电容芯子以及变压器套管论文和设计

全文摘要

本申请公开了一种电容芯子以及变压器套管，该电容芯子包括：导电杆、多层绝缘层以及多层电容屏，多层绝缘层以及多层电容屏在导电杆外侧依次交替卷绕，其中多层绝缘层包括至少一层叠接绝缘层；叠接绝缘层包括交替卷绕的第一纤维布以及第二纤维布，第一纤维布、第二纤维布均采用单种纤维编制而成，且第一纤维布的机械性能强于第二纤维布的机械性能，第二纤维布的浸润性能强于第一纤维布的浸润性能。本申请的电容芯子能够同时保证机械性能与浸润性能，进而提高其电气性能。

主设计要求

1.一种电容芯子，其特征在于，所述电容芯子包括：导电杆、多层绝缘层以及多层电容屏，多层所述绝缘层以及多层所述电容屏在所述导电杆外侧依次交替卷绕，其中多层所述绝缘层包括至少一层叠接绝缘层；所述叠接绝缘层包括交替卷绕的第一纤维布以及第二纤维布，所述第一纤维布、所述第二纤维布均采用单种纤维编制而成，且所述第一纤维布的机械性能强于所述第二纤维布的机械性能，所述第二纤维布的浸润性能强于所述第一纤维布的浸润性能。

设计方案

1.一种电容芯子，其特征在于，所述电容芯子包括：

导电杆、多层绝缘层以及多层电容屏，多层所述绝缘层以及多层所述电容屏在所述导电杆外侧依次交替卷绕，其中多层所述绝缘层包括至少一层叠接绝缘层；

所述叠接绝缘层包括交替卷绕的第一纤维布以及第二纤维布，所述第一纤维布、所述第二纤维布均采用单种纤维编制而成，且所述第一纤维布的机械性能强于所述第二纤维布的机械性能，所述第二纤维布的浸润性能强于所述第一纤维布的浸润性能。

2.根据权利要求1所述的电容芯子，其特征在于，

所述第一纤维布的材料为玻璃纤维或芳纶纤维，所述第二纤维布的材料为聚酯纤维或丙烯腈纤维。

3.根据权利要求1所述的电容芯子，其特征在于，

所述第一纤维布与所述第二纤维布的层数比值范围为2:1～5:1。

4.根据权利要求3所述的电容芯子，其特征在于，

所述叠接绝缘层为至少两层，且所述叠接绝缘层距离所述导电杆的距离越小，所述第一纤维布与所述第二纤维布的层数比值越小。

5.根据权利要求1所述的电容芯子，其特征在于，

多层所述绝缘层还包括至少一层混编绝缘层，所述混编绝缘层包括卷绕的混编布，所述混编布采用至少两种纤维混编而成。

6.根据权利要求5所述的电容芯子，其特征在于，

在多层所述绝缘层中，与所述导电杆贴合的所述绝缘层为所述混编绝缘层。

7.根据权利要求5所述的电容芯子，其特征在于，

所述混编布的材料为玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种以及聚酯纤维、丙烯腈纤维中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的电容芯子，其特征在于，

所述绝缘层的边缘设有至少一个第一切口，所述绝缘层通过至少一个所述第一切口夹持所述电容屏的边缘；和\/或，所述电容屏的边缘设有至少一个第二切口，所述电容屏通过至少一个所述第二切口夹持所述绝缘层的边缘。

9.根据权利要求8所述的电容芯子，其特征在于，

所述第一切口和\/或所述第二切口为半圆形切口。

10.一种变压器套管，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电容芯子。

设计说明书

技术领域

本申请涉及变压器套管技术领域，特别是涉及一种电容芯子以及变压器套管。

背景技术

变压器套管是变压器箱外的主要绝缘装置，其包括电容芯子、复合外套、金属附件等部分。其中电容芯子包括导电杆以及在导电杆外侧交替的多层绝缘层和多层电容屏。

在制备电容芯子时，在导电杆外侧交替形成多层绝缘层和多层电容屏后需要浇注胶液，但目前在浇注过程中，胶液无法保证完全浇注绝缘层，从而电容芯子内部的气泡不易透过绝缘层排除到外部，容易产生局部放电，且在固化过程中易造成电容芯子局部或贯穿性开裂，以及在车削过程中易造成电容芯子内部应力损失。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种电容芯子以及变压器套管，能够同时保证电容芯子的机械性能以及浸润性能，进而提高其电气性能。

