CN106816283A - 一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构、绕制方法及变压器 - Google Patents

一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构、绕制方法及变压器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构、绕制方法及变压器，本方案中的高压线圈结构采用均为正饼的绕制方法绕制形成饼式线圈结构。本发明最大限度减少了线圈内部的间隙死角，大大降低了线圈的局部放电量，取消导线每层的层间绝缘，节省了材料；增大了导线在绕组中的空间占有率，同样的导线截面积可以使线圈体积减小，节省了成本。

Description

一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构、绕制方法及变压器
技术领域
本发明涉及变压器技术，具体涉及树脂浇注干式变压器技术。
背景技术
树脂浇注干式变压器高压线圈，一般制造厂家的结构都是多段圆筒式线圈，根据电压的高低，一般10kV～35kV高压线圈分为4段至12段，减少线圈每层匝数，降低线圈层间电压。在进行绕制时，每段都相当于一个独立多层圆筒式线圈，导线层间电压高要用层间绝缘材料；各段之间导线的连接需要用到焊接，焊接处需要加强绝缘处理，以保证产品的安全。
在日常生产中，工作状态经常变换，工作效率低；由于每层有多匝导线排列，下层导线之间有间隙，当上层导线将层间绝缘紧紧地压在下层导线上的时候，下层导线之间的间隙就会对浇注的树脂造成影响，树脂没有浇注进去，使得线圈浇注后内部有的地方出现气隙，从而使得线圈的局部放电量增大，会导致产品的放电量超标不合格。
发明内容
针对现有树脂浇注干式变压器高压线圈结构所存在的问题，需要一种能够降低线圈局部放电量的树脂浇注干式变压器高压线圈结构。
为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构、绕制方法及变压器，该方案局部放电量小，供电质量高。
为了解决上述技术问题，本发明提供的树脂浇注干式变压器高压线圈结构为饼式线圈结构，所述饼式线圈结构包括若干层导线饼，若干层导线饼之间依次排列连接，每层导线饼均为正饼绕制结构。
在本高压线圈结构方案中，所述饼式线圈结构中依次排列连接的若干层导线饼由一根导线只采用正饼绕制方法绕制而成。
在本高压线圈结构方案中，每层导线饼都是从本线饼的下部开始，绕制到本线饼的上部。
在本高压线圈结构方案中，每层导线饼中导线在绕制到本线饼的上部后，通过导线换位结构直接下换到相邻层导线饼下部，作为相邻层导线饼绕制的始端。
在本高压线圈结构方案中，每层导线饼的绕制匝数均为分数匝。
在本高压线圈结构方案中，导线换位结构由导线沿导线饼径向弯折形成，并做绝缘处理。
在本高压线圈结构方案中，相邻导线饼之间的导线换位结构沿饼式线圈结构的圆周方向均匀分布。
在本高压线圈结构方案中，饼式线圈结构的内侧和外侧分布设置至少一层玻璃丝网格布。
为了解决上述技术问题，本发明提供的树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，通过采用均为正饼的绕制方法绕制形成饼式线圈结构。
在本绕制方法的方案中，所述绕制方法包括如下步骤：
对绕线模进行预处理；
只采用正饼绕制方法，利用高压导线在绕线模上绕制形成饼式线圈；
对绕制好的线圈进行合模浇筑。
在本绕制方法的方案中，对绕线模进行预处理主要包括：
在绕制之前，预先在绕线模上标注绕制饼式线圈时相邻导线饼之间的换位位置；
在绕线模的内模上围上一层无溶剂的玻璃丝网格布，玻璃丝网格布首末端不能搭接，优选保留10mm左右的间隙，防止玻璃丝网格布因为搭接造成线圈内径尺寸发生变化。
在本绕制方法的方案中，饼式线圈绕制时，将高压导线均按正饼线圈的绕法，在内模的玻璃丝网格布上依次绕制若干层相互连接的正饼结构的导线饼，由此构成饼式线圈。
