本實用新型涉及環(huán)氧澆注變壓器的制造，具體涉及一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器。

背景技術(shù)：

環(huán)氧澆注變壓器制造廠家總是希望變壓器產(chǎn)品在滿足相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的空載損耗、負(fù)載損耗、阻抗電壓、工頻耐壓、局部放電、噪聲以及繞組溫升的基本要求前提下，盡量做到體積小、耗材少、重量輕、成本低。而環(huán)氧澆注變壓器主要由鐵心和線圈兩大部件組成。

如申請后視為撤回的CN200710037948.4專利申請名稱為：立體三角形開口卷鐵芯干式變壓器，采用可拆卸鐵軛立體卷鐵心，可做到三相磁路長度對稱相等，且最短，耗材最少，材料成本最低。它是將立體卷鐵心的上鐵軛部分做成斷開式的立體卷鐵心，不僅融合了立體閉口卷鐵心磁通方向與硅鋼片瞐粒取向完全一致，空載損耗低、噪音低、抗短路能力強、過勵磁能力強的優(yōu)勢，而且又不需要專用的線圈在鐵心上繞制的設(shè)備，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備即可滿足生產(chǎn)，鐵心、線圈單獨制造，可批量化生產(chǎn)。且便于更換線圈。避免了環(huán)氧澆注干變澆注線圈連同鐵心一塊澆注，浸漬干變浸漬線圈連同鐵心一塊浸漬的高難度、復(fù)雜化、不通用的繁瑣工藝。同時，在生產(chǎn)大容量變壓器時不再受卷繞設(shè)備的限制。可全面替代目前的各種形式的疊片式鐵心，連續(xù)卷制的閉合式卷鐵心。

又如，本申請人申請的CN201610238388.8《一種復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)的環(huán)氧澆注變壓器及其制造方法》和ZL201620321996.0《一種復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)的環(huán)氧澆注變壓器》，采用復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)的線圈，可做到大大地縮小高壓線圈和低壓線圈之間的主絕緣距離，從而縮小整個干式變壓器的體積，降低線圈和鐵心的材料成本。它是把主氣道絕緣制造成復(fù)合結(jié)構(gòu)，在高壓線圈內(nèi)表面和低壓線圈外表面的環(huán)氧樹脂包封層內(nèi)，分別設(shè)置一個高強度絕緣層，同時，在高壓線圈和低壓線圈之間至少放置一個絕緣筒。高強度絕緣層、絕緣筒和含有玻璃絲網(wǎng)格的環(huán)氧樹脂以及它們之間的空氣，組成復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)。復(fù)合主氣道絕緣距離S比常規(guī)主絕緣距離縮小30％以上，縮小了變壓器的體積，降低了變壓器的成本，同時也降低了變壓器的空載損耗。

為了進(jìn)一步縮小變壓器的體積，還可以把線圈繞成端面平面型或迭繞成餅式結(jié)構(gòu)的連續(xù)式線圈，餅間無墊塊。通常，圓筒式線圈軸向高度＝每匝線寬×(毎層匝數(shù)+1)+裕度，即軸向高度要多占據(jù)1匝線寬的位置，線匝從前1匝慢慢進(jìn)入第2匝的位置，尾端在首端之鄰近1匝位置，線圈端面呈斜面型，斜度為1匝線寬/線圈直徑。當(dāng)采取毎繞1匝，尾端對準(zhǔn)首端，在接近首端處做一個“S”彎換位，進(jìn)入第2匝，即每匝線“S”彎換位進(jìn)入下一匝，此時線圈端面呈平面型，線圈的軸向高度＝每匝線寬×毎層匝數(shù)+裕度，上述計算軸向高度的公式中不出現(xiàn)+1，不再多占據(jù)1匝線寬的位置，我們稱這種“S”彎換位進(jìn)入下一匝的線圈為端面平面型線圈。

基于上述對比文件和端面平面型線圈的結(jié)構(gòu)特征，可以把變壓器設(shè)計和制造做到體積最小、耗材最少、重量最輕、成本最低。但是，一旦線圈體積最小后，其散熱表面積也就最小。當(dāng)散熱表面積小到一定程度后，因為線圈的負(fù)載損耗維持原標(biāo)準(zhǔn)不變，則線圈表面每平方米面積承受的負(fù)載損耗值，即熱負(fù)荷W/m²就隨之加大，造成線圈的溫升超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值要求。

