CN102543384B - 矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器 - Google Patents

Abstract

矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器，包括有由低压线圈和高压绕圈构成的整体绕组线圈、铁芯、上夹件、下夹件及外壳，其特点是低压线圈层间设有绝缘层，高压线圈设在低压线圈外层，高压线圈相邻两层之间设有绝缘层，其外围设有外绝缘层，整体绕组线圈为方形截面；铁芯为非晶合金铁芯，其铁芯装配搭接头设置在下部；上、下夹件为由玻璃丝填充增强的环氧树脂浇注的成型非金属件，其U型截面倒扣在上、下铁轭位置而垫压绕组的上、下端面，并通过拉螺杆紧固；拉螺杆对称安装在高低压侧，夹紧上、下夹件。本发明具有寿命长、损耗低、噪音小、免维护、高可靠性、无污染、难燃防火及寿命终结后可回收利用等特点。

Description

矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器

技术领域

本发明涉及一种可移动的成套供、变电装置，尤其涉及一种适用于有甲烷混合气体和煤尘等有爆炸危险矿井的矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器，属于煤矿机电设备技术领域。

背景技术

目前，矿用隔爆移动变电站产品由矿用隔爆型高压真空配电装置、矿用隔爆型干式变压器、矿用隔爆型低压综合保护箱三部分组成。其中矿用隔爆型干式变压器一般是浸渍式干式变压器，其铁芯是硅钢片叠码式、线圈用包绝缘铜导线绕制并浸渍绝缘漆、外壳采用波纹板拼接的长方体结构。此类矿用隔爆型干式变压器存在着损耗高、噪音大、体积大、耐潮性差、绕组机械强度低、局部绝缘易击穿等缺点。使用时在狭窄的坑道中占用面积大，行走或停放时挤占作业面积，且易刮碰行人或物体；耗能高造成运行成本高，且噪音大污染环境；因各种缺点故障率高增加维修和停台频次，即影响生产又加大维修费用。

因此，改进完善矿用隔爆型干式变压器的技术性能，提高其安全可靠性是采煤行业的迫切需求。

发明内容

本发明的目的就在于针对当前矿用隔爆型移动变电站用干式变压器体积大、耗能高、噪音大、易受潮、运行可靠性差、运行成本增加而给国家和用户带来经济损失等问题，提供一种具有寿命长、损耗低、噪音小、免维护、高可靠性、无污染、难燃防火及寿命终结后可回收利用等特点的结构紧凑、局部放电几率近似于零的矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器。本发明由于选用节能效果显著的非晶合金铁芯、实现铁芯不受力结构；采用（低压箔式、高压圆筒式）电气、机械、环保性能优异的整个绕组，实施同绕和整体环氧树脂真空浇注工艺；夹件采用玻璃丝填充增强的环氧树脂成型整体结构、实现非金属夹件压紧的全绝缘结构；上下夹件采用包扎热缩带的螺杆、使用多组、对称、均布布置拉紧，实现均匀受力、卡紧可靠的效果。上述零部件科学、有机、可靠组合，除满足煤矿使用的电气、隔爆要求外，对于适用性、节能、环保、安全可靠等性能方面有新的突破和提升。

本发明给出的技术解决方案是:这种矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器，包括有由低压线圈和高压绕圈构成的整体绕组线圈、铁芯、上夹件、下夹件及外壳，其中铁芯为三相五柱式，在三个中柱上分别装设有整个绕组，整个绕组里层设置有低压线圈，在低压线圈的外层套装高压线圈，在上、下铁轭的位置分别扣装有上、下夹件，并用拉螺栓夹紧固定；外壳为圆形截面全波纹结构，其特点是：所述低压线圈为铜箔绕制，层间设有绝缘层，高压线圈布置在低压线圈的外层，高压线圈相邻的两层之间设有绝缘层，在高压线圈的外围设有外绝缘层，所述整体绕组线圈为方形截面，低压线圈用箔式绕包机绕制后移至卧式绕线机同步绕制高压线圈，高、低压线圈绕制后整个绕组进行环氧树脂浇注；所述铁芯为非晶合金铁芯，采用以整个绕组为骨架而铁芯挂在绕组上的结构，其铁芯装配搭接头设置在下部，以避免铁芯受力；所述的上、下夹件为由玻璃丝填充增强的环氧树脂浇注的成型非金属件，其U型截面倒扣在上、下铁轭位置而垫压整体绕组线圈的上、下端面，并通过拉螺杆紧固；所述拉螺杆是由拉螺杆、螺母和垫圈构成，对称安装在高低压侧，夹紧上、下夹件。

为更好的实现本发明的目的，所述低压线圈层间的绝缘层为一层DMD树脂预浸的绝缘材料，高压绕组相邻的两层之间装设的绝缘层为一层柔软型网格布的绝缘材料，其网格规格为2X4mm，在高压线圈外围装设的外绝缘层为无溶剂网格材料。

为更好的实现本发明的目的，所述铁芯由四个方框型铁芯拼装构成三相五柱式结构的铁芯，每个方框型铁芯拼装时将可叠码的活动铁轭放在同一方向，铁芯拼装后除活动铁轭外，其余部分浸环氧树脂固化。

