CN109256267A - 一种用于调容变压器的箔式调容绕组及低压绕组绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电学技术领域，公开了一种用于调容变压器的箔式调容绕组及低压绕组绕制方法，所述箔式调容绕组包括辐向排列的高压绕组线圈、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈；所述低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈匝数相等，所述低压绕组Ⅰ段线圈与低压绕组Ⅱ段线圈组成螺旋层叠结构，且两者沿轴心180度旋转对称。本发明箔式调容绕组有效地提高了变压器的抗短路能力，避免了两个线圈内的环流产生，也有效地将电阻不平衡率降至最低。

Description

一种用于调容变压器的箔式调容绕组及低压绕组绕制方法

技术领域：

本发明属于电学技术领域，涉及调容变压器，尤其是涉及调容变压器的绕组结构及低压绕组的绕制方法。

背景技术：

调容变压器是一种多容量的配电变压器，它主要是利用安装在变压器上的调容开关，在负荷较轻时，同时改变高、低压绕组的联结方式，降低变压器铁心中的磁通密度，从而达到降低变压器在轻负荷时的空载损耗的目的。

对高容量联结组标为Dyn11,低容量联结组标为Yyn0的调容变压器，其原理为：变压器每一相低压绕组由少数线匝的Ⅲ段线圈、多数线匝的Ⅰ段线圈、Ⅱ段线圈组成，Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈匝数相等。

变压器处于高容量时，三相高压绕组接成三角形，每相低压绕组的Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈并联再与Ⅲ段线圈串联；变压器处于低容量时，三相高压绕组接成星形，每相低压绕组的Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈串联再与Ⅲ段线圈串联。

现有调容变压器的低压绕组Ⅰ段线圈、Ⅱ段线圈的分布方式有三种，一种是辐向分裂，另一种是轴向分裂，第三种是线式混绕方式。

辐向分裂的优点在于，两段线圈的出线铜排长度相当；而缺点在于两段线圈辐向位置不同，磁场环境差异很大，两段线圈的总长度不同，导致两个线圈的两端电压不同，在两者并联时，会产生环流损耗。

轴向分裂的优点在于，两段线圈的辐向位置相同，两段线圈可以具有相同的总周长、导电截面、电阻、磁场环境；而缺点在于，远离调容开关的一段线圈的出线铜排长度显著大于靠近调容开关的一段线圈的出线铜排长度，不利于两段线圈的电阻平衡。

另外在轴向上两段线圈需要有分隔距离。

线式混绕方式是把两段线圈的导线分别重叠起来，然后两叠导线相邻轴向并绕在铁心之上。

这种方法有换位宽度和螺旋角存在，窗口填充系数低，安匝分布不平衡，抗短路能力差。

发明内容:

本发明针对现有调容变压器中低压绕组Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈的卷绕结构存在的上述问题，提出一种箔式混绕方案。

本发明为实现其目的而采取的技术方案如下：一种用于调容变压器的箔式调容绕组，包括辐向排列的高压绕组线圈、、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈；其特征在于，所述高压绕组线圈、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈四者轴向位置重合低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈两者者由宽度相同的金属箔绕制；各线圈的两端分别连接一出线铜排，所有线圈的出线铜排向同一轴向方向伸出；所述高压绕组线圈和低压绕组Ⅰ段线圈的出线铜排位于绕组的第一侧，所述低压绕组Ⅲ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈的出线铜排位于绕组的与第一侧相对的第二侧；所述低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈匝数相等，低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈通过调容开关实现串联和并联的状态转换；所述低压绕组Ⅰ段线圈与低压绕组Ⅱ段线圈组成螺旋层叠结构，且两者沿轴心180度旋转对称。