如何保證在縮小體積的情況下，確保溫升符合標(biāo)準(zhǔn)，這就是本申請要解決的課題。

自世界上發(fā)明變壓器近兩百年來，首先發(fā)明的是干式變壓器。由于干式變壓器的絕緣和散熱的限制而導(dǎo)致電壓上不去、容量上不去的問題，使干式變壓器的發(fā)展一度幾乎停滯不前。只是出現(xiàn)了環(huán)氧樹脂絕緣的干式變壓器后，才改變了干式變壓器這一狀態(tài)。若解決了干式變壓器的散熱問題，大容量的干式變壓器將會得到較快的發(fā)展。

環(huán)氧澆注變壓器的高壓線圈，在運行中會產(chǎn)生損耗，損耗變成熱量，熱量再通過線圈的表面散發(fā)到空氣中去，一時散發(fā)不出去的熱量，使線圈產(chǎn)生溫升。而溫升又有限值要求，它不得超過線圈所選用絕緣材料的絕緣耐熱等級溫升限值。否則，絕緣材料老化，絕緣性能破壞，導(dǎo)致整個變壓器電氣性能破壞，變壓器壽命將終止。為此，必須保證線圈表面每平方米面積承受的負(fù)載損耗值，即熱負(fù)荷W/m²不得超過某一數(shù)值，才能控制澆注線圈的溫升不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值要求。降低熱負(fù)荷就是降低變壓器的溫升。如要降低熱負(fù)荷值，其一是降低線圈的損耗，其二是增大線圈表面的散熱面積。

要增大線圈表面散熱面積的方法有幾種。一是改變變壓器的設(shè)計，對同一容量的變壓器取不同的鐵心直徑值，即取不同的低壓線圈匝數(shù)，可以改變線圈高矮胖瘦的形狀，得到不同的散熱表面積。通常，矮胖形狀者表面積小于高瘦形狀者。二是在澆注線圈內(nèi)部設(shè)置縱向散熱氣道，以增加散熱表面積，但卻造成增加了線圈的輻向厚度。按照變壓器的設(shè)計規(guī)律，在相同的變壓器阻抗數(shù)值要求下，增加了輻向厚度后，線圈的軸向高度也要隨之增加，才能滿足變壓器阻抗數(shù)值的要求。這樣，就造成輻向厚度和軸向高度同時加大，明顯增加變壓器的制造成本，減少產(chǎn)品利潤。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是要在相同的變壓器設(shè)計方案下，不設(shè)置縱向散熱氣道，不增加線圈的輻向厚度，不增加線圈的軸向高度，達(dá)到增加線圈散熱表面積的目的，這就是在線圈的段間設(shè)置橫向散熱氣道，并解決其制造方法。為發(fā)展大容量的澆注變壓器奠定基礎(chǔ)，也是環(huán)氧澆注變壓器結(jié)構(gòu)一次革命性的改變。

本實用新型技術(shù)方案之一：

一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器，變壓器高壓線圈繞成若干段，每段高壓線圈包括電磁線及層間絕緣、環(huán)氧樹脂及預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板和相鄰段線圈之間設(shè)置的橫向氣道。

進(jìn)一步，所述電磁線及層間絕緣的每段線圈是繞制成每匝線“S”彎進(jìn)入下一匝、每層不多占一匝線寬位置的端面平面型線圈；

或迭繞成餅式結(jié)構(gòu)的連續(xù)式線圈，餅間無墊塊。

進(jìn)一步，所述預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板只放置在線圈內(nèi)外表面的樹脂包封層內(nèi)。

進(jìn)一步，所述橫向氣道即每段高壓澆注線圈之間的段間距離10～14mm，橫向氣道兩側(cè)的段間線圈樹脂包封厚度各為1～2mm，橫向氣道厚度為8～10mm。

進(jìn)一步，當(dāng)電磁線及層間絕緣采用端面平面型線圈時，所述橫向氣道的道數(shù)為線圈總段數(shù)減一，當(dāng)電磁線及層間絕緣中采用迭繞成餅式結(jié)構(gòu)的連續(xù)式線圈時，橫向氣道的道數(shù)應(yīng)根據(jù)線圈表面熱負(fù)荷W/m²的大小不得超過允許數(shù)值來確定，該允許數(shù)值是根據(jù)本申請人申請的ZL201010250963.9《一種樹脂包封變壓器繞組溫升設(shè)計方法》計算出來的。

進(jìn)一步，每道橫向氣道有三處氣道，三處氣道分布在相鄰段線圈的段間沿線圈圓環(huán)方向的E、F、G三處位置，每處位置為整個圓環(huán)的四分之一減去一個壓板墊塊圓弧形。

