專利名稱：干式高壓繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓繞組，更具體地涉及可用作干式變壓器高壓繞組的那類繞組。
用于這類用途的高壓繞組必須能夠經(jīng)受5KV至36KV的電壓。
人們已知，固體絕緣變壓器或干式變壓器中的繞組上涂有熱固性絕緣材料層，且具有相當(dāng)大的空隙以保證在繞組間及在繞組與電接地之間的絕緣功能，這增加了其總體尺寸、其總的質(zhì)量，并因而提高了其造價(jià)。
為解決這一問題，一些制造者使用表面金屬化的繞組來降低設(shè)備的總體尺寸。
但這一技術(shù)的缺點(diǎn)是費(fèi)用大且難以實(shí)施。
目前主要有兩種干式變壓器，涂層式變壓器和浸漬式變壓器。這些器具的制備方法當(dāng)然不同，但使用的絕緣材料的共同特征是均為熱定形的，且需要在提高的溫度下聚合，導(dǎo)致制造成本提高。
本發(fā)明的目的是克服干式絕緣器具的上述缺點(diǎn)，這通過制造一種高壓繞組來實(shí)現(xiàn)，該高壓繞組的性能至少與公知制造費(fèi)用低的干式絕緣設(shè)備的性能同樣好，并具有較高的操作安全性。
因而本發(fā)明包括一種高壓繞組，該高壓繞組包括具有絕緣外殼涂層的的導(dǎo)線繞組，其特征在于所述繞組具有高壓絕緣性熱塑性樹脂涂層，且該繞組還包括熱塑性樹脂的電位固定導(dǎo)電表面層，該表面層熱塑性樹脂與在絕緣層上沉積的絕緣層熱塑性樹脂相容。
按照本發(fā)明的其它特征-該繞組包括與繞組絕緣材料涂層相容的絕緣熱塑性樹脂側(cè)帶，所述側(cè)帶的厚度高于絕緣層，且該側(cè)帶覆蓋繞組的連接導(dǎo)體，在絕緣層和在覆蓋帶上有為連接導(dǎo)體的端部設(shè)置的孔口使得它們可與其它組件相連接；-所述絕緣層樹脂選自以下物質(zhì)組成的組6-6聚酰胺、6-聚酰胺、4，6聚酰胺、12，12聚酰胺、6-12聚酰胺、含芳族單體的聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、液體晶體聚合物、聚對(duì)苯二甲酸環(huán)己二甲酯、共聚醚酯、聚苯硫醚、polyacylics、聚丙烯、聚乙烯、聚縮醛、聚甲基戊烯、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、及苯乙烯和橡膠的混合物及接枝共聚物及上述物質(zhì)的混合物；-絕緣層熱塑性樹脂是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；-在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯中加有玻璃纖維；-絕緣層熱塑性樹脂的厚度為3mm至50mm；-電位固定(potential fixing)層的導(dǎo)電熱塑性樹脂中含有碳；-所述繞組構(gòu)成干式變壓器的高壓繞組。
本發(fā)明還包括制備高壓繞組的方法，其特征在于該方法包括-卷繞涂有電絕緣層的導(dǎo)線形成中空?qǐng)@柱形繞組；-在第一模具中，以電絕緣熱塑性樹脂模制繞組的第一涂層以使獲得的電絕緣熱塑性樹脂層的厚度足以使繞組與外部絕緣，-在第二模具中，在擁有電絕緣熱塑性樹脂層的繞組上模制呈電位固定導(dǎo)電熱塑性樹脂層的第二涂層。
按照本發(fā)明的其它特征，在第一模具中的涂敷階段包括-將繞組置于模具的空腔中，所述模具具有入口、排氣口和在模具內(nèi)部用于支撐物體的桿；-移動(dòng)支撐桿使之與繞組接觸以在空腔中支撐繞組；-經(jīng)入口向模具中注入電絕緣熱塑性樹脂；-在注入空腔的熱塑性樹脂沿支撐桿固化之前從空腔中抽出支撐桿以防止在電絕緣熱塑性樹脂中形成空穴；-當(dāng)樹脂充滿模具時(shí)使空氣由排氣口溢出空腔，和-繼續(xù)注入電絕緣熱塑性樹脂直至模具被充滿，形成電絕緣熱塑性樹脂層，該層實(shí)際上無空穴且其厚度足以使繞組與外部絕緣；-繼續(xù)注入電絕緣熱塑性樹脂直至在繞組的外徑和內(nèi)徑上得到至少為3mm的均勻厚度，且在繞組的軸端得到至少為2.5mm的均勻厚度為止；-通過熱壓模制來涂覆第二層導(dǎo)電熱塑性樹脂層。
