CN201011632Y

CN201011632Y - 带有热保护装置的变压器

Info

Publication number: CN201011632Y
Application number: CNU2007200009529U
Authority: CN
Inventors: 赵纯亮; 谭坚文; 张蓉
Original assignee: Chongqing Haifu Hifu Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Haifu Hifu Technology Co Ltd
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2017-01-17

Abstract

本实用新型公开了一种带有热保护装置的变压器，包括线圈绕组、热保护装置，其中，热保护装置串接于初级绕组中，在各次级绕组之间有用于安装所述热保护装置的安装盒，热保护装置可装于安装盒内与各次级绕组可靠接触。本实用新型体积小巧、制作方便、成本低廉，能够为小型变压器提供可靠的热保护，有效地提高了小型变压器的使用寿命。并且，在更换了新的热熔断器之后，该变压器在出现过热情况后能继续使用，从而有效地降低了设备的维护成本。

Description

带有热保护装置的变压器

技术领域

本实用新型涉及一种带有热保护装置的变压器。

背景技术

变压器的预期寿命是由其绝缘介质的老化速度决定的。在变压器运行期间，绕组线圈由于电阻损耗而发热，使其绕圈本身的温度升高，这一现象加速了变压器绝缘的老化。对于使用A级绝缘材料的变压器，温度每增加6℃，绝缘老化速度增加一倍，变压器工作寿命减少一半。当绕组温度超过其绝缘材料容许的最高温度时，绝缘材料将因过热而损坏，从而直接导致变压器的损坏。因此，利用限制绕组温度的保护装置对变压器实施过热保护显得十分重要。

小型变压器由于受体积、重量等因素的限制，不能采用大中型变压器常用的复杂的温度保护和测试方法，小型变压器一般采用熔断器、过电流释放器、热断路器等保护装置进行过热保护。熔断器和过电流释放器的过热保护原理在于通过限制绕组电流的方式来防止绕组温度过高，对于采用这种限制电流的过热保护装置的小型变压器而言，若电流的限制值选择过低，则变压器的过载能力达不到要求，若电流的限制值选择太高，则对于过载情况下的过热保护效果不好。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种体积小、安装简单方便、能可靠地对变压器实施过热保护的变压器。

该带有热保护装置的变压器包括线圈绕组、热保护装置，其中，热保护装置串接于初级绕组中，在各次级绕组之间有用于安装所述热保护装置的安装盒，热保护装置可装于安装盒内与各次级绕组可靠接触。

本实用新型提出的基于热保护装置的变压器过热保护方案具有重大的实用价值。变压器的过热损坏机理在于当温度超过容许值时，线圈间的绝缘层由于温度过高而损坏，导致线圈间发生打火，最终永久性地破坏绝缘层。因此最直接的变压器热保护方案是通过监测变压器线圈或铁芯的温度，从而确保其温度保持在允许的范围内。而由于线圈结构和绝缘本身性能的原因，温度在线圈上的分布是不均匀的，这样绝缘老化速度将取决于绕组上最热点的温度。

本实用新型通过实验方式对变压器因过载和短路导致的过热分布进行了分析。实验时先将热保护装置安装于变压器绕组之间，以保证变压器在实验过程中不被损坏并确定实验的结束时间，分过载和短路两种情况进行，分别对其中一个次级绕组进行过载或短路实验，其余绕组加额定负载，在热保护装置动作后立即对各绕组的阻值进行测量，并根据下式来确定绕组的实际温度：

Δt = \frac{R_{2} - R_{1}}{R_{1}} (234.5 + t_{1}) - (t_{2} - t_{1})

式中：Δt-温升，℃；

R₁-试验开始时绕组的电阻值，Ω；

R₂-试验结束时绕组的电阻值，Ω；

t₁-试验开始时室温，℃；

t₂-试验结束时室温，℃。

实验结果表明，对于小型变压器而言，若变压器处于过载或短路情况下，则相应短路或过载的次级绕组温度最高。因此，只需保证每个次级绕组均处于热保护装置的保护之下，整个变压器即可以得到全面的热保护。为确保该变压器热保护方案的可靠性，对于不同型号的变压器，都可以进行上述实验以确定热保护装置的安装位置。

