CN105304291A - 一种箔绕干式变压器及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了输变电装置领域内的一种箔绕干式变压器，其低压绕组的一端轴向抵触在绝缘垫块上，低压绕组的另一端轴向为自由端；铁芯外周和低压绕组之间设有若干支撑条，低压绕组两端在径向方向上与绝缘垫块配合安装。由于低压绕组只有一端被固定，其轴向方向上变形时可具有伸缩余地，径向方向受到支撑条作用，可保持其结构完好。本发明使用可靠，寿命长，能承受较大的过载电流而不会被击穿。同时，本发明还提供了一种箔绕式变压器的生产方法，其不需要采用浇铸方式生产低压绕组，而是采用预浸环氧树脂的DMD绝缘纸和整张铜箔绕包后再加温固化，其生产效率高，产品抗拉强度高。

Description

一种箔绕干式变压器及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种输变电装置，特别涉及一种变压器。

背景技术

环氧树脂绝缘干式变压器是电力网中的重要电气设备，现有技术中，有一种防水环氧树脂浇注干式变压器，其结构主要包括有变压器铁芯、低压绕组、高压绕组、铁芯穿心螺杆；变压器铁芯由所述铁芯穿心螺杆固定，所述低压绕组套装在所述变压器铁芯上，高压绕组位于所述低压绕组之外；低压绕组和高压绕组绕制后均浇注在环氧树脂层内，低压绕组和高压绕组的表面喷涂有防水绝缘漆；变压器铁芯表面整体刷有防水漆。当绕组发生突发短路时，至少有一个低压绕组的端部线匝受到向两端拉伸的较大力的作用，因此现有技术中变压器的绕组轴向必须压紧，从而保证绕组在通过大电流时不变形；为了能良好固定高压绕组和低压绕组，采用的做法全部是在高压绕组和低压绕组的轴向方向上采用压紧块，将高压绕组和低压绕组压紧；但是在瞬间大电流经过时，由于低压绕组受到较大的向两端拉伸的轴向力作用，在两端被压紧块固定的情况下，其产生的反作用力会导致低压绕组的绝缘层局部被破坏，形成局部放电，最终会使得低压绕组被贯穿性击穿。因此，现有技术中的低压绕组的轴向固定和留有伸缩余量之间是一种不可调和的矛盾。

箔绕式变压器是在现有的变压器的基础上发展而来，其绕组采用箔式绕线方式进行绕制，箔式绕线是以不同厚度的铜或铝箔带为导体，以宽带状的绝缘材料为层间绝缘，以窄带状的绝缘材料为端绝缘，在箔式绕线机上一次完成卷绕，形成卷状线圈。目前的箔绕式变压器的高压绕组、低压绕组全部在真空中浇注环氧树脂并固化。同时，在安装时，低压绕组及高压绕组的两端均被固定。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种箔绕干式变压器，使其能承受更大的电流，低压绕组不易被击穿。

本发明的目之一的是这样实现的：一种箔绕干式变压器，包括铁芯、低压绕组和高压绕组；所述低压绕组套装在所述铁芯外，高压绕组位于所述低压绕组外；高压绕组为浇注在环氧树脂绝缘体内的绕线绕组；所述低压绕组由厚度为0.5~2.2mm的整张铜箔和绝缘层双层卷绕而成，铁芯两端的两侧分别设有夹紧铁芯的夹紧件，高压绕组的两端面上分别设有夹持住高压绕组的绝缘垫块，所述绝缘垫块与夹紧件相固定，低压绕组的一端轴向抵触在任意一个绝缘垫块上，低压绕组的另一端轴向为自由端；铁芯外周和低压绕组之间设有若干支撑条，低压绕组两端在径向方向上与绝缘垫块配合安装。