为达到上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种电容芯子，所述电容芯子包括：

其中，所述第一纤维布的材料为玻璃纤维或芳纶纤维，所述第二纤维布的材料为聚酯纤维或丙烯腈纤维。

其中，所述第一纤维布与所述第二纤维布的层数比值范围为2:1～5:1。

其中，所述叠接绝缘层为至少两层，且所述叠接绝缘层距离所述导电杆的距离越小，所述第一纤维布与所述第二纤维布的层数比值越小。

其中，多层所述绝缘层还包括至少一层混编绝缘层，所述混编绝缘层包括卷绕的混编布，所述混编布采用至少两种纤维混编而成。

其中，在多层所述绝缘层中，与所述导电杆贴合的所述绝缘层为所述混编绝缘层。

其中，所述混编布的材料为玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种以及聚酯纤维、丙烯腈纤维中的至少一种。

其中，所述绝缘层的边缘设有至少一个第一切口，所述绝缘层通过至少一个所述第一切口夹持所述电容屏的边缘；和\/或，所述电容屏的边缘设有至少一个第二切口，所述电容屏通过至少一个所述第二切口夹持所述绝缘层的边缘。

其中，所述第一切口和\/或所述第二切口为半圆形切口。

为达到上述目的，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种变压器套管，所述变压器套管包括上述任一项的电容芯子。

本申请的有益效果是：本申请通过将电容芯子中的多层绝缘层设置成至少一层包括交替卷绕的第一纤维布以及第二纤维布，其中第一纤维布、第二纤维布均采用单种纤维编制而成，且第一纤维布的机械性能强于第二纤维布的机械性能，第二纤维布的浸润性能强于第一纤维布的浸润性能，从而通过两种纤维布的配合实现同时保证电容芯子的机械性能和浸润性能，进而提高电气性能，同时本申请采用整幅的第一纤维布以及整幅的第二纤维布交替卷绕，能够缩短绝缘层的制备时间以及提高电容屏的平整度。

另外本申请的绝缘层还设有至少一个第一切口，绝缘层通过至少一个第一切口夹持电容屏的边缘，和\/或，电容屏的边缘设有至少一个第二切口，电容屏通过至少一个第二切口夹持绝缘层，从而在制备电容芯子时可以不使用额外的部件定位搭接绝缘层和电容屏，方便操作，能够提高制备效率。

附图说明

图1是本申请电容芯子一实施方式的剖面结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是一应用场景中绝缘层与电容屏的连接示意图；

图4是另一应用场景中绝缘层与电容屏的连接示意图；

图5是又一应用场景中绝缘层与电容屏的连接示意图；

图6是再一应用场景中绝缘层与电容屏的连接示意图；

图7是本申请变压器套管一实施方式的结构示意图；

图8是本申请电容芯子的制备方法一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请电容芯子一实施方式的剖面结构示意图。在本实施方式中，电容芯子100包括：导电杆110、绝缘层120以及电容屏130。

绝缘层120以及电容屏130均为多层，多层绝缘层120以及多层电容屏130在导电杆110外侧依次交替卷绕，即两层绝缘层120之间存在一层电容屏130，两层电容屏130之间存在一层绝缘层120。在制备本实施方式中的电容芯子100时，首先在导电杆110外侧卷绕绝缘层120，使绝缘层120与导电杆110直接贴合，待绝缘层120卷绕完毕后，再卷绕电容屏130，待电容屏130卷绕完毕后，再卷绕绝缘层120，重复卷绕，直至按照需求卷绕至最后一层绝缘层120，也就是说，电容芯子100的最外侧为绝缘层120。其中，多层绝缘层120的厚度相同或不同，电容屏130的材料可以是铝箔纸、电镀布、碳纤维布或者半导体适型层，在此不做限制。

参阅图2，图2是图1中A处的放大示意图。在本实施方式中，多层绝缘层120包括叠接绝缘层121，叠接绝缘层121的数量为至少一层，其具体可以是一层、两层或者更多层。叠接绝缘层121包括交替卷绕的第一纤维布1211以及第二纤维布1212，其中本实施方式采用整幅的第一纤维布1211以及整幅的第二纤维布1212交替卷绕，相比现有技术中采用纤维丝或纤维带缠绕而成绝缘层120，既能够缩短制备绝缘层120的时间，也能够提高电容屏130的平整度，进而均化电容屏130的场强分布。

