CN104900382B - 电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，包括箱体，该箱体内设有铁芯和套在该铁芯上的绕组，所述铁芯为单相开口卷铁芯，且该箱体内填充有绝缘介质，以及，该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的阻抗电压百分比为3‑4％。本发明的优点是：经济指标适中、节能效果明显，且能够高效批量生产。本发明还公开了该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的制备方法。

Description

电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器及其制备方法

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其是涉及一种电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器。本发明还涉及该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的制备方法。

背景技术

牵引变压器是电气化铁道的重要供电设备，其经济成本和环境成本的降低，对电气化铁路系统具有重大的意义。

牵引变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗。铁芯产生的空载损耗是有功损耗中最重要的组成方面，通过改进铁芯制造工艺，降低空载损耗是势在必行之举。在无功损耗方面，牵引变压器阻抗电压百分比一般为8.4-10.5％，甚至达到14％，通过降低牵引变压器阻抗电压，从而降低其无功损耗，对铁路系统的节能降耗亦极为必要。

另一方面，铁路需求的变压器因地域性等差异，不具有统一性，每条铁路的产品都需要重新设计，且供求时间紧迫，所以要求牵引变压器产品能够高效制造，批量生产。

目前，我国的中大型变压器的铁芯结构基本采用叠积形式。虽然制造过程简单，但是叠积铁芯截面积利用率不高，导致空载电流和空载损耗都比较大。而卷铁芯变压器，可以解决空载损耗和空载电流大的问题，但要求绕组必须直接绕制在铁芯上，需要专门的绕线设备，绕制工艺复杂，绕制速度慢，并且不能与铁芯同时作业，生产效率极低，基本不能做到批量生产。

同时，短路故障是电气化铁路系统中最严重也是最频繁的故障，故牵引变压器一般都具有较大的短路阻抗，以限制短路电流的倍数，增强变压器的抗短路能力。而较高的阻抗电压百分比，导致电压损耗过大，大大增加了变压器的无功损耗，且阻抗电压的增高，二次电压随负荷变化的波动增高，影响了电压质量，造成电力系统的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，它具有经济指标适中、节能效果明显，且能够高效批量生产的特点。本发明还公开了该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，包括箱体，该箱体内设有铁芯和套在该铁芯上的绕组，所述铁芯为单相开口卷铁芯，且该箱体内填充有绝缘介质，以及，该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的阻抗电压百分比为3-4％。

所述铁芯的断面为圆形，同时，该铁芯采用硅钢片卷绕而成，该些硅钢片的一侧设置有断口，且该些断口相互错开。

所述绕组包括低压绕组和位于该低压绕组外部的高压绕组。

所述绕组的导线采用半硬导线。

所述箱体为钟罩式箱体或圆筒式结构箱体。

所述绝缘介质为变压器油。

所述箱体内的铁芯为并排设置的2个，相应的，套在其上的绕组亦为2个。

该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的制备方法，包括有绕组的装配过程，所述绕组单独绕制完成后，套装于该铁芯上。

本发明所具有的优点是：经济指标适中、节能效果明显，且能够高效批量生产。本发明的电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的铁芯为开口卷铁芯。该铁芯具有较高的填充系数，且质量小、体积小、空载电流小、损耗小、噪声小。同时，该铁芯设置有断口，绕组不需要直接绕制在铁芯上，无需使用专用的卷铁芯绕线设备，可以在铁芯制造的同时，在普通绕线机上单独绕制，从而绕制速度快。待绕组绕制完成后，将加工好的铁芯从断口处打开，进行绕组和绝缘件的装配。当变压器产品出现问题时，可以打开铁芯的断口，对器身绝缘和绕组进行修理或者更换，较为方便。即，该变压器损耗小、噪声低、性能比较优越，且制造过程简单，生产效率高，可以实现批量快速的生产，以满足铁路紧张的供需要求。以及，本发明根据变压器容量大小，合理布置不同绕组间的漏磁组，以减小漏磁，达到变压器阻抗电压百分比为3-4％的指标要求，仅为常规牵引变压器阻抗的1/2至1/3，大幅度降低了无功损耗和传输有功能耗，减小了电压降，改善了功率因数，提高了用电质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的实施例1的电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的主视透视图；

图2是图1中铁芯铁芯和绕组的配合结构示意图；

图3是本发明的实施例2的电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的主视透视图。

图中：

10、箱体；

20、铁芯，21、硅钢片，22、断口；

30、绕组，31、低压绕组，32、高压绕组；

40、绝缘介质。

具体实施方式

实施例1

见图1和图2所示：电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，包括箱体10。该箱体10内设有一铁芯20和套在该铁芯20上的绕组30。