本发明中，仅低压绕组采用箔绕机构，高压绕组仍采用绕线式结构；低压绕组由厚度为0.5~2.2mm的整张铜箔和绝缘层双层卷绕而成，低压绕组的一端被固定，另一端为自由端，其与铁芯之间采用支撑条支撑固定，在受到大电流作用尤其是在短路时，高压绕组受从两端向中部的压缩力，同时其径向受到向外的张力；低压绕组两端受轴向的拉伸力，同时其径向受向内的张力，低压绕组轴向方向的力可相互抵消，且铜箔具有足够的抗拉强度，保证了低压绕组的可靠性；低压绕组在轴向方向上长度大，而在径向方向上尺寸小，由于低压绕组只有一端被固定，其轴向方向上变形时可具有一定的伸缩余地，径向方向受到支撑条作用，可保持其结构完好。由于箔绕式变压器是在现有的绕线式变压器的基础上发展而来，因此，在习惯的影响下，现有技术中对箔绕式变压器的低压绕组和高压绕组仍旧采用轴向固定的方式进行安装。因为其不需要更改变压器的其他结构，同时，在正常使用中，也不会有比现有绕线式变压器有更多的不足，采用轴向固定高压绕组和低压绕组已经成为行业内的固有习惯。基于上述原因，技术人员没有动力去进一步研究和改进箔绕式变压器。偶有变压器被击穿而损坏的，技术人员也会认为这是因为短路等原因的大电流击穿绝缘导致的损坏，而不会认为是绝缘本身先受到破坏而导致的击穿。本发明打破了传统的惯性思维，尽管其结构简单，但其取得了意想不到的效果。本发明使用可靠，寿命长，能承受较大的过载电流而不会被击穿。

作为本发明的进一步改进，绝缘层为预浸环氧树脂604的DMD绝缘纸，所述环氧树脂604中添加有芳香族胺固化剂；所述DMD绝缘纸厚度为0.12~0.2mm；浸胶烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.05~0.08mm。DMD绝缘纸本身具有良好的抗拉强度，预浸环氧树脂的目的是为了在一定温度下，使环氧树脂熔化后再固化，达到良好的绝缘性能。

为便于生产，所述低压绕组和高压绕组整体呈圆筒形。圆筒形为回转结构，便于绕制。

本发明的目的之二是提供上述一种箔绕干式变压器的生产方法，使其能提供足够抗拉强度的低压绕组，并将低压绕组良好固定。

为此，本发明提供的一种箔绕干式变压器的生产方法，包括如下步骤：

1）在DMD绝缘纸双面预浸环氧树脂绝缘胶，所述环氧树脂绝缘胶由环氧树脂604和芳香族胺固化剂混合而成，所述DMD绝缘纸厚度为0.12~0.2mm；浸胶后将DMD绝缘纸烘干；烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.05~0.08mm；

2）将预浸环氧树脂的DMD绝缘纸和铜箔在圆形的内模外进行绕制，采用双层同步卷绕方式绕制成圆筒形，铜箔厚度为0.5~2.2mm；卷绕时，在铜箔的始端和末端焊接出线铜排；

3）卷绕成型后连同内模一起将低压绕组送入烘箱内，升温至80~85℃，保温2.5~3.5小时；再升温至95~105℃，保温1.5~2.5小时；使环氧树脂绝缘层充分熔化；

4）再升温到125~135℃，保温6~10小时，固化剂与环氧树脂604中的环氧基反应，变成网状结构的大分子使环氧树脂充分固化后，停止加温，自然冷却至常温后出烘箱；

5）脱去内模后，组装变压器；组装变压器时，在低压绕组和铁芯之间插入支撑条，使支撑条将铁芯和低压绕组撑紧；同时，使低压绕组的抵触在一个绝缘垫块上，保持低压绕组的另一端为自由端，高压绕组两端均被绝缘垫块所固定，低压绕组两端在径向方向上经绝缘垫块固定，绝缘垫块固定在夹紧件上，夹紧件夹紧在铁芯两端两侧。

