[发明专利]大电流变压器绝缘套管

说明书

技术领域

本发明涉及一种大电流变压器绝缘套管，其具有一个用于在发电厂变压器上进行固定的固定装置、一个用于贯穿变压器容器外壳的电导体、以及一个围绕该导体导引的电绝缘子。

背景技术

用于发电厂变压器的馈电线是大电流馈线，其设计用于传输与高电压关联的非常大的电流。如果例如一种蒸汽轮机的发电机在21kV至27kV的输出电压下提供600MW至900MW的功率，那么就形成一个18kA至25kA的电流强度，必须对于该电流强度而设计至变压器的馈线。

困难的是，通过这种馈线的电流由于集肤效应而集中在导体的外部区域，使得在该处出现造成显著电流热损耗的非常高的横截面电流。集肤效应描述了这样一种情形：流经一个导体的交流电在该导体内部产生涡流，该涡流与发电机电流方向相反。因为，由交流电感生的磁场在该导体内部感应出比在边缘处更大的涡流，所以由此在导体内部产生的反向电压最大并向该导体边缘逐渐衰减。电流由于导体内部的较大的电抗而基本在边缘流动。在铜导体中，其中电流密度降到因子1/e以下的集肤深度，在50Hz下为约9毫米。因此，位于导体径向外表面下约20毫米以下的导体区域几乎对输电没有贡献。

为了向发电厂变压器馈送大电流，已知的是，将馈线设计为壁厚最大为20毫米的管形导体。这种管形导体可以具有高达1米的直径。不过，为将三相交流电导出的三相穿过发电厂变压器壳体的三根这种管形导体的实施，在电压绝缘方面是昂贵的且在空间需求上是不利的，因此用较细的管形导体构造穿过变压器壳体的绝缘套管。由此导致的导体中的较高电流密度以及与此相联系的较高发热由较昂贵的导体材料和利用变压器油对导体的冷却来至少部分地补偿，以便遵循按照IEC和ANSI标准要求的90°的导体最大许用温度、在较热的个别位置最高至115℃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种小型化的大电流变压器绝缘套管，利用该绝缘套管可以使被输送通过变压器容器壳体的电导体的发热保持较小。

这一技术问题通过本文开头所述类型的大电流变压器绝缘套管解决，其中，电导体具有两个被相互嵌套地导引的管形部分导体。变压器的电流可以由两个部分导体导引，并这样保持每个部分导体内的电流密度，使得部分导体的发热保持在一个期望的范围内。适当的是，以适当措施使两个部分导体的内部电阻相同，使得总电流在不受相应控制的情况下在两个部分导体上均匀分配。该两个部分导体优选在其端部相互连接，使得总电流可以被共同馈送到两个部分导体上，并由两个部分导体共同地输出。

如果两个部分导体同心地设置，那么流经两个部分导体的总电流的均匀分布可以特别简单地实现。由于集肤效应而造成的径向电流集中可以在径向上均匀地分布在两个部分导体上。

在本发明的一种优选设计中，沿着一条电流路径的两个部分导体借助径向交叉而既具有在另一部分导体内部的内部段又具有在另一导体外部的外部段。分别设置在另一部分导体内的部分导体具有比另一部分导体更高的内部电阻。由于两个部分导体在内、外同时延伸，因而这种升高的内部电阻分布在两个部分导体上，因为两个部分导体设有具有升高了的电阻的内部线路。因此可通过简单的方法来实现电流在两个部分导体上的平均分配。电流路径是一条在符合生产条件的电压施加于该导体上时沿着电压梯度的路径。

优选将两个部分导体通过轴向距离相互嵌套地导引，并将交叉设置在轴向距离的中心。以这种方式可以使两个部分导体的内部电阻特别可靠地、与运行条件无关地对称地并从而均匀地分布。在此充分的是，如果交叉的一个范围设置在轴向距离的中心。交叉设置在变压器壳体外是适当的。

部分导体的交叉可以与部分导体的导体横截面的减少相联系，并由此与一个升高的电阻和一个升高的发热相联系。为了克服在该处相对环境升高的发热并将所产生的热量有效地散发到环境中，优选的是，用冷却油环绕冲洗该交叉点。适当的是，冷却油是变压器油。

交叉可以通过对连接导体的布置产生，这些连接导体将部分导体的一个内部段与一个外部段相互连接。这些连接导体可以沿径向方向指向，或者被倾斜于轴向呈X形地导引。如果交叉具有在内部段和外部段之间S形隆起的连接导体，那么就可以简单地制成一种机械稳定且紧凑的交叉。

在本发明的另一种优选实施形式中，在部分导体的内部段之间的轴向距离比部分导体的外部段之间的轴向距离小。可以在较窄的空间里建立交叉，使得具有较小导体横截面的导体距离可以保持较短并且电阻可以保持较小。