同时，第一纤维布1211、第二纤维布1212布均采用单种纤维编制而成，且第一纤维布1211的机械性能强于第二纤维布1212的机械性能，第二纤维布1212的浸润性能强于第一纤维布1211的浸润性能。具体地，第一纤维布1211能够保证电容芯子100的机械性能，第二纤维布1212能够保证电容芯子100的浸润性能，从而在电容芯子100浇注胶液的过程中，胶液能够完全浇注叠接绝缘层121，减少气隙、分层等缺陷的发生，提高电容芯子100的介电性能。另外，第一纤维布1211以及第二纤维布1212均采用单种纤维编制而成，制备工艺简单，且在设计电容芯子100时，可直接根据对机械性能、浸润性能的要求确定第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比，减少设计时间。

在一应用场景中，为了更好地保证电容芯子100的浸润性能，在叠接绝缘层121中，第二纤维布1212以及第一纤维布1211依次交替卷绕，也就是说，在制备叠接绝缘层121时，先卷绕第二纤维布1212，再卷绕第一纤维布1211。

在又一应用场景中，第一纤维布1211的材料为玻璃纤维或芳纶纤维，第二纤维布1212的材料为聚酯纤维或丙烯腈纤维。例如，第一纤维布1211为玻璃纤维布，第二纤维布1212为聚酯纤维布，或者，第一纤维布1211为玻璃纤维布，第二纤维布1212为丙烯腈纤维布。

在又一应用场景中，第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值范围为2:1～5:1。当第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值大于该比值范围时，容易出现电容芯子100的机械性能良好，但浸润性能不够理想，越靠近导电杆110的区域，胶液越难以浸透，进而在浇注胶液时易出现分层的现象，当第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值小于该比值范围时，容易出现电容芯子100的浸润性能良好，但机械性能不够理想的现象。可选的，第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值为3:1。其中，在制备叠接绝缘层121时，按照第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值预先计算出需要卷绕的第一纤维布1211的总层数和第二纤维布1212的总层数，在卷绕时，既可以一次性卷绕第二纤维布1212直至达到第二纤维布1212的总层数后再一次性卷绕第一纤维布1211直至达到第一纤维布1211的总层数，也可以将总层数的第一纤维布1211和总层数的第二纤维布1212分开卷绕。为方便理解，在此举出具体实例：按照第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值为3:1确定第一纤维布1211的总层数为30层，第二纤维布1212的总层数为10层，在卷绕时，有两种方案可供选择，第一种是直接卷绕10层的第二纤维布1212后再卷绕30层的第一纤维布1211，从而完成一层叠接绝缘层121的制备，第二种是将30层的第一纤维布1211、10层的第二纤维布1212分成10次卷绕：先卷绕1层的第二纤维布1212，再卷绕3层的第一纤维布1211，然后重复1层第二纤维布1212和3层第一纤维布1211的卷绕过程，直至第二纤维布1212卷绕至10层、第一纤维布1211卷绕至30层，最终完成一层叠接绝缘层121的制备。

在又一应用场景中，当绝缘层120包括多层叠接绝缘层121时，对于不同的叠接绝缘层121而言，第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值可以相同也可以不同。其中，为了保证越靠近导电杆110的绝缘层120的浸润性能更好，当叠接绝缘层121为至少两层时，越靠近导电杆110的叠接绝缘层121，其第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比值越小。

在本申请的另一实施方式中，多层绝缘层120中还包括混编绝缘层(图未示)，混编绝缘层的数量为至少一层，其具体可以是一层、两层或者更多层，其中叠接绝缘层121与混编绝缘层的层数之和不超过绝缘层120的总层数。混编绝缘层包括卷绕的混编布，混编布采用至少两种纤维混编而成。至少两种纤维按照一定的编制规则编制成混编布，为了同时保证电容芯子100的机械性能与浸润性能，在编制混编布的至少两种纤维中，有的纤维机械性能好，有的纤维浸润性能好，具体地，混编布的材料为玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种以及聚酯纤维、丙烯腈纤维中的至少一种。例如，混编布采用玻璃纤维和聚酯纤维两种纤维混编而成，或者，混编布采用玻璃纤维、聚酯纤维以及丙烯腈纤维三种纤维混编而成。同时混编布的编制规则可以是平纹编织法、缎纹编制法和斜纹编制法中的至少一种。