在本绕制方法的方案中，在绕制每层导线饼时，从导线饼下部位置开始逐步绕制到本导线饼的上部位置，且在绕制完成后，在与绕线模上标注的对应的换位位置相对应的位置处进行换位处理，使导线从绕制完成的导线饼的上部直接下位到相邻待绕制导线饼的下部位置，作为相邻待绕制导线饼的绕制起始端。
在本绕制方法的方案中，每饼线圈的导线匝数为分数匝，这样就能保证每饼线的辐向厚度，不因为螺旋升高而超出设计厚度。
在本绕制方法的方案中，当每层导线饼绕到规定的匝数时，进行换位处理，先将导线向下一导线饼方向翻折90°，再按线宽方向，向下弯折90°，使得导线沿导线饼径向面向导线饼下部分布，并在下部位置面向下一导线饼方向弯折90°最后面向下一导线饼绕制方向翻折90°。弯制过程中注意导线变制时的长度，保证导线换位处理包扎绝缘后不松不紧，导线换位处用0.08厚杜邦纸叠包两层，以保证换位处外包绝缘厚度，在每饼线圈的起始处上部及最后末头的下部，用0.18DMD加垫绝缘处理，防止这两处的绝缘因为换位弯制造成匝间绝缘降低。
在本绕制方法的方案中，相邻导线饼之间的导线换位位置沿饼式线圈轴向相互错开，并沿饼式线圈的圆周方向均匀分布。
在本绕制方法的方案中，对绕制好的线圈进行合模浇筑时，在绕制完成的饼式线圈外侧设置一层玻璃丝网格布，并固定线圈出头，进行浇注模的合模，准备进行线圈浇注。
为了解决上述技术问题，本发明提供的树脂浇注干式变压器，采用上述的高压线圈结构。
本方案提供的树脂浇注干式变压器高压线圈结构方案，摒弃多段多层圆筒式线圈方案，创新的采用饼式线圈结构，且不采用正反饼的常规绕制方法，而是采用均为正饼的绕制方法，由此构成的高压线圈结构使得饼间电压低，最大限度减少了线圈内部的间隙死角，树脂浇注时填充率高，大大降低了线圈的局部放电量。
再者，本方案提供的高压线圈结构方案，取消导线每层的层间绝缘(即相邻导线饼层之间不用另加绝缘)，节省了材料；同时增大了导线在绕组中的空间占有率，同样的导线截面积可以使线圈体积减小，节省了成本。
另外，本方案提供的高压线圈结构方案，其结构简单，绕制方简便，且机械性能好，耐冲击性能强，局部放电量小，提高了供电质量，增大了变压器的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实例中高压线圈结构的结构示意图；
图2为本发明实例中相邻饼线圈间换饼的示意图；
图3为本发明实例中无溶剂玻璃丝网格布示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
现有树脂浇注干式变压器高压线圈结构长期以来一直采用多段多层圆筒式线圈结构，长期以往形成了相应的技术偏见，给树脂浇注干式变压器的发展造成极大的影响。
本实例摒弃现有的多段多层圆筒式线圈结构方案，创新的采用饼式线圈结构，但该饼式线圈结构不采用正反饼的常规绕制方法，而是采用均为正饼的绕制方法构成。即，该饼式线圈结构中每层导线饼都是从线饼的下部开始，依次绕制到线饼的上部，而相邻导线饼之间由上一导线饼的尾头通过导线换位直接下换到下一导线饼的首头(即下一导线饼的下部绕制起始位置)。
由此构成的树脂浇注干式变压器饼式高压线圈结构，因为线圈每饼的匝数较少，使得线饼之间相对应的导线的电压数值(电压＝每匝电压*每饼匝数)较低，从而降低了局部放电量。同时，导线自带的绝缘层就可以实现每饼之间的绝缘，不需要在每导线饼之间另加绝缘，可进一步降低绕制难度和节省材料。
参见图1，其所示为本实例基于上述原理提供的树脂浇注干式变压器饼式高压线圈结构的组成示意图。
由图可知，该饼式高压线圈结构主要包括由内层网格布200和外层网格布300构成的线圈骨架，以及设置在内层网格布200和外层网格布300之间的饼式线圈100。
其中，饼式线圈100由若干层导线饼110依次排列连接组成，且每层导线饼110均为正饼绕制结构。
具体实现时，该饼式线圈100整体由一根自带绝缘层的导线只采用正饼绕制方法绕制而成。作为举例，该饼式线圈100整体结构为圆形柱，包括若干圆环形导线饼110，这些圆环形导线饼110同轴依次相邻分布。
参见图2，每层导线饼110都由导线按照正饼的方式从本层导线饼的下部(即最内侧)开始，依次向外绕制到本层导线饼的上部(即最外侧)，直至达到设计的导线匝数。