为更好的实现本发明的目的，所述上、下夹件的夹件截面内部为U型、夹件截面外侧为带凸台的结构，以满足铁芯侧向不夹紧不受力和穿卡拉螺杆及压紧线圈端面面积的要求。

为更好的实现本发明的目的，所述拉螺杆除两端螺纹部分外，其余外圆表面包扎电气性能好的热紧缩带，提高其对相邻部件的绝缘性能。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:1.因采用非晶合金铁芯及铁芯不受力结构，其空载损耗比硅钢片铁芯同比下降70%以上，节能效果显著。

2.因采用非金属的，玻璃丝增强的环氧浇注成型夹件，降低了引线绝缘距离，减少杂散损耗和涡流损耗，降低负载损耗的同时缩小了变压器的体积。

3.环氧树脂浇注干式变压器是全包封结构，不吸潮，机械强度高、性能稳定。

4.采用带电体和紧固件材料的全绝缘一体化结构，有效的降低变压器器身绝缘内外部的沿面爬电距离和过电压闪电距离，确保变压器的安全可靠运行。

5.因采用耐热等级高的环氧树脂浇注的阻燃型全绝缘紧固结构，消除了铁芯漏磁造成的局部过热现象，降低局部过热现象造成的变压器热故障的几率，确保煤矿运行的安全性。

6.因采用圆形截面全波纹结构的外壳，体积小、受力均匀、机械强度好、散热面积大、结构科学合理。

7.对环境不产生污染，绝对没有可燃或污染物泄漏的危险，非常适用于潮湿和污染环境的煤矿作业场合。

8.噪音小、过载能力强、局部放电量小、具有高效的抗短路能力。

9.由于采用三相五柱式结构，大幅度降低变压器高度；采用全绝缘结构，大幅度降低变压器的体积，及圆形截面的外壳特别适用于煤矿窄小坑道环境的行走和停放作业的需要。

附图说明

图1为本发明给出实施例的结构示意图。

图2是本发明给出实施例的侧视图。

图中标记：1.拉螺杆，2.上夹件，3.铁芯，4.铁轭垫块，5.硅橡胶垫，6.整体绕组线圈，7.下夹件，8.垫脚。

具体实施方式

下面结合本发明给出实施例KBSHQG-T-630/10型“非晶合金铁心环氧树脂浇注全绝缘干式变压器”对本发明的具体技术方案做进一步说明:如图1～图2所示，这种矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器，包括有由低压线圈和高压绕圈构成的整体绕组线圈6、铁芯3、上夹件2、下夹件7、铁轭垫块4、硅橡胶垫5、垫脚8及外壳，其中铁芯3为三相五柱式，在三个中柱上分别装设有整体绕组线圈6，整体绕组线圈6里层设置有低压线圈，在低压线圈的外层套装高压线圈，在上、下铁轭垫块4的位置分别扣装有上夹件2和下夹件7，并用拉螺栓夹紧固定；外壳为圆形截面全波纹结构，其中：整体绕组线圈6包括内层的低压线圈及外层的全高压线圈，低压线圈采用铜箔绕制，层间设置一层DMD树脂预浸的绝缘材料进行绝缘，高压线圈是在已绕制成型的低压线圈上采用同绕工艺绕制，高压线圈选用优质无氧铜电磁线，采用圆筒式结构进行绕制，高压线圈的层间装设一层柔软型网格布作为绝缘材料，其网格规格为2×4mm，在高压线圈的外围装设有无溶剂网格材料，整体绕组线圈6是方形截面。

在整体绕组线圈6成型后将其放入烘炉固化，然后将整体绕组线圈6送进加热炉中加热，直到达到150℃的的浇注温度，预热好的整体绕组线圈6移送到真空浇注室，当真空浇注室的真空度达到50～100pa的规定值，将树脂浇注在整体绕组线圈6的模具中。混合的树脂粘度较低，可以填充微小空隙，而且与柔软型网格布和无溶剂网格材料及树脂填料融为一体，固化成型后在外表面形成细腻树脂层，从而达到最低的局部放电水平，具有极强抗短路能力的变压器线圈。

所述铁芯3是采用美国置信公司专利技术制造的非晶合金铁芯3，其优点是损耗特别低，缺点是对压力非常敏感，受到压力（包括自重压力）损耗增加，噪音增大；为此采用以整个绕组承重，以整个绕组为骨架而铁芯3挂在绕组上的结构，并且采用倒置装配工艺，把铁芯3装配搭接头放在下部，避免铁芯3受力。由四个方框型铁芯3拼装成三相五柱式结构的铁芯3，每个方框型铁芯3拼装时把可叠码的活动铁轭放在同一方向，铁芯3拼装后除活动铁轭外，其余部分浸环氧树脂固化。

所述上夹件2采用非金属的，玻璃丝填充增强的环氧树脂浇注的成型件，采用U型截面倒扣在上铁轭位置而垫压绕组的上端面，通过拉螺杆紧固。上夹件的夹件截面内部是U型的，高低压侧夹件做成整体的满足铁芯侧向不夹紧不受力的要求；上夹件的夹件截面外侧带凸台的结构，以满足穿卡拉螺杆及压紧线圈端面面积的要求。