进一步地，所述高压绕组线圈、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈辐向由外到内依次排列。

进一步地，低压绕组的所述出线铜排包括与金属箔焊接的焊接段和从线圈伸出的出线段。

所述低压绕组Ⅰ段线圈的两个出线铜排与低压绕组Ⅱ段线圈的两个出线铜排沿绕组轴心180度旋转对称。

进一步地，低压绕组的二段线圈的绕制方法如下：第一步，将低压绕组绝缘纸板筒套装在绕制模具上，将用于绕制Ⅰ段线圈的第一金属箔的端部和用于绕制Ⅱ段线圈的第二金属箔的端部分别从相对的两个方向拉送至绕制模具；第一金属箔的端部焊接第一出线铜排，第一金属箔内侧附上第一绝缘层，第二金属箔的端部焊接第二出线铜排，第二金属箔内侧附上第二绝缘层；第一金属箔的端部通过第一出线铜排固定在绕制模具的第一侧，第二金属箔的端部通过第二出线铜排固定在绕制模具的与第一侧相对的第二侧。

第二步，转动绕制模具，第一金属箔和第二金属箔等长同步缠绕在绝缘纸板筒上形成互为螺旋层叠结构的Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈，当达到目标匝数，分别在绕制模具的第一侧和第二侧剪断第一金属箔和第二金属箔，并分别在第一金属箔和第二金属箔的新的端部焊接第三出线铜排和第四出线铜排。

获得由Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈组合在一起的螺旋混合线圈。

第三步，将用于绕制Ⅲ段线圈的第三金属箔的端部拉送至绕制模具，第三金属箔的端部焊接第五出线铜排，第三金属箔内侧附上第三绝缘层，第三金属箔的端部通过第五出线铜排固定在第二步获得的螺旋混合线圈的外侧绕制模具的第一侧或第二侧。

低压线圈的Ⅲ段线圈绕制方法如下

第一步，按与第二步相同的方向转动绕制模具，使第三金属箔按第一、第二金属箔相同的螺旋方向缠绕形成Ⅲ段线圈，当达到目标匝数，剪断第三金属箔，并在第三金属箔的新的端部焊接第六出线铜排，在Ⅲ段线圈外侧包覆绝缘层后，获得调容变压器低压绕组Ⅲ段线圈绕制。

本发明有益效果是：通过将Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈设计为180度旋转对称的结构，不仅使两个线圈的出线铜排长度保持一致，而且保证两个线圈的几何参数完全一致。

有效地提高了变压器的抗短路能力，避免了两个线圈内的环流产生，也有效地将电阻不平衡率降至最低。

附图说明:

图1是本发明箔式调容绕组的一种结构示意图；

图2是本发明箔式调容绕组的一种结构示意图；

图3是本发明箔式调容绕组高压绕组结构示意图；

图4是本发明箔式调容绕组高压绕组为轴向对称时的结构示意图；

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，本发明所述用于调容变压器的箔式调容绕组，包括辐向由外到内依次排列的高压绕组线圈、低压绕组Ⅲ段线圈、低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈。

其中高压绕组线圈由金属线绕制而成，低压绕组Ⅲ段线圈、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈由金属箔绕制而成。

参照图2，本发明所述用于调容变压器的箔式调容绕组，包括辐向由外到内依次排列的高压绕组线圈、低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈。

其中高压绕组线圈由金属线绕制而成，低压绕组Ⅲ段线圈、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈由金属箔绕制而成。

低压绕组中Ⅰ段线圈、Ⅱ段线圈组成螺旋层叠结构，沿铁心中心180度旋转对称，如图1所示，该绕组包括用于绕制Ⅰ段线圈的第一金属箔2，第一绝缘层20，Ⅰ段线圈的出线铜排：第一出线铜排21，第三出线铜排22，用于绕制Ⅱ段线圈的第二金属箔3，第二绝缘层30，Ⅱ段线圈的出线铜排：第二出线铜排31，第四出线铜排32，用于绕制Ⅲ段线圈的第三金属箔1，第三绝缘层10，Ⅲ段线圈的出线铜排：第五出线铜排11，第六出线铜排12。