同时每层导线饼110中导线在绕制到相应的匝数，并到本层导线饼的上部(即最外侧)后，通过导线换位结构111直接下换到相邻层导线饼下部，作为相邻层导线饼绕制的始端。以此反复绕制形成均是正饼绕制结构且同轴依次排列连接的若干层导线饼110，继而构成饼式线圈100。
在此基础上，本实例方案中，每层导线饼的绕制匝数均为分数匝，为非整数匝。每饼线匝为分数匝，比如为3.9匝，计算辐向厚度的时候，按4匝计算，这样这能保证每饼线的辐向厚度，不会因为螺旋升角的问题导致线圈辐向厚度增加一匝线的厚度，尽最大可能的利用导线的填充率，去掉不必要的空间浪费。
进一步的，每饼线匝都为分数匝，在线圈的中部，分接匝数段前后两饼线匝，需要做适当的调整，使分接出头的位置与首末头的位置一致，保证线圈最后的总匝数则为设计的整数匝。
再者，本实例方案中的导线换位结构111由导线沿导线饼径向弯折形成，并做绝缘处理。这种换位方式，操作简单，导线的规格不大，曲形容易；导线的空间利用效率高，可以降低变压器的空间尺寸，节省成本，线圈整体为饼式结构，每饼导线接近，线圈的整体电容量大，抗短路能力和抗冲击能力能强。
针对本饼式线圈100中相邻层间的导线换位结构，这些若干导线换位结构的设置位置，沿饼式线圈轴向依次相互错开，并沿饼式线圈的圆周方向均匀分布。如此设置，可使得饼式线圈100能够降低线圈轴向高度，增大导线的填充率，减少浪费空间，降低变压器成本。
进一步的，因为线圈每饼的匝数较少，线饼之间相对应的导线的电压＝每匝电压*每饼匝数，其电压数值较低，降低了局部放电量。
同时，导线自带的绝缘层就可以实现每饼之间的绝缘，不需要在每饼导线之间另加绝缘。
本饼式高压线圈结构中的线圈骨架主要由内层网格布200和外层网格布300相配合组成。
其中，内层网格布200作为内层线圈支撑骨架，整体为中空的圆柱形，由一层无溶剂的玻璃丝网格布围成，玻璃丝网格布首末端不能搭接，玻璃丝网格布的作用是防止浇注后树脂因强度不够产生开裂，进而影响产品的电气安全(参见图3)。
如此构成的内层网格布200，其外侧面作为支撑面用于绕制饼式线圈100，并对饼式线圈100的内侧成型形状进行限定。
外层网格布300作为外层线圈支撑骨架，整体同样为中空的圆柱形，并与饼式线圈100相配合。该外层网格布300由一层或两层无溶剂的玻璃丝网格布围成。
如此构成的外层网格布300，其内侧面作为支撑面用于支撑绕制而成的饼式线圈100，以便进行浇注模的合模，准备进行线圈浇注。
针对上述的树脂浇注干式变压器饼式高压线圈结构，本方案还提供相应的绕制方法，该绕制方法主要是通过采用均为正饼的绕制方法绕制形成多层饼式线圈结构。其整个实现过程如下：
(一)对绕线模进行预处理。
在绕制之前，预先在绕线模上标注绕制饼式线圈时相邻导线饼之间的换位位置；这里优选先在绕线模上按8～12等分做好标记，此标记作为分接换位距离标记，以便绕制线匝时做到饼与饼之间连接(换饼)位置的准确。同时，在处理好的绕线模的内模上围上一层无溶剂的玻璃丝网格布，玻璃丝网格布首末端不能搭接，且保留10mm左右的间隙，防止玻璃丝网格布因为搭接造成线圈内径尺寸发生变化。
(二)利用一根自带绝缘层的高压导线在绕线模上只采用正饼绕制的方式绕制形成多层正饼式线圈。
饼式线圈绕制时，将高压导线均按正饼线圈的绕法，在内模的玻璃丝网格布上依次绕制若干层相互连接的正导线饼，由此构成多层饼式线圈。
绕制导线饼时，首先，将高压导线在内模的玻璃丝网格布上从导线饼下部位置开始绕制，并逐步绕制到本导线饼的上部位置，每饼的导线匝数一般为非整数匝，每饼线匝为非整数匝，是为了防止线圈辐向厚度因为导线螺旋升高而加厚，进而影响线圈导线的整体空间利用率；且在绕制到规定的匝数，形成第一层导线饼之后，在与绕线模上标注的对应的换位位置(即模具上的标记)相对应的位置处进行换位处理，使导线从绕制完成的导线饼的上部直接下位到相邻待绕制导线饼的下部位置，作为相邻待绕制导线饼的绕制起始端(如图2所示)。这里的换位处理具体为用揻弯工具按照模具上的标记将导线做折弯处理变成适当的形状，并将这一段折弯成形的导线用0.08厚杜邦纸叠包两层做绝缘处理，并用0.18厚DMD加垫绝缘。具体换位处理过程如下：