采用上述方法制造变压器，其优势主要体现在低压绕组的生产及安装上，所涂覆环氧树脂604中含有环氧基、胺基等活性基团，其在中高温时，固化成为不溶且不熔的热固性成品。环氧基团则与金属表面的游离键起反应，形成化学键，与铜箔粘结牢固，绝缘良好。芳香族胺固化剂为潜伏性固化剂，在125~135℃被激活，与环氧树脂的环氧基等交联反应，变成网状结构的大分子，具有良好的机械强度。采用上述方法，低压绕组不需要采用浇注环氧树脂的方式进行生产，其生产速度快，间隙均匀且绝缘性能良好。

为保证铜箔端部的绝缘性能，所述DMD绝缘纸覆盖宽度超出铜箔侧边5~10mm。在环氧树脂熔化后再固化时，环氧树脂可覆盖铜箔的端部，达到绝缘良好的效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明断面结构示意图。

图3为低压绕组和高压绕组的受力状况图。

其中，1铁芯，2夹紧件，3上绝缘垫块，4低压绕组，5高压绕组，6下绝缘垫块，6a台阶，7出线铜排，8支撑条。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，为一种箔绕干式变压器，包括轴线直立设置的铁芯1、低压绕组4和高压绕组5；低压绕组4和高压绕组5整体呈圆筒形，相应的铁芯1也大致呈圆柱形，低压绕组4套装在所述铁芯1外，高压绕组5位于低压绕组4外，两者之间留有气隙；高压绕组5为浇注在环氧树脂绝缘体内的绕线绕组；低压绕组4由厚度为0.5~2.2mm的整张铜箔和绝缘层双层卷绕而成，即铜箔和绝缘层叠合在一起进行卷绕，铜箔为一层，绝缘层为另一层，合计形成两层进行同步卷绕而成，铁芯1两端的两侧分别设有夹紧铁芯1的夹紧件2，高压绕组5的两端面上分别设有夹持住高压绕组5的绝缘垫块，分别为上端的上绝缘垫块3和下端的下绝缘垫块6，上绝缘垫块3和下绝缘垫块6与对应的夹紧件2相固定，低压绕组4的一端轴向抵触在下绝缘垫块6上，低压绕组4的上端轴向为自由端；铁芯1外周和低压绕组4之间设有若干支撑条8，支撑条8的长度与低压绕组4的长度相当；低压绕组4两端在径向方向上与上绝缘垫块3和下绝缘垫块6配合安装，图中，低压绕组4外周插入上绝缘垫块3的内孔中，下绝缘垫块6上设有一个台阶6a，低压绕组4下端外周贴靠在所述台阶6a上，形成径向方向上的配合安装，低压绕组和高压绕组通过出线铜排7引出。绝缘层为预浸环氧树脂604的DMD绝缘纸，该环氧树脂604中添加有芳香族胺固化剂，固化后，低压绕组4形成一个整体，DMD绝缘纸厚度为0.12~0.2mm；浸胶烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.05~0.08mm。

实施例2

上述的一种箔绕干式变压器的生产方法，按如下步骤进行：

1）在DMD绝缘纸双面预浸环氧树脂绝缘胶，环氧树脂绝缘胶由环氧树脂604和芳香族胺固化剂混合而成，DMD绝缘纸厚度为0.12mm；浸胶后将DMD绝缘纸烘干；烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.05mm；环氧树脂604和芳香族胺固化剂作为环氧树脂组合物，可从市售获得，环氧树脂604（E-12）为中分子量的双酚A型环氧树脂，芳香族胺固化剂也可通过市售获得，固化剂用量(质量)=（胺当量/环氧当量）*环氧树脂质量；

2）将预浸环氧树脂的DMD绝缘纸和铜箔在圆形的内模外进行绕制，采用双层同步卷绕方式绕制成圆筒形，铜箔厚度为0.5mm；卷绕时，在铜箔的始端和末端焊接出线铜排；DMD绝缘纸覆盖宽度超出铜箔侧边10mm；