在一应用场景中，由于在使用原材料相同的情况下，混编布的浸润性能相对叠接绝缘层121更加出色，因此在多层绝缘层120中，与导电杆110贴合的绝缘层120为混编绝缘层，也就是说，在制备电容芯子100时，导电杆110外侧形成的第一层绝缘层120就是混编绝缘层。当然，在其他实施方式中，导电杆110外侧形成的第一层绝缘层也可以是叠接绝缘层121。

在本申请的又一实施方式中，在制备电容芯子100时需要连接绝缘层120与电容屏130，为了方便制备，如图3所示，绝缘层120的边缘设有至少一个第一切口1201，绝缘层120通过至少一个第一切口1201夹持电容屏130的边缘。具体地，在制备过程中，待绝缘层120卷绕完毕后，将待卷绕的电容屏130搭接在绝缘层120的边缘，并使绝缘层120通过至少一个第一切口1201夹持待卷绕的电容屏130边缘，此时通过第一切口1201，电容屏130的边缘能够不通过额外的部件定位搭接在绝缘层120的边缘处而不会随意移动。当然，在其他实施方式中，绝缘层120与电容屏130也可以通过不导电的粘接剂连接，例如聚酯胶带、绝缘胶水等。

在一应用场景中，如图3和图4所示，第一切口1201是半圆形切口或者一字形切口，其中当第一切口1201为一字形切口时，电容屏130的边缘设有与第一切口1201匹配的凸起1302，在制备时，将凸起1302伸入第一切口1201中，使得绝缘层120夹持电容屏130的边缘。其中在其他实施方式中，第一切口1201也可以是三角形切口、矩形切口、梯形切口中的一种。当第一切口1201为多个时，多个第一切口1201可以不完全相同，例如一个第一切口1201为半圆形切口，一个第一切口1201为三角形切口。当多个第一切口1201为多个且均为半圆形切口时，多个半圆形切口的圆心均在一条直线上，与电容屏130的边缘对齐。值得注意的是，当第一切口1201为半圆形切口时，相比三角形切口、矩形切口或者梯形切口，其切点只有两个，对绝缘层120的破坏较小，不易形成集中破坏点，能够避免对绝缘层120的二次破坏。

与绝缘层120相类似，参阅图5，电容屏130的边缘也设有至少一个第二切口1301，电容屏130通过至少一个第二切口1301夹持绝缘层120的边缘。其中第二切口1301与第一切口1201的结构相同，其也可以是半圆形切口或者一字形切口。

其中值得注意的是，本申请可以仅在绝缘层120上设置第一切口1201，或者仅在电容屏130上设置第二切口1301，或者既在绝缘层120上设置第一切口1201，也在电容屏130上设置第二切口1301。具体地，当仅在绝缘层120上设置第一切口1201时，如图3所示，在两层绝缘层120之间的电容屏130的一端被其中一层绝缘层120通过第一切口1201夹持，另一端通过不导电的粘接剂(例如聚酯胶带1202)与另一层绝缘层120连接；同样地，当仅在电容屏130上设置第二切口1301时，如图5所示，在两层电容屏130之间的绝缘层120的一端被其中一层电容屏130通过第二切口1301夹持，另一端通过不导电的粘接剂(例如聚酯胶带1202)与另一层电容屏130连接；而当既在绝缘层120上设置第一切口1201，也在电容屏130上设置第二切口1301时，如图6所示，在两层绝缘层120之间的电容屏130的一端被其中一层绝缘层120通过第一切口1201夹持，另一端通过第二切口1301夹持另一层绝缘层120的一端。