根据有关学者对变压器绕组温度场的数值计算和实验结果(参阅：郑殿春，刘占磊，张秀丽：绕包干式变压器最热点温升及绝缘老化的探讨，黑龙江电力，2000，22(5)：8-10.)，变压器各级绕组的最高温度点出现在次级绕组的纵向中央处，因此本实用新型中的热保护装置置于安装盒中的位置应为次级绕组的纵向中央处，由于安装盒内的热保护装置的两侧面与安装盒全面接触，因此热保护装置可感知到线圈的最高温度点。

安装盒可采用导热性能好的材料制成，优选的是，安装盒采用的导热性能好的材料为金属材料，进一步优选的是安装盒采用的金属材料为薄铜皮，其截面形状与热保护装置的形状相适应。

热保护装置采用热熔断器，安装盒形状为矩形，其尺寸与热熔断器的截面尺寸相适应。通过将热熔断器串入变压器初级绕组中，利用热熔断器对变压器的绕组线圈和铁芯温度实施监测。当温度超过热熔断器的动作温度(可选择不同动作温度的器件)时，热熔断器即动作(熔断)并切断变压器初级绕组中的电流，从而确保变压器的绕组和铁芯温度不超过允许范围。

热熔断器可选用合金型温度保险丝(热熔断体)，使用时温度保险丝感受环境温度，当温度达到易熔合金的融点时，易熔合金熔化，在特殊树脂的作用下，已熔化的合金迅速收缩成球，从而切断初级绕线圈中的电流。这种温度保险丝具有体积小巧、价格低廉、可靠性高的特点，在正常温度范围下它的额定电流范围为1～25A。

本实用新型中，安装盒可设置有多个，其数量可根据变压器绕组的实际情况而定，其设置原则是须保证在任意绕组发生短路或过载时，均有一个热熔断器与变压器次级绕组的最高温度点接触。

本实用新型体积小巧、制作方便、成本低廉，能够为小型变压器提供可靠的热保护，有效地提高了变压器的使用寿命。并且，在更换了新的热熔断器之后，该变压器能在出现过热情况后继续使用，从而有效地降低了设备的维护成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中变压器绕组的横向截面图

图2为实施例1中变压器绕组的俯视图，图中示出了热熔断器安装于安装盒中的位置

图3为实施例1中变压器绕组接线的电路原理图

图4为本实用新型实施例2中设置有多个安装盒的变压器绕组的横向截面图

图中：1-环形变压器铁芯 2-初级绕组 3-第一次级绕组4-第二次级绕组 5-第-安装盒 6-第一热熔断器 7-第二安装盒 8-第二热熔断器 9-变压器绕组外廓 10-环形变压器11-第三次级绕组 12-第三安装盒 13-第三热熔断器 14-第四安装盒 15-第四热熔断器

具体实施方式

以下结合实施例及附图，对本实用新型作进一步详细叙述。

下面实施例为本实用新型的非限定性实施例。

实施例1：

本实施例中变压器采用环形变压器。将环形变压器铁芯的椭圆长轴方向定义为纵向，短轴方向定义为横向，则图1和图4均为变压器绕组的横向截面图。

如图1、2所示，由于采用环形变压器，因此绕组的截面为左右对称的两个。环形变压器铁芯1上依次绕制有初级绕组2、第一次级绕组3、第二次级绕组4。对于环形变压器铁芯1左右对称的两边，在第一次级绕组3与第二次级绕组4之间分别设置有第一安装盒5和第二安装盒7，第一安装盒5和第二安装盒7的两侧面分别与第一次级绕组3及第二次级绕组4可靠接触，两安装盒位置对称。安装盒内置有热保护装置。

本实施例中，变压器的热保护装置采用热熔断器，热熔断器选用合金型温度保险丝，在正常温度范围下它的额定电流范围为1～25A。如图3所示，热熔断器为两个，即第一热熔断器6和第二热熔断器8，两热熔断器分别串连在环形变压器10的初级绕组中。如图1、2所示，第一热熔断器6和第二热熔断器8分别置于第一安装盒5和第二安装盒7中。

第一安装盒5和第二安装盒7采用薄铜皮制成，其截面形状为与第一热熔断器6及第二热熔断器8的截面相适合的矩形，这样，热熔断器可以方便地插入安装盒中，并且与安装盒可靠接触。

由于变压器各级绕组的最高温度点出现在绕组的纵向中央处，如图2所示，第一热熔断器6和第二热熔断器8分别插入相应安装盒内的深度应保证它们均处于绕组的纵向中央处，以使之能检测到线圈的最高温度。