3）卷绕成型后连同内模一起将低压绕组送入烘箱内，升温至80~85℃，保温2.5小时；再升温至95℃，保温2.5小时；使环氧树脂绝缘层充分熔化；

4）再升温到135℃，保温6小时，固化剂与环氧树脂604中的环氧基反应，变成网状结构的大分子使环氧树脂充分固化后，停止加温，自然冷却至常温后出烘箱；

5）脱去内模后，组装变压器；组装变压器时，在低压绕组4和铁芯1之间插入支撑条8，使支撑条8将铁芯1和低压绕组4撑紧；同时，使低压绕组4下端轴向抵触在下绝缘垫块6上，保持低压绕组4的上端轴向为自由端，高压绕组5两端被上绝缘垫块3和下绝缘垫块6所固定，低压绕组4两端在径向方向上经上绝缘垫块3和下绝缘垫块6所固定，使得高压绕组5和低压绕组4之间留有适当的气隙；安装时，使低压绕组4外周插入上绝缘垫块3的内孔中，下绝缘垫块6上设有一个台阶6a，低压绕组4下端外周贴靠在所述台阶6a上，形成径向方向上的配合安装，上绝缘垫块4和下绝缘垫块6固定在夹紧件2上，夹紧件2夹紧在铁芯1两端两侧。

实施例3

一种箔绕干式变压器的生产方法，按如下步骤进行：

1）在DMD绝缘纸双面预浸环氧树脂绝缘胶，环氧树脂绝缘胶由环氧树脂604和芳香族胺固化剂混合而成，所述DMD绝缘纸厚度为0.2mm；浸胶后将DMD绝缘纸烘干；烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.08mm。DMD绝缘纸覆盖宽度超出铜箔侧边5mm。

2）将预浸环氧树脂的DMD绝缘纸和铜箔在圆形的内模外进行绕制，采用双层同步卷绕方式绕制成圆筒形，铜箔厚度为2.2mm；卷绕时，在铜箔的始端和末端焊接出线铜排。

3）卷绕成型后连同内模一起将低压绕组送入烘箱内，升温至85℃，保温3.5小时；再升温至95℃，保温1.5小时；使环氧树脂绝缘层充分熔化。

4）再升温到125℃，保温10小时，固化剂与环氧树脂604中的环氧基反应，变成网状结构的大分子使环氧树脂充分固化后，停止加温，自然冷却至常温后出烘箱。

5）脱去内模后，组装变压器；组装变压器时，在低压绕组和铁芯之间插入支撑条，使支撑条将铁芯和低压绕组撑紧；同时，使低压绕组一端轴向抵触在一个绝缘垫块上，保持低压绕组的另一端轴向为自由端，高压绕组两端均被绝缘垫块所固定，低压绕组两端在径向方向上经绝缘垫块固定，绝缘垫块固定在夹紧件上，夹紧件夹紧在铁芯两端两侧。

实施例4

一种箔绕干式变压器的生产方法，按如下步骤进行：

1）在DMD绝缘纸双面预浸环氧树脂绝缘胶，所述环氧树脂绝缘胶由环氧树脂604和芳香族胺固化剂混合而成，所述DMD绝缘纸厚度为0.15mm；浸胶后将DMD绝缘纸烘干；烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.06mm。

2）将预浸环氧树脂的DMD绝缘纸和铜箔在圆形的内模外进行绕制，采用双层同步卷绕方式绕制成圆筒形，铜箔厚度为0.5~2.2mm；卷绕时，在铜箔的始端和末端焊接出线铜排；DMD绝缘纸覆盖宽度超出铜箔侧边8mm。

3）卷绕成型后连同内模一起将低压绕组送入烘箱内，升温至80~85℃，保温2.5~3.5小时；再升温至95~105℃，保温1.5~2.5小时；使环氧树脂绝缘层充分熔化。