当每层导线饼绕到规定的匝数时，进行换位处理，先通过揻弯工具将导线向下一导线饼方向翻折90°，使得导线面向下一导线饼方向；
接着，再按线宽方向，通过揻弯工具将导线向下弯折90°，使得导线沿导线饼径向面向导线饼下部分布；
接着，按线圈辐向厚度加线宽，确定导线在导线饼下部的折弯位置，并面向下一导线饼方向弯折90°，使得导线面向下一导线饼方向；
最后，面向下一导线饼绕制方向翻折90°，使得导线沿下一导线饼绕制方向分布，由此完成换位处理，使导线从绕制完成的导线饼的上部直接下位到相邻待绕制导线饼的下部位置，作为相邻待绕制导线饼的绕制起始端
另外，整个弯制过程中注意导线变制时的长度，保证导线换位处理包扎绝缘后不松不紧，导线换位处用0.08厚杜邦纸叠包两层，以保证换位处外包绝缘厚度，在每饼线圈的起始处上部及最后末头的下部，用0.18DMD加垫绝缘处理，防止这两处的绝缘因为换位弯制造成匝间绝缘降低。
接着，从下部开始绕第二层导线饼，当第二层导线饼绕制到规定的匝数后，同第一层导线饼绕制完成后的导线换位位置处理一样，将导线下到待绕制的第三层导线饼的下部，开始第三层导线饼的绕制，其余各饼重复这一过程。
根据上述方案绕制饼式线圈过程中，当绕到分接匝数段，因为有分接出头引出，而分接匝的数量又不一定是每饼线圈的整数倍的时候，注意出线位置，用无碱玻璃纸管套在分接导线上，进行绝缘。
再者，在线饼的绕制过程中，每饼线匝连接导线位置相互错开，并沿线圈圆周方向均匀分布，且每层导线饼之间自然靠拢，由于每饼之间的电压不高，不用在导线的饼间另加绝缘。由此使得相邻导线饼之间的导线换位位置沿饼式线圈轴向相互错开，并沿饼式线圈的圆周方向均匀分布。
由此高压导线自带的绝缘层就可以实现每层导线饼之间的绝缘，不需要在每饼导线之间另加绝缘。
根据该步骤，将绕制形成由若干层导线饼之间轴向依次排列连接构成的多层饼式线圈，且每层导线饼均为正饼绕制结构。
(三)对绕制好的线圈进行合模浇筑。
在绕制完成的饼式线圈后，在安装浇注外模前，在线圈的上包一层无碱玻璃丝网格布，防止线圈浇注后树脂因强度原因产生裂纹，将线圈首末端出头及各分接引出头，外套玻璃丝管，末端焊接出头螺栓，并将出头螺栓固定到浇注出线板上，最后进行浇注外模的合模，准备进行线圈浇注，合模后检查外模是否密封严密，保证浇注时树脂不会泄漏。
针对上述方案，以下通过一具体应用实例来说明本方案。
参见图1，本实例中提供的树脂浇注干式变压器线圈结构，其包括由内层网格布200和外层网格布300构成的线圈骨架，以及设置在内层网格布200和外层网格布300之间的饼式线圈100。
其中，饼式线圈100是由F级漆包扁铜线按照正饼的绕制方法绕制形成饼式线圈结构，换位结构111用专用工具弯制而成，并用NOMEX纸包好。同时，内层网格布200和外层网格布300采用无溶剂网格布按线圈的内径尺寸剪裁而成。
本线圈结构中，为了保证树脂的渗透性好，线圈里层和外层各加一层无溶剂网格布做为线圈骨架，为了保证绕制简便提高工作效率，将传统的正反饼绕制方法改为都是正饼绕制。为保证实现都是正饼绕制，采用特殊换位方法。
以上构成的线圈结构保留了饼式线圈的机械强度、减小了饼间电压使局部放电量减小，采用网格布做为骨架提高了树脂的渗透性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (18)

1.一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，所述线圈结构为饼式线圈结构，所述饼式线圈结构包括若干层导线饼，若干层导线饼之间依次排列连接，每层导线饼均为正饼绕制结构。
2.根据权利要求1所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，所述饼式线圈结构中依次排列连接的若干层导线饼由一根导线只采用正饼绕制方法绕制而成。
3.根据权利要求1所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，每层导线饼都是从本线饼的下部开始，绕制到本线饼的上部。