通過閱讀以下以實(shí)施例方式給出的說明并參照附圖可更好的理解本發(fā)明，其中-

圖1是本發(fā)明高壓繞組的有部分切除的透視圖；-圖2是干式變壓器的剖面圖，其中的高壓繞組由圖1的高壓繞組構(gòu)成。
圖中示出的繞組是可特別用作干式變壓器高壓繞組的高壓繞組。
它主要包括導(dǎo)線繞組1，該導(dǎo)線被絕緣層覆蓋。繞組1上涂覆有高壓絕緣熱塑性樹脂2。
用于形成這一涂層的熱塑性樹脂有利地為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，其中可載有增強(qiáng)玻璃纖維。
所述樹脂還可以選自以下物質(zhì)組成的組6-6聚酰胺、6-聚酰胺、4，6-聚酰胺、12，12聚酰胺、6-12聚酰胺、含芳族單體的聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、液體晶體聚合物、聚對(duì)苯二甲酸環(huán)己二甲酯、共聚醚酯、聚苯硫醚、polyacylics、聚丙烯、聚乙烯、聚縮醛、聚甲基戊烯、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、及苯乙烯和橡膠的混合物及接枝共聚物及上述物質(zhì)的混合物。
絕緣層2的熱塑性樹脂厚度范圍可為3mm至50mm。
在絕緣樹脂層2之上還沉積有表面導(dǎo)電層3用于固定電位，它由與絕緣層2熱塑性樹脂相容的熱塑性樹脂形成。
有利的是，電位固定熱塑性樹脂3含有碳。
絕緣層2包括與絕緣材料層相容的絕緣熱塑性樹脂側(cè)帶4，后者可以與前者屬于同種材料。
所述側(cè)帶沿軸向設(shè)置，形成較涂層2高的厚度。它覆蓋繞組的連接導(dǎo)體5、6及繞組的內(nèi)連接件。在絕緣層2和在覆蓋帶4上有圍繞導(dǎo)體5、6的對(duì)應(yīng)孔口7、8，給連接導(dǎo)體5、6的端部提供通道使得它們可與未示出的其它部件相連接。
在對(duì)應(yīng)于連接導(dǎo)體5、6的兩個(gè)孔口7、8之間是一個(gè)附加的孔口10，從中伸出的是導(dǎo)體11的凸出部分，所述導(dǎo)體11構(gòu)成繞組1的中間端，且它們可被未示出的搭接片連接，以使繞組適于應(yīng)用。
絕緣熱塑性樹脂側(cè)帶4上除孔口7、8、10處以外覆蓋有電位固定導(dǎo)電表面層3。
繞組的連接導(dǎo)體的孔口7、8適應(yīng)于與未示出的絕緣件配合，并保證涂層和電位固定導(dǎo)電層的連續(xù)性，所述絕緣件例如圍繞連接匯流條終端。
給用來調(diào)節(jié)繞組的導(dǎo)體11提供通道的中間孔口10有利的是用涂有導(dǎo)電層的絕緣材料插頭(未示出)封閉，以保證覆蓋繞組整體的導(dǎo)電層3的連續(xù)性。
圖2所示為圍繞中空?qǐng)@柱形繞組1的外輪廓和內(nèi)輪廓的絕緣熱塑性樹脂涂層2。
該圖還清楚的示出了覆蓋繞組連接導(dǎo)體的帶4還被電位固定導(dǎo)電表面層3覆蓋。
所得到的環(huán)形高壓繞組特別適于用作干式變壓器的高壓繞組。
其內(nèi)部空間12可接受設(shè)置在未示出的磁路柱上的低壓繞組。
圖2清楚地表明，本發(fā)明高壓繞組構(gòu)成干式變壓器的高壓繞組。
高壓繞組1與低壓繞組15相連，所述低壓繞組15也是干絕緣的，并且它設(shè)置在層狀磁路柱16上，所述高壓繞組和低壓繞組之間有套筒17。低壓繞組15包覆在例如熱塑性樹脂之類材料18中，且其圓周上具有模塑形成的軸向脊肋19，當(dāng)與高壓繞組1的導(dǎo)電樹脂層3的內(nèi)表面接觸時(shí)界定一個(gè)通道20，使得冷卻流體如空氣可從中流過。
為制造圖1和2所述的本發(fā)明高壓繞組，第一步驟是卷繞涂有電絕緣護(hù)套的導(dǎo)線形成中空?qǐng)@柱形繞組1。
在未示出的第一模具中，以電絕緣熱塑性樹脂模制繞組1的第一涂層以使獲得的電絕緣熱塑性樹脂層的厚度足以使繞組與外部絕緣。