進(jìn)一步，所述每道橫向氣道的三處氣道分別采用與該處形狀一致的橫向氣道模板在樹脂澆注固化后成形的。

進(jìn)一步，所述橫向氣道模板的形狀為：內(nèi)圓弧為線圈輻向內(nèi)圓半徑，外圓弧為澆注體輻向外圓半徑，厚度為設(shè)計氣道寬度的弧形斜面并由斜線斷開的兩塊鋼板組成。

本實用新型技術(shù)方案之二：

一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器的高壓線圈制造方法，

當(dāng)在繞線機上安裝好繞線模后，在繞線模上放置線圈整個高度的預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板，真空澆注樹脂后就是高壓澆注線圈的內(nèi)表面包封層，再從中間帶有分接頭的線段先行繞制，毎匝線“S”彎進(jìn)入下一匝，繞成每層軸向尺寸為每匝線寬×實際匝數(shù)，不多占一匝線寬位置的端面平面型線圈，直至繞完該段的層數(shù)和匝數(shù)；若是餅式結(jié)構(gòu)的連續(xù)式線圈，按常規(guī)方法繞制，餅間無墊塊；

放置橫向氣道模板，在線圈輻向沿線圈圓環(huán)方向的E、F、G三處位置，放置橫向氣道模板，橫向氣道模板厚度為段與段之間的距離，并用玻璃絲帶和隔塊固定，然后繼續(xù)繞制下一段線圈，重復(fù)上述繞線和放置橫向氣道模板的過程，直至繞完整個線圈，澆注脫模之后，取出橫向氣道模板形成三處氣道，每處氣道的圓環(huán)弧面為整個圓環(huán)的四分之一減去一個壓板墊塊的弧面。

進(jìn)一步，在繞制完線圈的外表面，按毎個線段高度放置預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板，裝上澆注外模，進(jìn)行真空澆注整個線圈；固化后，脫去內(nèi)、外模和橫向氣道模板，即形成有橫向氣道的高壓澆注線圈。

本實用新型解決了在相同的變壓器設(shè)計方案下，不設(shè)置縱向散熱氣道，不增加線圈的輻向厚度，不增加線圈的軸向高度，達(dá)到增加線圈散熱表面積的目的，有利于高壓線圈的散熱?；蛘哒f，在相同的溫升限值下，能承受更大的線圈損耗發(fā)熱，從而可減小電磁線截面積，節(jié)省電磁線和環(huán)氧樹脂的用量。為發(fā)展大容量的澆注變壓器奠定基礎(chǔ)。

若將變壓器設(shè)計方案作適當(dāng)調(diào)整，在高、低線圈許可的溫升限值內(nèi)調(diào)整高、低線圈的負(fù)載損耗分配，并釆用復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)，把外型尺寸進(jìn)一步縮小，節(jié)材、節(jié)能效果更為顯著。

附圖說明

圖1是本實用新型一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器的高壓澆注線圈剖面圖；

圖2是本實用新型一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器的橫向氣道位置橫截面圖；

圖3是本實用新型一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器的高壓線圈及分接原理圖；

圖4是本實用新型一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器的橫向氣道模板圖；

圖5是本實用新型一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器的高壓線圈繞制時水平狀態(tài)放置示意圖；

圖中：電磁線及層間絕緣1，環(huán)氧樹脂及預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板2，橫向氣道3，壓板墊塊4，接線板位置5，橫向氣道模板6。

具體實施方式

本實用新型通過下面的實施例可以對本實用新型作進(jìn)一步的描述，然而，本實用新型的范圍并不限于下述實施例。

實施例1：

一種有橫向氣道高壓澆注線圈變壓器的高壓線圈制造方法，繞制線圈時，繞線模具呈水平狀態(tài)放置(見圖5)，在繞線的模具上，在環(huán)氧樹脂及預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板2處，放置線圈整個高度的預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板，相當(dāng)于線圈的內(nèi)表面包封層位置。先從中間分接頭1A向分接頭3A、分接頭5A繞制，直至繞到整個線圈的外接電網(wǎng)接線頭A；再從中間分接頭2A向分接頭4A、分接頭6A繞制，直至繞到整個線圈的尾頭X，毎匝線“S”彎進(jìn)入下一匝，繞成每層軸向尺寸為每匝線寬×實際匝數(shù)，不多占一匝線寬位置的端面平面型線圈，或迭繞成餅式結(jié)構(gòu)的連續(xù)式線圈，餅間無墊塊。

放置橫向氣道模板，在線圈輻向沿線圈圓環(huán)方向的E、F、G三處位置，分別放置該段設(shè)計厚度圓弧形橫向氣道模板6，并臨時用玻璃絲帶和隔塊固定，然后繼續(xù)繞制下一段線圈，重復(fù)上述繞線和放置橫向氣道模板的過程，直至繞完為止。連續(xù)式線圈則根據(jù)散熱的需要設(shè)置橫向氣道數(shù)。