需要说明的是，第一纤维布1211和第二纤维布1212的连接方式可以与绝缘层120和电容屏130的连接方式相同，在此不做赘述。

参阅图7，图7是本申请变压器套管一实施方式的结构示意图。在本实施方式中，变压器套管200包括电容芯子210(图中阴影部分)。

本实施方式中的电容芯子210为上述任一项实施方式中的电容芯子100，详细的结构可参见上述实施方式，在此不再赘述。

可以理解的是，由于本实施方式中的电容芯子210与上述任一项实施方式中的电容芯子100结构相同，因此本申请中的变压器套管200也能具备良好的电气性能。

参阅图8，图8是本申请电容芯子的制备方法一实施方式的流程示意图，在该实施方式中，电容芯子的制备方法包括：

S110：提供导电杆。

S120：在导电杆外侧依次交替卷绕多层绝缘层和多层电容屏。

其中，步骤S120中的卷绕绝缘层包括：交替卷绕第一纤维布以及第二纤维布，以形成至少一层叠接绝缘层，其中第一纤维布、第二纤维布均采用单种纤维编制而成，且第一纤维布的机械性能强于第二纤维布的机械性能，第二纤维布的浸润性能强于第一纤维布的浸润性能。

为了更好地理解本实施方式中的制备方法，下面结合图1至图6对制备方法进行详细的介绍：

步骤一：提供导电杆110，并将导电杆110用蘸有酒精的百洁布擦拭干净。

步骤二：用不导电的粘接剂(例如聚酯胶带)按照一定的间隔将第二纤维布1212的一端粘接在导电杆110上。

步骤三：卷绕第二纤维布1212至预定层数后停止卷绕，并将第二纤维布1212截断，将第一纤维布1211的一端与卷绕完毕的第二纤维布1212的一端连接，待第一纤维布1211卷绕预定层数后，停止卷绕，然后重复第二纤维布1212与第一纤维布1211的卷绕过程，直至完成第一层绝缘层120的制备。

具体地，在步骤三之前，按照对电容芯子100机械性能与浸润性能的要求确定每层绝缘层120中第一纤维布1211与第二纤维布1212的层数比，进而计算出第一纤维布1211与第二纤维布1212的总层数。

其中需要说明的是，当计算出第一纤维布1211与第二纤维布1212的总层数后，既可以按照步骤三中的方法将总层数的第一纤维布1211和总层数的第二纤维布1212分开卷绕，也可以是一次性卷绕第二纤维布1212至第二纤维布1212的总层数后再一次性卷绕第一纤维布1211至第一纤维布1211的总层数，从而完成一层绝缘层120的制备，在此不做限制。

步骤四：在步骤三完成的绝缘层120中的最外侧的纤维布上划开至少一个第一切口1201，将待卷绕的电容屏130的边缘搭接在绝缘层120的边缘，具体地，将电容屏130的边缘插入到第一切口1201的内部，使绝缘层120通过至少一个切口1201夹持电容屏130的边缘，然后卷绕电容屏130，直至电容屏130完全卷绕完毕，从而完成零屏(第一层电容屏130)的制备。在零屏制备完成后，将待卷绕的第二纤维布1212与零屏搭接。

可选的，第一切口1201为半圆形切口，其数量为二，两个第一切口1201的圆心在同一直线上。

步骤五：重复步骤三和步骤四，并在完成末屏(最后一层电容屏130)后停止搭接第二纤维布1212。

步骤六：在末屏的外侧用粘接剂(例如聚酯胶带)粘接铜皮的一端，并将铜皮卷绕一周，用于焊接引出线。具体地，铜皮的厚度为0.1㎜。

步骤七：在铜皮的外侧搭接第二纤维布1212，并按照步骤三的方法完成最后一层绝缘层120的制备。

步骤八：真空浇注胶液(例如环氧树脂)，并固化。

步骤九：车削，最终完成电容芯子的制备。

可以理解的是，按照上述步骤三中制备完成后的绝缘层120为叠接绝缘层121，而绝缘层120为混编绝缘层的制备方法与步骤三不同的地方在于，其不需要两种布交替卷绕，只需要卷绕一种混编布即可，关于混编绝缘层120的制备方法在此不再赘述。

需要说明的是，步骤四中以绝缘层120的边缘设有至少一个第一切口1201时，对绝缘层120与电容屏130的连接进行了说明。其中，当电容屏130的边缘设有至少一个第二切口1301时，卷绕电容屏130与绝缘层120的步骤是：卷绕电容屏130；将绝缘层120的边缘搭接在电容屏130的边缘，使电容屏130通过至少一个第二切口1301夹持绝缘层120的边缘；卷绕绝缘层120。

其中，采用本申请的制备方法制备的电容芯子为上述任一项实施方式中的电容芯子，电容芯子的具体结构可参见上述实施方式，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

设计图

电容芯子以及变压器套管论文和设计

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设计说明书

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