隨后，在未示出的第二模具中，在擁有電絕緣熱塑性樹脂層2的繞組上模制呈電位固定導(dǎo)電熱塑性樹脂層3的第二涂層。
為在第一模具中進(jìn)行涂覆，將繞組1置于前述模具的空腔中，所述模具具有入口、排氣口和在模具內(nèi)部用于支撐物體的桿。
移動(dòng)支撐桿直到它們與繞組1接觸以在模具空腔中支撐繞組。
在設(shè)置有注射螺桿的室內(nèi)將樹脂預(yù)熱至樹脂產(chǎn)生流動(dòng)的溫度。
經(jīng)模具入口向較冷的模具中以高壓注入電絕緣熱塑性樹脂?？梢詰?yīng)用水力或氣動(dòng)裝置施加高壓。注入樹脂的壓力范圍可為35MPa至138MPa，溫度范圍可為約200℃至約400℃。當(dāng)注入空腔的熱塑性樹脂沿支撐桿固化之前從模具空腔中抽出支撐桿以防止在電絕緣熱塑性樹脂中形成空穴。
在這一操作過程中，隨著樹脂填充模具，使空氣由排氣口溢出模具空腔。事實(shí)上，所述排氣口可由在模具徑向表面和軸向表面的接合點(diǎn)區(qū)域中多個(gè)孔構(gòu)成。
第一模具的構(gòu)型為，熔融樹脂經(jīng)模具內(nèi)表面上的園周入口進(jìn)入模具。
持續(xù)注入電絕緣熱塑性樹脂直至模具被充滿為止，形成電絕緣熱塑性樹脂層2，該層實(shí)際上無空穴且其厚度足以使繞組與外部絕緣。
有利的是繼續(xù)注入電絕緣熱塑性樹脂直至在繞組1的內(nèi)徑和外徑上得到至少為3mm均勻厚度的絕緣層，且在繞組的軸端得到至少為2.5mm均勻厚度的的絕緣層為止。
然后從第一模具中移出帶有其絕緣層2的繞組并進(jìn)行檢測(cè)以保證涂層2無空穴。
可以通過任何通用的方法來進(jìn)行這種檢測(cè)，例如使用X-射線或當(dāng)繞組通電時(shí)測(cè)量由空穴引起的局部放電。
術(shù)語“實(shí)際上無空穴”在這里使用時(shí)是指當(dāng)放大倍數(shù)為1000時(shí)使用電子顯微鏡看不到有空穴存在。
當(dāng)在第一模具中使用電絕緣熱塑性材料進(jìn)行的涂層操作(其間還可能通過第一模具的模塑形成側(cè)帶4，所述側(cè)帶4覆蓋繞組的連接導(dǎo)體5、6及圍繞這些導(dǎo)體端部的孔口7、8和為調(diào)節(jié)繞組的導(dǎo)體11設(shè)置的中部孔口10)結(jié)束之后，將所獲得的產(chǎn)物放入未圖示的第二模具中，在其中使用熱壓模塑方法來在絕緣熱塑性材料層上涂覆第二涂層，該涂層為導(dǎo)電熱塑性樹脂層，以獲得高壓繞組的電位固定表面層3。
在涂覆導(dǎo)電熱塑性樹脂之前，同樣可以通過熱壓來添加絕緣熱塑性材料側(cè)帶4。
權(quán)利要求
1.高壓繞組，其中包括具有絕緣外殼涂層的的導(dǎo)線繞組，其特征在于所述繞組1具有高壓絕緣性熱塑性樹脂涂層2，其特征還在于還包括熱塑性樹脂的電位固定導(dǎo)電表面層3，該表面層熱塑性樹脂與在絕緣層2上沉積的熱塑性樹脂相容。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓繞組，其特征在于包括與繞組1絕緣材料涂層2相容的絕緣熱塑性樹脂側(cè)帶4，所述側(cè)帶的厚度高于絕緣層，且該側(cè)帶覆蓋繞組的連接導(dǎo)體，其特征還在于在絕緣層2和在覆蓋帶4上有為連接導(dǎo)體的端部5，6設(shè)置的孔口7，8。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高壓繞組，其特征在于所述絕緣層2樹脂選自以下物質(zhì)組成的組6-6聚酰胺、6-聚酰胺、4，6聚酰胺、12，12聚酰胺、6-12聚酰胺、含芳族單體的聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、液體晶體聚合物、聚對(duì)苯二甲酸環(huán)己二甲酯、共聚醚酯、聚苯硫醚、polyacylics、聚丙烯、聚乙烯、聚縮醛、聚甲基戊烯、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、及苯乙烯和橡膠的混合物及接枝共聚物及上述物質(zhì)的混合物。