4）再升温到125~135℃，保温6~10小时，固化剂与环氧树脂604中的环氧基反应，变成网状结构的大分子使环氧树脂充分固化后，停止加温，自然冷却至常温后出烘箱。

5）脱去内模后，组装变压器；组装变压器时，在低压绕组和铁芯之间插入支撑条，使支撑条将铁芯和低压绕组撑紧；同时，使低压绕组一端轴向抵触在一个绝缘垫块上，保持低压绕组的另一端轴向为自由端，高压绕组两端均被绝缘垫块所固定，低压绕组两端在径向方向上经绝缘垫块固定，绝缘垫块固定在夹紧件上，夹紧件夹紧在铁芯两端两侧。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种箔绕干式变压器，包括铁芯、低压绕组和高压绕组；所述低压绕组套装在所述铁芯外，高压绕组位于所述低压绕组外；高压绕组为浇注在环氧树脂绝缘体内的绕线绕组；其特征在于：所述低压绕组由厚度为0.5~2.2mm的整张铜箔和绝缘层双层卷绕而成，铁芯两端的两侧分别设有夹紧铁芯的夹紧件，高压绕组的两端面上分别设有夹持住高压绕组的绝缘垫块，所述绝缘垫块与夹紧件相固定，低压绕组的一端轴向抵触在任意一个绝缘垫块上，低压绕组的另一端轴向为自由端；铁芯外周和低压绕组之间设有若干支撑条，低压绕组两端在径向方向上与绝缘垫块配合安装。

2.根据权利要求1所述的一种箔绕干式变压器，其特征在于：所述绝缘层为预浸环氧树脂604的DMD绝缘纸，所述环氧树脂604中添加有芳香族胺固化剂；所述DMD绝缘纸厚度为0.12~0.2mm；浸胶烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.05~0.08mm。

3.根据权利要求2所述的一种箔绕干式变压器，其特征在于：所述低压绕组和高压绕组整体呈圆筒形。

4.根据权利要求3所述的一种箔绕干式变压器的生产方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在DMD绝缘纸双面预浸环氧树脂绝缘胶，所述环氧树脂绝缘胶由环氧树脂604和芳香族胺固化剂混合而成，所述DMD绝缘纸厚度为0.12~0.2mm；浸胶后将DMD绝缘纸烘干；烘干后形成的环氧树脂绝缘层的单面厚度为0.05~0.08mm；

2）将预浸环氧树脂的DMD绝缘纸和铜箔在圆形的内模外进行绕制，采用双层同步卷绕方式绕制成圆筒形，铜箔厚度为0.5~2.2mm；卷绕时，在铜箔的始端和末端焊接出线铜排；

3）卷绕成型后连同内模一起将低压绕组送入烘箱内，升温至80~85℃，保温2.5~3.5小时；再升温至95~105℃，保温1.5~2.5小时；使环氧树脂绝缘层充分熔化；

4）再升温到125~135℃，保温6~10小时，固化剂与环氧树脂604中的环氧基反应，变成网状结构的大分子使环氧树脂充分固化后，停止加温，自然冷却至常温后出烘箱；

5）脱去内模后，组装变压器；组装变压器时，在低压绕组和铁芯之间插入支撑条，使支撑条将铁芯和低压绕组撑紧；同时，使低压绕组一端轴向抵触在一个绝缘垫块上，保持低压绕组的另一端轴向为自由端，高压绕组两端均被绝缘垫块所固定，低压绕组两端在径向方向上经绝缘垫块固定，绝缘垫块固定在夹紧件上，夹紧件夹紧在铁芯两端两侧。

5.根据权利要求4所述的一种箔绕干式变压器的生产方法，其特征在于：在步骤2）中DMD绝缘纸覆盖宽度超出铜箔侧边5~10mm。