【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变压器，尤其涉及一种敞开式干式变压器绝缘设计方法。
技术介绍
1、当下新能源市场与相关技术都在大力发展，其中变压器市场扩大明显，但相应干式变压器技术仍沿用以往较为成熟的浇注工艺，并未有新突破出现，而浇注工艺必然会带来较大的散热问题。当下优化方案大多数采用如专利cn111292929b的设计思路，仅从浇注体外部入手，通过改进散热工艺以解决该问题，而引入或改变外部组件同样会带来可靠性问题，并且浇注材料本身散热差的特性并未从根本解决；于是专利cn106700427b等通过加入氮化硼方式提升浇注材料本身的导热性，但该材料制备难度更高成本也更高，且浇注所带来重量较重的问题依然存在；而非浇注式的设计可以从根本上避免浇注工艺带来的诸多问题，但该领域当前研究较少，且均未通过准确设计空气绝缘距离来进行相应绝缘设计，所以现有非浇注式设计均通过外部添加其他绝缘材料来达到绝缘效果，大多如专利cn102945741b等，高低压绕组先绕制于完整骨架上再通过真空浸渍固定，再安装在切割的磁芯上，扣合磁芯形成完整变压器，但这种方式大幅降低了磁芯本身性能，绕组浸渍后依然存在散热问题；
2、综上，现有干式变压器多使用浇注工艺进行绝缘设计，但普通的环氧树脂浇注材料导热性差、热老化快，且工艺参差度大，浇注过程中一旦出现气泡，极易造成绝缘击穿从而导致匝间短路甚至毁坏整个变压器，对此，现有技术多通过在外部增加额外散热手段进行控温，但引入外部组件会产生体积增大、额外功耗增多等负面影响。
技术实现思路
1
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现。
3、一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，包括以下步骤。
4、s1、利用巴申定律得到所设计敞开式干式变压器应用场景的海拔气压下最大空气击穿强度emax。
5、s2、基于绝缘设计耐压值uj与emax，计算线圈防击穿最小安全距离dmin。
6、dmin=uj/emax。
7、s3、基于高压绕组与磁芯磁柱间的理论空气绝缘距离dz与高压绕组顶、底部与磁芯磁轭的间距d1确定高压绕组选用单层绕线还是双层绕线，进而确定高压绕组与磁芯磁柱间的实际空气绝缘距离dzs；基于高压绕组与低压绕组的水平间距d2与高压绕组与低压绕组间的理论空气绝缘距离dx确定是否在高压骨架外侧增加高压骨架绝缘层，进而确定高压绕组与低压绕组间的实际空气绝缘距离dxs。
8、其中dz=uj/ez，dx=uj/ex，uj为绝缘设计耐压值，基于dmin确定高压绕组与磁芯磁柱之间空气击穿强度ez，基于dmin确定高压绕组与低压绕组之间空气击穿强度ex，基于磁芯窗口高度、高压绕组线径与单层匝数确定d1，基于磁芯窗口宽度确定d2。
9、s4、设计高压绕组与其外侧磁芯磁柱的间距大于dz；设计高压绕组顶、底部与磁芯磁轭的间距等于dzs；设计高压绕组与低压绕组的水平间距等于dxs。
10、优选地，所述敞开式干式变压器包括磁芯、低压骨架、高压骨架、低压绕组、高压绕组、绝缘垫块、接地带。
11、内侧的低压骨架与外侧的高压骨架套装在磁芯的一侧磁柱上，低压骨架与磁柱之间、高压骨架与低压骨架之间均存在特定空气间隙；高压绕组紧密绕制于高压骨架外侧，低压绕组紧密绕制于低压骨架外侧；在上述磁柱与磁芯上磁轭、下磁轭的连接部分的四个面上分别粘接一个绝缘垫块；接地带位于另一侧磁柱与上磁轭的连接部分的外侧曲面上。
12、优选地，确定ez具体包含以下步骤。
13、s311、连接高压发生器至测试线圈。
14、s312、在测试线圈旁边设置测试磁柱。
15、s313、通过高压发生器调节测试电压uc1至uc1max：期间若发生击穿则记录此时uc1、测试线圈与测试磁柱的间距dc并跳转s315，否则执行s314。
16、s314、在保证测试线圈与测试磁柱的间距最小值大于dmin的前提下，逐渐减小测试线圈与测试磁柱的间距，重复s313。
17、s315、ez =uc1/dc。
18、优选地，所述uc1调节区间为从0kv至uc1max，其中uc1max=uj/1.2，若uc1max＞30kv，则取uc1max = 30kv。
19、优选地，所述d1由磁芯窗口高度h、高压绕组线径d与单层匝数n决定：d1=（h-n*d）/2。
20、所述选用单层绕线还是双层绕线的依据为：若d1＞dz，则高压绕组为单层绕线，此时dzs=d1；若d1≤dz，则高压绕组为双层绕线，此时dzs=（h-n1*d）/2。
21、其中内层绕组匝数为n1。
22、优选地，双层绕线法下，若总匝数为奇数，则n1= (n+1)/2；若总匝数为偶数，则n1=n/2+1。
