在副铁芯800上，而副铁芯800为横放设置，使三相一次绕组610、二次绕组620所产生的感应磁场与三相调压一次绕组810、调压二次绕组820所产生的感应磁场互相垂直，从而确保两个感应磁场之间不会互相影响，减小在低压侧线路上的调压电压的误差、提高调压精度。上述绕组于铁芯上的缠绕方式均为同心式结构，该结构为现有技术，本发明中不作赘述。箱体100的顶部还设有三个电压检测器用于检测低压线路中的电压。

调压电气柜200用于安装调压电路板，调压电路板上集成了除三相调压一次绕组810外的其他调压电路。调压电路的具体结构如下：具有pwm输出端的控制器、整流桥、全桥式逆变电路和滤波电路，外接电源依次与接整流桥、滤波电路和全桥式逆变电路，全桥式逆变电路采用igbt管，igbt管的可控端与控制器的pwm输出端电连接。电压检测器的输出端与控制器的输入端电连接。该调压电路为现有技术，不作赘述。

为便于与三相一次绕组610进行插拔连接，调压气柜靠近箱体100的一侧的侧壁上设置有六个插接端，并设有外接电源端用于外接电源。

结合图2、图8、图9所示，本实施例中绕组的接线具体如下：三相一次绕组610和三相二次绕组620、三相调压一次绕组810和三相调压二次绕组820均具有两个接线端，其中三相一次绕组610和的两个接线端通过导线固定在箱体100顶部外侧，用于与高压线路连接。三相二次绕组620具有顶部接线端一和底部接线端一，其三相二次绕组620的顶部接线端一电连接至一导电接线杆630上，并且该端向上延伸并穿出箱体100顶部后作为低压侧接线中性端，其底部接线端一与三相调压二次绕组820朝外的一侧接线端（三相调压一次绕组810、三相调压二次绕组820是横向缠绕的，如图2所示其分别具有位于副铁芯800朝外、朝内一侧接线端）连接，三相调压二次绕组820的朝内的一侧接线端向上延伸并穿出箱体100顶部后作为低压侧输出端用于输出电压。

三相调压一次绕组810的两侧接线端通过电线穿过箱体100的侧壁的后连接到调压电气柜200，并且串联在调压电路中。

调压电路的工作原理如下：电压检测器检测每一相低压侧线路上的电压，并将检测数据传输至调压电路的控制器中，控制器计算得出电压误差，并根据该电压误差值控制其输出到igbt管控制端的pwm，进而控制全桥式逆变电路输出的交流电压的幅值、相位，调压一次绕组810将其两端的电压通过互感方式传递到调压二次绕组820上，调压二次绕组820上的交流电压与二次绕组620（即低压侧）上的电压叠加，以此实现电压的调节。

在上述实施例上，调压一次绕组810的外接电线821的一种出线方式如下：在箱体100的顶部上设有凸出于箱体100的上表面的过线孔111，过线孔111顶部具有密封盖，其内部充满油液。调压一次绕组810的两侧接线端的与调压电气柜200电连接的电线从密封盖顶部密闭穿出。该结构使外接电线821通过箱体100的顶部走线，更便于生产、加工和更换线路。

或者，采用另一种过线方式，在箱体100右侧壁110上直接开设过线孔111，调压一次绕组810的外接电线821从过线孔111中直接穿出至箱体100外侧，该种过线方式缩短了外接电线821的长度，从而降低电能损耗。

如图3所示，箱体100的右侧壁110上设有两排过线孔111，每排过线孔111数量为三个，过线孔111上设有穿设有连接线，连接线与过线孔111之间密封连接，连接线的两端均设有插接头821a。相应地，调压一次绕组810的两侧接线端设有与所述插接头821a配合使用的副插接头821a。

结合图4、5、6所示，连接线与过线孔111的密封连接结构如下：过线孔111开设于在箱体100右侧壁110的朝内一侧，其包括开孔111b、呈内凹弧面形的圆形开口111a和固定开槽111c。其中，开孔111b位于开口111a的正中心，固定开槽111c为槽壁上开设有至少二道锯齿状的环形密封卡槽、其位于开口111a的外圈，固定开槽111c与开口111a的边沿之间间隔一定距离。锯齿状密封卡槽由一与箱体100侧壁平行的水平面和一与该水平面形成夹角的斜面组成，斜面靠近固定开槽111c的底部设置。

如图4示出，连接线的中部密封固定连接有或一体成型加工有一弹性密封薄膜，弹性密封薄膜的边沿并略有盈余。本接线方式下，需要在将绕组安装至箱体100时或之前，先将连接线先穿过过线孔111，将弹性密封薄膜与弧形面的开口111a对合并贴近，再使用卡接件将弹性密封膜的边沿卡入固定开槽111c中。在箱体100安装完成后注入绝缘油时，弹性密封薄膜在液压的作用下与该开口111a的弧形面完全贴合，进而实现连接线与箱体100之间的密封。

如图7所示，调压电气柜200通过一个绝缘支架400可拆卸地安装在图1中箱体100右侧侧壁的外部：箱体100右侧壁110上凸设有开口111a向上的插槽120，在插槽120的下方，与插槽120间隔一定距离处设置有铰接座一121。绝缘支架400为采用绝缘材料，如玻璃纤维增强塑料（也称玻璃钢，国际公认的缩写符号为gfrp或frp）。绝缘支架400包括用于插入上述插槽120中的插接部和用于安装调压电气柜200的主体部分，主体部分为由若干绝缘支杆搭设而成的桁架结构。图7中示出了调压电气柜200的左侧侧壁具有若干凸起，该凸起与绝缘支架400的主体部分顶部的绝缘支杆配合限位，将调压电气柜200固定在绝缘

支架400中。绝缘支架400的底部设有铰接座二，铰接座二与铰接座一121之间通过一绝缘支撑杆410连接，该绝缘支撑杆410用于支撑绝缘支架400的底部，使绝缘支架400更稳定。

若本实施例中绝缘支架400所用材料为上述玻璃纤维增强塑料，则可以先将除顶部的绝缘支杆之外的其他主体部分预先加工为一体，在装配时，通过插接部和绝缘支撑杆410将绝缘支架400固定在箱体100的侧壁上，再将调压电气柜200放入绝缘支架400的主体部分中，再将顶部的绝缘支杆以缠绕连接技术（gfrp的缠绕连接技术为本领域技术人员所常用的技术手段）连接为一体。以缠绕连接技术的绝缘支架400便于加工和拆除，连接处结构稳定、可靠。

若本实施例中绝缘支架400所用材料为其他普通绝缘材料，则顶部的绝缘支杆与主体部分之间可以通过绝缘处理、具有一定绝缘性能的连接螺栓进行固定连接。通过绝缘处理、具有一定绝缘性能的连接螺栓也为本领域技术人员所常用的技术手段。

此外，为进一步提高调压电气柜200的散热性能，可在调压电气柜200柜体内部设置温度传感器、在调压电气柜200的一侧侧壁上设置风扇，并在风扇的对侧侧壁上设置对流孔，以便空气流通。温度传感器、风扇与控制器的使用、连接均为常规技术手段。

综上所述，本发明提供了一种在低压侧进行无触点无级调压的油浸式变压器，其通过在低压侧串联调压变压绕结合电力电子的无级调压技术，实现电网低压侧电压波动的补偿式调节，相应速度快、调压精度高；并通过将副铁芯800与主铁芯600垂直、副铁芯800横放设置，确保两个感应磁场之间不会互相影响，从而降低能耗，适用于低压油浸式变压器调压使用。