进一步的讲，该铁芯20为单相开口卷铁芯，且该箱体10内填充有绝缘介质40。以及，该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的阻抗电压百分比为3-4％。更具体的，该铁芯20的断面为圆形，且该铁芯20采用硅钢片21卷绕而成。而且，该些硅钢片21的一侧设有断口22，该些断口22相互错开。即，该单相开口卷铁芯20由自动开口环形卷铁芯数控设备进行剪料，开出曲线硅钢片条料，然后卷绕成带有开口的圆形截面开口卷铁芯，此铁芯20的每层硅钢片21中都有一个断开即前述的断口22。该断开位置位于该铁芯20的上铁轭或下铁轭位置，每层的断开点在铁芯卷绕机的控制下按照一定的规律或要求进行排列，保证该些断口相互错开。这样，该铁芯20具有较高的填充系数，且质量小、体积小、空载电流小、损耗小、噪声小。而且，由于具有断口，故而该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的制备方法，可以采用常规的工艺，但是在该绕组30装配过程中，该绕组30单独绕制完成后，套装于该铁芯20上。即，将该铁芯20和该绕组30分别加工完成后，进行器身装配。装配时，将该些断口22处的硅钢片21逐层打开，将绕制完成后的绕组30套入该铁芯20上并同时进行绝缘件装配，之后再将该铁芯20的硅钢片21在断口22处闭合绑扎牢固，安装上下夹件即可。这样，提高了生产效率，可以实现批量快速的生产。

更进一步的讲，该绕组30包括低压绕组31和位于该低压绕组31外部的高压绕组32。其中，通过合理布置不同绕组间漏磁组以减小漏磁，达到变压器阻抗电压百分比为3-4％的指标要求。而合理划分漏磁区域，使两个绕组相对应的区域满足了以下要求：1、高度尽量等；2、主漏磁空道及线段幅向尺寸尽量相等；3、绕组各区域中的匝数的百分数尽量相等。如此，使得安匝平衡小于3％。以及，该绕组30的低压绕组31和高压绕组32的导线均可采用半硬导线，提高满足变压器的短路承受能力要求。

继续优化：

该箱体10为钟罩式箱体或圆筒式结构箱体。即，钟罩式箱体便于检修且便于现场起吊，而圆筒式箱体较为美观且不易渗漏。

该绝缘介质40为变压器油。这样，符合多油道小油隙等理论，合理确定了主纵绝缘结构，可充分提高变压器的绝缘水平，改善变压器复合场强，降低电位梯分布，减小体积，提高散热效果。

实施例2

结合图3所示，与实施例1的区别仅在于：该箱体10内的铁芯20为并排设置的2个。相应的，套在其上的绕组30亦为2个。这样，实现了共箱式体内联接变压器结构，缩减了变压器体积，降低了制造成本，减少了占地面积。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，包括箱体(10)，该箱体(10)内设有铁芯(20)和套在该铁芯(20)上的绕组(30)，其特征在于：所述铁芯(20)为单相开口卷铁芯，且该箱体(10)内填充有绝缘介质(40)，以及，该电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的阻抗电压百分比为3-4％；

所述铁芯(20)的断面为圆形，同时，该铁芯(20)采用硅钢片(21)卷绕而成，该些硅钢片(21)的一侧设置有断口(22)，且该些断口(22)相互错开；

该单相开口卷铁芯由自动开口环形卷铁芯数控设备进行剪料，开出曲线硅钢片条料，然后卷绕成带有开口的圆形截面开口卷铁芯，该铁芯(20)的硅钢片(21)在断口(22)处闭合绑扎牢固，且安装上下夹件；

所述绕组(30)包括低压绕组(31)和位于该低压绕组(31)外部的高压绕组(32)；该低压绕组(31)和高压绕组(32)的高度相等、主漏磁空道及线段幅向尺寸相等、绕组各区域中的匝数的百分数相等；

所述绕组(30)的导线采用半硬导线。

2.根据权利要求1所述的电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，其特征在于：所述箱体(10)为钟罩式箱体或圆筒式结构箱体。

3.根据权利要求1所述的电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，其特征在于：所述绝缘介质(40)为变压器油。

4.根据权利要求1所述的电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器，其特征在于：所述箱体(10)内的铁芯(20)为并排设置的2个，相应的，套在其上的绕组(30)亦为2个。

5.根据权利要求1所述的电气化铁路专用开口卷铁芯及低阻抗变压器的制备方法，包括有绕组的装配过程，其特征在于：所述绕组(30)单独绕制完成后，套装于该铁芯(20)上。