变压器工作时，由于第一安装盒5的温度与两次级绕组的温度相同，而第一热熔断器6又与第一安装盒5可靠接触，因此第一热熔断器6所感受的温度应与变压器第一次级绕组3和/或第二次级绕组4中的实际温度相同。第二安装盒7和第二热熔断器8位于环形变压器的另外一边，与第一安装盒5和第一热熔断器6对称，其保护机理相同。当变压器绕组温度由于过载或短路而超过易熔合金制成的热熔断器的融点(即热熔断器动作温度值)时，易熔合金熔化，在特殊树脂的作用下，已熔化的合金迅速收缩成球，从而切断初级绕组2中的电流。这样就可以确保当任意一个次级绕组发生短路或者过载时，热熔断器能最迅速地感受到绕组的局部最高温度，从而对变压器绕组实施全面的热保护。

热熔断器动作后即永久损坏，必须更换新的热熔断器，本实用新型线圈间设置的第一安装盒5和第二安装盒7使得热熔断器的更换十分方便，只需将已损坏的热熔断器从安装盒中拔出，将新的热熔断器再插入安装盒中绕组的纵向中央处并重新接线即可。

本实用新型不同于现有技术中采用一次性热熔断器的变压器。现有技术中变压器的热保护装置，一般都是在变压器绕制过程中将热熔断器直接绕压于绕组内部，在变压器制作完成后无法将热熔断器取出，也无法对其进行更换，因此一般不能更换热熔断器。当变压器过热导致热熔断器损坏后，此时变压器的绝缘层不一定发生了损坏，但整个变压器却由于不能更换热熔断器而不能继续使用，造成极大的浪费。而本实用新型变压器的热保护装置，在热熔断器发生动作后，只需更换新的热熔断器并通过耐压测试以确保变压器绝缘层性能完好。由于变压器绝缘层的老化速度是随着温度的升高而加快的，变压器经过了多次的短路或过载之后，其绝缘层的绝缘性能会有一定程度的降低，进行耐压测试的目的是考察和确认变压器在重新投入使用时的绝缘状态。在确定了变压器的绝缘性能良好之后，变压器可继续使用。

实施例2：

如图4所示，本实施例与实施例1不同之处是，在两对称的环形变压器铁芯1上，第二次级绕组4外分别还有第三次级绕组11，第二次级绕组4与第三次级绕组11之间分别设置有第三安装盒12和第四安装盒14，第三安装盒12和第四安装盒14的两侧面分别与第二次级绕组4及第三次级绕组11可靠接触，这样设置的目的是对变压器的第三次级绕组11实施过热保护。

第三安装盒12内有第三热熔断器13，第四安装盒14内有第四热熔断器15。同样，第三热熔断器13和第四热熔断器15分别插入相应安装盒内的深度应保证它们均处于绕组的纵向中央处，以使之能检测到线圈的最高温度。

本实施例中，两对称的三个次级线圈之间各设置有两个安装盒，这样设置的原则是保证在任意绕组发生短路或过载时，均有一个热熔断器与变压器次级绕组的最高温度点接触，从而对变压器绕组实施全面的热保护。

本实施例中的其他结构及使用都与实施例1相同。

Claims

1.一种带有热保护装置的变压器，包括线圈绕组、热保护装置，其特征在于热保护装置串连于初级绕组中，在各次级绕组之间有用于安装所述热保护装置的安装盒，热保护装置可装于安装盒内与各次级绕组可靠接触。

2.根据权利要求1所述的变压器，其特征在于所述热保护装置在安装盒中的位置为置于次级绕组的纵向中央处。

3.根据权利要求2所述的变压器，其特征在于安装盒采用导热性能好的材料制成，其截面形状与热保护装置的形状相适应。

4.根据权利要求3所述的变压器，其特征在于安装盒采用的导热性能好的材料为金属材料，其截面形状与热保护装置的形状相适应。

5.根据权利要求4所述的变压器，其特征在于安装盒采用的金属材料为薄铜皮。

6.根据权利要求1-5之一所述的变压器，其特征在于热保护装置采用热熔断器，安装盒形状为矩形，其尺寸与热熔断器的截面尺寸相适应。

7.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于热熔断器采用合金型温度保险丝。