4.如權(quán)利要求1或2所述的繞組，其特征在于絕緣層2的熱塑性樹脂是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
5.如權(quán)利要求4所述的繞組，其特征在于在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中加有玻璃纖維。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的繞組，其特征在于絕緣層2熱塑性樹脂的厚度為3mm至50mm。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的高壓繞組，其特征在于電位固定層3的導(dǎo)電熱塑性樹脂中含有碳。
8.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的繞組，其特征在于導(dǎo)電樹脂與絕緣涂層選自相同的材料，而且在導(dǎo)電樹脂中還含有20％至70％的碳顆粒。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的高壓繞組，其特征在于所述繞組構(gòu)成干式變壓器的高壓繞組。
10.制備權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的高壓繞組的方法，其特征在于包括-卷繞涂有電絕緣層的導(dǎo)線形成中空?qǐng)@柱形繞組1；-在第一模具中，以電絕緣熱塑性樹脂模制繞組的第一涂層以使獲得的電絕緣熱塑性樹脂層2的厚度足以使繞組與外部絕緣，-在第二模具中，在擁有電絕緣熱塑性樹脂層的繞組上模制呈電位固定導(dǎo)電熱塑性樹脂層的第二涂層3。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于在第一模具中完成的涂覆階段包括-將繞組1置于模具的空腔中，所述模具具有入口、排氣口和在模具內(nèi)部用于支撐物體的桿；-移動(dòng)支撐桿使之與繞組接觸以在空腔中支撐繞組；-經(jīng)入口向模具中注入電絕緣熱塑性樹脂；-在注入空腔的熱塑性樹脂沿支撐桿固化之前從空腔中抽出支撐桿以防止在電絕緣熱塑性樹脂中形成空穴；-當(dāng)樹脂充滿模具時(shí)使空氣由排氣口溢出空腔，和-繼續(xù)注入電絕緣熱塑性樹脂直至模具被充滿，形成電絕緣熱塑性樹脂層2為止，該層實(shí)際上無空穴且其厚度足以使繞組與外部絕緣。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于繼續(xù)注入電絕緣熱塑性樹脂直至在繞組的外徑和內(nèi)徑上得到至少為3mm的均勻厚度，且在繞組的軸端得到至少為2.5mm的均勻厚度為止。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于在涂覆導(dǎo)電覆蓋層3之前，通過熱壓在絕緣層上形成絕緣熱塑性樹脂側(cè)帶4。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)的方法，其特征在于通過熱壓模制來涂覆第二層導(dǎo)電熱塑性樹脂層3。
全文摘要
包括涂有絕緣外層的導(dǎo)線繞組的高壓繞組，其特征在于所述繞組(1)被高壓絕緣熱塑性樹脂(2)包覆，且所述繞組還包括沉積在包覆層上的電位固定導(dǎo)電表面層(3)，該表面層的熱塑性樹脂與絕緣包覆層(2)的熱塑性樹脂相容。
文檔編號(hào)H01F27/32GK1239581SQ96180450
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1996年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月4日
發(fā)明者S·勞里奧特, D·菲爾德曼, M·薩科特, J·威爾德, L·希爾, A·P·瓦爾拉夫, M·A·蒙諾德 申請(qǐng)人:杜邦公司, 施內(nèi)德電氣公司, 法國(guó)電氣公司