其中，构成Ⅰ段线圈的金属箔起点位于绕组左侧的最内层，第一出线铜排与构成Ⅰ段线圈的金属箔的起点焊接。

构成Ⅰ段线圈的金属箔终点同样位于绕组的左侧，与起点数匝之隔，第三出线铜排与构成Ⅰ段线圈的金属箔的终点焊接；

构成Ⅱ段线圈的金属箔起点位于绕组右侧的最内层，第二出线铜排与构成Ⅱ段线圈的金属箔的起点焊接，其位置与第一出线铜排180度旋转对称。

构成Ⅱ段线圈的金属箔终点同样位于绕组的右侧，与起点数匝之隔，第四出线铜排与构成Ⅱ段线圈的金属箔的终点焊接，其位置与第三出线铜排180度旋转对称。

Ⅱ段线圈的相临每两匝金属箔之间由构成Ⅰ段线圈的金属箔隔开。

构成Ⅲ段线圈的金属箔终点位于绕组左侧的最外层，第六出线铜排与构成Ⅲ段线圈的金属箔的终点焊接。

构成Ⅲ段线圈的金属箔的起点同样位于绕组的左侧，与起点数匝之隔，第五出线铜排与构成Ⅲ段线圈的金属箔的终点焊接；第五出线铜排介于第三出线铜排和第六出线铜排之间。

所述高压绕组线圈由金属线200绕制，有第七出线铜排201和，第八出线铜排202以及高压绝缘层203。

高压绕组线圈的出线铜排和低压绕组Ⅰ段线圈的出线铜排位于绕组的第一侧。

参照图3，低压绕组600，高压绕组，第一出线铜排21，第三出线铜排22，第七出线铜排201和第八出线铜排202，所述高压绕组包括高压第一线圈601，由金属线绕制而成。

参照图4，低压绕组600，高压绕组，第一出线铜排21，第三出线铜排22，第七出线铜排201，第八出线铜排202，所述高压绕组包括高压第一线圈601，高压第二线圈602和两线圈之间的绝缘层603，并呈轴向对称分布，都由金属线绕制而成。

低压绕组，包括低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈和低压绕组Ⅲ段线圈的具体绕制方式如下：

第一步，将低压绕组绝缘纸板筒套装在绕制模具上，将用于绕制Ⅰ段线圈的第一金属箔的端部和用于绕制Ⅱ段线圈的第二金属箔的端部分别从相对的两个方向拉送至绕制模具；第一金属箔的端部焊接第一出线铜排，第一金属箔内侧附上第一绝缘层，第二金属箔的端部焊接第二出线铜排，第二金属箔内侧附上第二绝缘层；第一金属箔的端部通过第一出线铜排固定在绕制模具的第一侧，第二金属箔的端部通过第二出线铜排固定在绕制模具的与第一侧相对的第二侧。

第二步，转动绕制模具，第一金属箔和第二金属箔等长同步缠绕在绝缘纸板筒上形成互为螺旋层叠结构的Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈，当达到目标匝数，分别在绕制模具的第一侧和第二侧剪断第一金属箔和第二金属箔，并分别在第一金属箔和第二金属箔的新的端部焊接第三出线铜排和第四出线铜排。

获得由Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈组合在一起的螺旋混合线圈。

第三步，将用于绕制Ⅲ段线圈的第三金属箔的端部拉送至绕制模具，第三金属箔的端部焊接第五出线铜排，第三金属箔内侧附上第三绝缘层，第三金属箔的端部通过第五出线铜排固定在第二步获得的螺旋混合线圈的外侧绕制模具的第一侧或第二侧。

第四步，按与第二步相同的方向转动绕制模具，使第三金属箔按第一、第二金属箔相同的螺旋方向缠绕形成Ⅲ段线圈，当达到目标匝数，剪断第三金属箔，并在第三金属箔的新的端部焊接第六出线铜排。

在Ⅲ段线圈外侧包覆绝缘层后，获得调容变压器低压绕组。

Claims (10)