4.根据权利要求3所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，每层导线饼中导线在绕制到本线饼的上部后，通过导线换位结构直接下换到相邻层导线饼下部，作为相邻层导线饼绕制的始端。
5.根据权利要求1所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，每层导线饼的绕制匝数均为分数匝。
6.根据权利要求4所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，导线换位结构由导线沿导线饼径向弯折形成，并做绝缘处理。
7.根据权利要求4所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，相邻导线饼之间的导线换位结构沿饼式线圈结构的圆周方向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构，其特征在于，饼式线圈结构的内侧和外侧分布设置至少一层玻璃丝网格布。
9.一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，通过采用均为正饼的绕制方法绕制形成饼式线圈结构。
10.根据权利要求9所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，所述绕制方法包括如下步骤：
对绕线模进行预处理；
只采用正饼绕制方法，利用高压导线在绕线模上绕制形成饼式线圈；
对绕制好的线圈进行合模浇筑。
11.根据权利要求10所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，对绕线模进行预处理主要包括：
在绕制之前，预先在绕线模上标注绕制饼式线圈时相邻导线饼之间的换位位置；
在绕线模的内模上围上一层无溶剂的玻璃丝网格布，玻璃丝网格布首末端不能搭接。
12.根据权利要求10所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，饼式线圈绕制时，将高压导线均按正饼线圈的绕法，在内模的玻璃丝网格布上依次绕制若干层相互连接的正饼结构的导线饼，由此构成饼式线圈。
13.根据权利要求10所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，在绕制每层导线饼时，从导线饼下部位置开始逐步绕制到本导线饼的上部位置，且在绕制完成后，在与绕线模上标注的对应的换位位置相对应的位置处进行换位处理，使导线从绕制完成的导线饼的上部直接下位到相邻待绕制导线饼的下部位置，作为相邻待绕制导线饼的绕制起始端。
14.根据权利要求13所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，每饼线圈的导线匝数为分数匝。
15.根据权利要求13所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，当每层导线饼绕到规定的匝数时，进行换位处理，先将导线向下一导线饼方向翻折90°，再按线宽方向，向下弯折90°，使得导线沿导线饼线圈辐向面向导线饼下部分布，并在下部位置面向下一导线饼方向弯折90°最后面向下一导线饼绕制方向翻折90°。
16.根据权利要求13所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，相邻导线饼之间的导线换位位置沿饼式线圈轴向相互错开，并沿饼式线圈的圆周方向均匀分布。
17.根据权利要求10所述的一种树脂浇注干式变压器高压线圈结构的绕制方法，其特征在于，对绕制好的线圈进行合模浇筑时，在绕制完成的饼式线圈外侧设置一层玻璃丝网格布，并固定线圈出头，进行浇注模的合模，准备进行线圈浇注。
18.一种树脂浇注干式变压器，其特征在于，所述变压器采用权利要求1-8所述的高压线圈结构。
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