所述下夹件7采用非金属的，玻璃丝填充增强的环氧树脂浇注的成型件，安装在下铁轭，U型朝上，下部与垫脚连接，下夹件7的结构与上夹件2相同。

所述拉螺杆1采用优质碳素结构钢制造，有较高的机械强度，配以优质的螺母和垫圈；用于通过卡压上、下夹件而压紧线圈；每台共8套分四组对称安装；比现有的其它同类产品数量增加一倍，是根据夹件材料特点、线圈压紧力及压紧力均匀分布的要求确定的；拉螺杆1除两端螺纹部分外，其余外圆表面包扎电气性能好的热紧缩带，提高其对相邻部件的绝缘性能。

所述铁轭垫块4是采用F级绝缘的聚酰亚胺制造，其尺寸根据线圈幅向尺寸、压力大小、线圈端面与铁轭距离确定；上下铁轭都使用此种垫块放在夹件和线圈端面的硅橡胶垫之间传递压力。为更好的实现本发明的目的，所述低压线圈层间的绝缘层为一层DMD树脂预浸的绝缘材料，高压绕组相邻的两层之间装设的绝缘层为一层柔软型网格布的绝缘材料，其网格规格为2X4mm，在高压线圈外围装设的外绝缘层为无溶剂网格材料。

硅橡胶垫5与铁轭垫块4相同位置放在线圈端面与铁轭垫块4之间，起到绝缘减震的作用。

垫脚8由纵向槽钢和横向槽钢构成，纵向槽钢上部与下夹件7安装，下部与横向槽钢连接；横向槽钢上连接纵向槽钢，下与外壳对接；垫脚8的作用是承受器身的重量及器身与外壳衔接。

本发明采用非晶合金铁芯、要求活动铁轭放在下部，在专用的装配台上进行铁芯和整个绕组倒位装配，装配后翻转过来实现活动铁轭放在下部的目的。

本发明由于选用优质的非晶合金铁心、采用铁心不受力的结构、使用非金属夹件压紧的全绝缘结构、低压线圈采用箔式、采用高低压线圈同绕工艺、且整体进行环氧树脂真空浇注，具有优异的技术性能；其空载损耗比国家标准GB8286《矿用隔爆型移动变电站》下降70%以上、噪音低于50dB(A)、局部放电量小于3pc，可保证产品在低损耗状态下长期安全运行。

以本发明给出实施例KBSHQG-T-630/10型“非晶合金铁心环氧树脂浇注全绝缘干式变压器”为例，主要指标与国家标准GB8286《矿用隔爆型移动变电站》对比见下表：。

Claims (1)

1.矿用隔爆型移动变电站用非晶合金铁芯全绝缘干式变压器，适用于有甲烷混合气体和煤尘有爆炸危险的矿井，包括有由低压线圈和高压绕圈构成的整体绕组线圈、铁芯、上夹件、下夹件及外壳，其中铁芯为三相五柱式，在三个中柱上分别装设有整体绕组线圈，整体绕组线圈里层设置有低压线圈，在低压线圈的外层套装高压线圈，在上、下铁轭的位置分别扣装有上、下夹件，并用拉螺栓夹紧固定，外壳为圆形截面全波纹结构，其特征在于：

所述低压线圈为铜箔绕制，层间设有绝缘层，高压线圈布置在低压线圈的外层，高压绕组相邻的两层之间装设有绝缘层，在高压线圈的外围装设有外绝缘层，所述整体绕组线圈为方形截面，低压线圈用箔式绕包机绕制后移至卧式绕线机同步绕制高压线圈，高、低压线圈绕制后整个绕组进行环氧树脂浇注；

所述低压线圈层间的绝缘层为一层DMD树脂预浸的绝缘材料，高压绕组相邻的两层之间装设的绝缘层为一层柔软型网格布的绝缘材料，其网格规格为2X4mm，在高压线圈外围装设的外绝缘层为无溶剂网格材料；

所述铁芯为非晶合金铁芯，采用以整个绕组为骨架而铁芯挂在绕组上的结构，其铁芯装配搭接头设置在下部；

所述铁芯由四个方框型铁芯拼装构成三相五柱式结构的铁芯，每个方框型铁芯拼装时将可叠码的活动铁轭放在同一方向，铁芯拼装后除活动铁轭外，其余部分浸环氧树脂固化；

所述上、下夹件为由玻璃丝填充增强的环氧树脂浇注的成型非金属件，其U型截面倒扣在上、下铁轭位置而垫压整体绕组线圈的上、下端面，并通过拉螺杆紧固；

所述上、下夹件的夹件截面内部为U型、夹件截面外侧为带凸台的结构；

所述拉螺杆是由拉螺杆、螺母和垫圈构成，对称安装在高低压侧，夹紧上、下夹件；

所述拉螺杆除两端螺纹部分外，其余外圆表面包扎有电气性能好的热紧缩带。