23、优选地，确定ex具体包含以下步骤。
24、s321、连接高压发生器至测试线圈。
25、s322、在测试线圈旁边设置另一测试线圈。
26、s323、通过高压发生器调节测试电压uc2至uc2max：期间若发生击穿则记录此时uc2、两测试线圈的间距dc2并跳转s325，否则执行s324。
27、s324、在保证两测试线圈的间距最小值大于dmin的前提下，逐渐减小两测试线圈的间距，重复s323。
28、s325、ex=uc2/dc2。
29、优选地，所述uc2调节区间为从0kv至uc2max，其中uc2max=uj/1.2，若uc2max＞30kv，则取uc2max = 30kv。
30、优选地，所述d2由磁芯窗口宽度w决定。
31、所述确定是否在高压骨架外侧增加高压骨架绝缘层的依据为：若d2＞dx，则无需在高压骨架外侧增加高压骨架绝缘层，dxs=dx；若d2≤dx，则需在高压骨架外侧增加高压骨架绝缘层，保证dxs*ex+dj*ej＞uj，此时dxs=d2-dj。
32、其中高压骨架绝缘层材料耐压强度为ej，高压骨架绝缘层厚度为dj。
33、本专利技术的有益技术效果：1.利用空气作为绝缘材料，在满足耐压需求的前提下，具有更好的散热性能，可大幅减小外部强制冷却功率，提高变压器整机效率，同时具有良好的绝缘恢复性与环保性，可避免浇注工艺存在问题而造成内部绝缘击穿后整机报废的风险，又避免了大量绝缘材料使用而带来的污染问题；2.可根据不同绝缘与磁芯尺寸需求仅改变空气间距即可快速设计变压器与控制绝缘冗余程度，避免反复开模成本与灌封、浸渍带来的工艺参差问题与散热差、热老化快的问题，杜绝绝缘材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述敞开式干式变压器包括磁芯、低压骨架、高压骨架、低压绕组、高压绕组、绝缘垫块、接地带；
3.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，确定Ez具体包含以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述Uc1调节区间为从0kV至Uc1max，其中Uc1max=Uj/1.2，若Uc1max＞30kV，则取Uc1max = 30kV。
5.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述d1由磁芯窗口高度h、高压绕组线径d与单层匝数n决定：d1=（h-n*d）/2；
6.根据权利要求5所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，双层绕线法下，若总匝数为奇数，则n1= (n+1)/2；若总匝数为偶数，则n1=n/2+1。
7.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，确
8.根据权利要求7所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述Uc2调节区间为从0kV至Uc2max，其中Uc2max=Uj/1.2，若Uc2max＞30kV，则取Uc2max = 30kV。
9.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述d2由磁芯窗口宽度w决定；
...【技术特征摘要】
1.一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述敞开式干式变压器包括磁芯、低压骨架、高压骨架、低压绕组、高压绕组、绝缘垫块、接地带；
3.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，确定ez具体包含以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述uc1调节区间为从0kv至uc1max，其中uc1max=uj/1.2，若uc1max＞30kv，则取uc1max = 30kv。
5.根据权利要求1所述的一种敞开式干式变压器绝缘设计方法，其特征在于，所述d1由磁芯窗口高度h、高...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙铭博，梁雪斌，艾璐，王志超，沈华刚，范建华，王建华，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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