在繞制完線圈外表面放置線圈毎段高度的預(yù)浸樹脂的玻璃絲網(wǎng)格板，進(jìn)行真空澆注整個線圈。固化、脫模后，取出橫向氣道模板6，形成橫向氣道3、壓板墊塊4和接線板位置5，即形成有橫向氣道的高壓澆注線圈。

實施例2：

一臺10/0.4KV630KVA平面布置的三相鐵心，其為F級絕緣耐熱等級環(huán)氧澆注高壓線圈，溫升限值為100K。其結(jié)構(gòu)尺寸為：鐵心直徑φ221mm，鐵心中心距475mm，鐵心窗高795mm，高壓線圈內(nèi)徑為φ372mm，外徑為φ441mm，散熱高度為685mm，壓板墊塊4寬50mm，三相高壓負(fù)載損耗為3893瓦，線圈渦流損耗為261瓦，三相高壓線圈總損耗為4154瓦。

當(dāng)這臺變壓器高壓線圈繞成六段，平面布置的三相鐵心，段間距離10mm mm，無橫向氣道時，毎只線圈軸向散熱表面積為：S₁＝π(372+441)×685×10^-6＝1.750m²；熱負(fù)荷J₁＝4154/(3×1.750)＝791W/m²；溫升計算值為T₁＝96K。

當(dāng)這臺變壓器高壓線圈繞成六段，平面布置的三相鐵心，設(shè)5個橫向氣道，段間距離10mm mm，段間線圈兩側(cè)樹脂包封厚度各1mm，橫向氣道8mm時，每個線圈輻向散熱表面積增加了S′，

S′＝[0.5π(372+441)-4×50]×(220.5-186)×0.75×5×2×10^-6＝0.279m²

毎只線圈的有效散熱表面積增加到S₁₁＝S₁+αS′m²，式中α為小于1的輻向散熱系數(shù)，由試驗曲線確定。采用溫升試驗曲線控制線圈溫升，溫升計算值為T₁₁＝85K。

由此可見，散熱表面積增加了0.279×3＝0.837m²，增加比例為15.94％，從而降低了線圈的溫升11K，降低率為11.4％。

實施例3：

實施例2所述變壓器仍為平面布置的三相鐵心，將設(shè)計方案作適當(dāng)調(diào)整，在高、低線圈許可的溫升限值內(nèi)調(diào)整高、低線圈的負(fù)載損耗分配，并釆用復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)，縮小主氣道絕緣尺寸，節(jié)材效果更明顯。

調(diào)整后的結(jié)構(gòu)尺寸為：鐵心直徑仍為φ221mm，鐵心中心距470mm，鐵心窗高740mm，采用復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)，高壓線圈內(nèi)徑為φ369mm，線圈外徑為φ437mm，散熱高度為630mm，高壓線圈六段，設(shè)5個橫向氣道，段間距離10mm mm，段間線圈兩側(cè)樹脂包封厚度各1mm，橫向氣道8mm時，三相高壓負(fù)載損耗與實施例2相近，毎只線圈軸向散熱表面積為：S₂＝π(369+437)×630×10^-6＝1.595m²，每個線圈輻向散熱表面積增加了S″，S″＝[0.5π(369+447)-4×50]×(218.5-184.5)×0.75×5×2×10^-6＝0.276m²，每個線圈有效散熱表面積為S₂₁＝1.595+α·0.276m²，式中α為小于1的輻向散熱系數(shù)，由試驗曲線確定。采用溫升試驗曲線控制線圈溫升，溫升計算值為T₂₁＝96K﹤100K。低壓線圈溫升計算值為T₂₂＝95K﹤100K。結(jié)果，調(diào)整設(shè)計方案后，硅鋼片消耗減少46Kg、占3.9％，鋁電磁線消耗減少25Kg、占7.8％，樹脂混合料消耗減少2Kg、占2％，產(chǎn)品總重量減少70Kg、占3.9％?？梢姡?jié)材效果更為顯著，且降低了空載損耗50瓦。

實施例4：

將實施例3所述變壓器改為三角形立體鐵心，高、低壓線圈按實施例3的線圈，采用復(fù)合主氣道絕緣結(jié)構(gòu)，5個橫向氣道，段間距離10mm mm，段間線圈兩側(cè)樹脂包封厚度各1mm，橫向氣道8mm時，硅鋼片消耗再進(jìn)一步減少，空載損耗再進(jìn)一步降低，節(jié)材、節(jié)能效果尤為突出。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。