1.一种用于调容变压器的箔式调容绕组，包括辐向排列的高压绕组线圈、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈；其特征在于，所述高压绕组线圈、低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈四者四者轴向位置重合，所述低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈两者由宽度相同的金属箔绕制；各线圈的两端分别连接一出线铜排，所有线圈的出线铜排向同一轴向方向伸出；所述低压绕组Ⅰ段线圈的出线铜排位于绕组的第一侧，所述低压绕组Ⅱ段线圈的出线铜排位于绕组的与第一侧相对的第二侧，所述高压线圈出线铜排位于第一侧或第二侧或者分别位于两侧；所述低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈匝数相等，低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈通过调容开关实现串联和并联的状态转换；所述低压绕组Ⅰ段线圈与低压绕组Ⅱ段线圈组成螺旋层叠结构，且两者沿轴心180度旋转对称。

2.根据权利要求1所述的箔式调容绕组，其特征在于，所述箔式调容绕组包括低压绕组Ⅲ段线圈，由与低压绕组Ⅰ段线圈、低压绕组Ⅱ段线圈相同材料绕制。

3.根据权利要求1所述的箔式调容绕组，其特征在于，所述高压绕组线圈、低压绕组Ⅲ段线圈、低压绕组Ⅰ段线圈和低压绕组Ⅱ段线圈辐向由外到内依次排列。

4.根据权利要求1所述的箔式调容绕组，其特征在于，所述高压线圈包括高压第一线圈，由金属线绕制而成。

5.根据权利要求4所述的高压线圈，其特征在于，所述高压线圈出线铜排位于第一侧或第二侧。

6.根据权利要求1所述的箔式调容绕组，其特征在于，所述高压线圈包括高压第一线圈和高压第二线圈，两个线圈轴向分布，都由金属线绕制而成。

7.根据权利要求4所述的高压线圈，其特征在于，所述第一高压线圈和第二高压线圈出线铜排同时位于第一侧或同时位于第二侧或者分别位于两侧。

8.根据权利要求1所述的箔式调容绕组，其特征在于，低压绕组的所述出线铜排包括与金属箔焊接的焊接段和从线圈伸出的出线段。

9.根据权利要求3所述的箔式调容绕组，其特征在于，所述低压绕组Ⅰ段线圈的两个出线铜排与低压绕组Ⅱ段线圈的两个出线铜排沿绕组轴心180度旋转对称。

10.一种调容变压器低压绕组绕制方法，包括低压Ⅰ段线圈、低压Ⅱ段线圈和低压Ⅲ段线圈，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将低压绕组绝缘纸板筒套装在绕制模具上，将用于绕制Ⅰ段线圈的第一金属箔的端部和用于绕制Ⅱ段线圈的第二金属箔的端部分别从相对的两个方向拉送至绕制模具；第一金属箔的端部焊接第一出线铜排，第一金属箔内侧附上第一绝缘层，第二金属箔的端部焊接第二出线铜排，第二金属箔内侧附上第二绝缘层；第一金属箔的端部通过第一出线铜排固定在绕制模具的第一侧，第二金属箔的端部通过第二出线铜排固定在绕制模具的与第一侧相对的第二侧；

第二步，转动绕制模具，第一金属箔和第二金属箔等长同步缠绕在绝缘纸板筒上形成互为螺旋层叠结构的Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈，当达到目标匝数，分别在绕制模具的第一侧和第二侧剪断第一金属箔和第二金属箔，并分别在第一金属箔和第二金属箔的新的端部焊接第三出线铜排和第四出线铜排，获得由Ⅰ段线圈和Ⅱ段线圈组合在一起的螺旋混合线圈；

第三步，将用于绕制Ⅲ段线圈的第三金属箔的端部拉送至绕制模具，第三金属箔的端部焊接第五出线铜排，第三金属箔内侧附上第三绝缘层，第三金属箔的端部通过第五出线铜排固定在第二步获得的螺旋混合线圈的外侧绕制模具的第一侧或第二侧；

第四步，按与第二步相同的方向转动绕制模具，使第三金属箔按第一、第二金属箔相同的螺旋方向缠绕形成Ⅲ段线圈，当达到目标匝数，剪断第三金属箔，并在第三金属箔的新的端部焊接第六出线铜排，在Ⅲ段线圈外侧包覆绝缘层后，获得调容变压器低压绕组。