CN113035525B - 一种220kV立体卷铁心电力变压器及铁心制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种220kV立体卷铁心电力变压器及铁心制造方法，它包括油箱以及设置在油箱内的铁心组件，所述铁心组件包括三个呈等边三角形排列的双框铁心，每两个所述双框铁心的竖边框相互拼合呈铁心柱，所述铁心柱的竖向外周设置有绕组；所述双框铁心包括内框铁心和外框铁心，所述内框铁心和外框铁心之间设置有第一油道，每两个拼合后的所述内框铁心之间设置有第二油道，每两个拼合后的所述内框铁心与位于内框铁心外侧的两个拼合后的外框铁心之间设置有竖向油孔。本发明提供一种220kV立体卷铁心电力变压器及铁心制造方法，该立体卷铁心电力变压器空载损耗低、空载电流小、噪声小、抗短路能力强。

Description

一种220kV立体卷铁心电力变压器及铁心制造方法

技术领域

本发明涉及一种220kV立体卷铁心电力变压器及铁心制造方法，属于电力变压器技术领域。

背景技术

目前，电力变压器是一种最常用电力设备，电力行业对电力变压器的要求越来越高，国家也禁止未达到能效标准要求的变压器接入电网，目前电力行业新采购的变压器应为高效节能变压器。传统叠铁心变压器特别是高电压大容量电力变压器为了符合以上标准，现有的改进通常是更换铁心材料，也就是采用高性能硅钢片作为铁心的制造材料，但这样变压器铁心材料成本将大大提高。

而如果该类型变压器采用立体卷铁心变压器，因立体卷铁心变压器铁心结构优势，采用现有常规硅钢片就基本能符合以上标准，另外立体卷铁心变压器具有节能、节材、噪音小、性能稳定等诸多优点。但是，立体卷铁心变压器铁心直径比较大（一般直径大于800mm），立体卷铁心变压器受制于铁心的散热问题，目前市面上的立体卷铁心变压器也就只有110kV电压等级，220kV立体卷铁心电力变压器更是一片空白，因此急需一种220kV立体卷铁心电力变压器，以满足电力行业的需要。

但是，变压器的铁心在工作时产生损耗，损耗在铁心内部将以热的形势传导到铁心表面，对于小型变压器铁心，因为铁心直径小，通过铁心表面散热温升不会有问题；但是大型变压器的铁心直径很大，单位面积热负荷大，且热传导路径很长，仅靠铁心内部传导热量，变压器正常运行铁心可能发生过热，因此大型变压器铁心内部通常设置散热油道。传统叠片式铁心由不同片宽的多级硅钢片叠积而成，根据需要在叠积方向设置一个或多个散热油道，通常在某一片硅钢片上设置油道扣来构成散热结构。

立体卷铁心通常采用若干根料带连续卷绕而成，由于料带拉伸卷绕等机械加工过程产生机械应力，破坏了硅钢料带性能，因此卷绕而成的铁心必须经过高温退火工艺来消除应力，通常使用的油道扣及相关绝缘材料均不能承受退火高温，而耐高温材料通常韧性不足，卷绕时卷入耐高温材料容易破碎，因此叠片式铁心散热结构无法应用于卷铁心。

因此，立体卷铁心变压器受制于铁心的散热问题，目前市面上的立体卷铁心变压器也就只有110kV电压等级，220kV立体卷铁心电力变压器更是一片空白，因此急需一种220kV立体卷铁心电力变压器，以满足电力行业的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种220kV立体卷铁心电力变压器及铁心制造方法，该立体卷铁心电力变压器空载损耗低、空载电流小、噪声小、抗短路能力强。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种220kV立体卷铁心电力变压器，它包括油箱以及设置在油箱内的铁心组件，所述铁心组件包括三个呈等边三角形排列的双框铁心，每两个所述双框铁心的竖边框相互拼合呈铁心柱，所述铁心柱的竖向外周设置有绕组；

所述双框铁心包括内框铁心和外框铁心，所述内框铁心和外框铁心之间设置有第一油道，每两个拼合后的所述内框铁心之间设置有第二油道，每两个拼合后的所述内框铁心与位于内框铁心外侧的两个拼合后的外框铁心之间设置有竖向油孔，所述竖向油孔位于第一油道和第二油道的交汇处。

进一步，所述绕组包括低压线圈、中压线圈、高压线圈和调压线圈，所述低压线圈、中压线圈、高压线圈以及调压线圈由内到外依次绕制在铁心柱上。

进一步，所述低压线圈和中压线圈之间设置有绝缘组件，所述中压线圈和高压线圈之间设置有绝缘组件，所述高压线圈和调压线圈之间设置有绝缘组件。

进一步，所述铁心柱包括A相铁心柱、B相铁心柱和C相铁心柱，所述油箱内设置有有载调压开关，所述有载调压开关位于C相铁心柱的正对面，所述A相铁心柱上调压线圈的A相调压分接线和B相铁心柱上调压线圈的B相调压分接线分别从有载调压开关的两侧引出并连接到有载调压开关，所述C相铁心柱上调压线圈的C相调压分接线就近连接到有载调压开关。

进一步，所述油箱的顶部设置有高压套管组件、中压套管组件和低压套管组件，所述中压套管组件设置在油箱顶部的中间位置，所述高压套管组件和低压套管组件位于中压套管组件的两侧。

进一步，所述低压套管组件包括A相低压套管、B相低压套管和C相低压套管，所述A相铁心柱上低压线圈的头端与A相低压套管相连，所述B相铁心柱上低压线圈的头端与B相低压套管相连，所述C相铁心柱上低压线圈的头端与C相低压套管相连，所述A相铁心柱上低压线圈的尾端、B相铁心柱上低压线圈的尾端以及C相铁心柱上低压线圈的尾端分别根据低压连接组标号作相应连接；

所述中压套管组件包括A相中压套管、B相中压套管、C相中压套管和中压公共套管，所述A相铁心柱上中压线圈的头端与A相中压套管相连，所述B相铁心柱上中压线圈的头端与B相中压套管相连，所述C相铁心柱上中压线圈的头端与C相中压套管相连，所述A相铁心柱上中压线圈的尾端、B相铁心柱上中压线圈的尾端以及C相铁心柱上中压线圈的尾端均与中压公共套管相连；

所述高压套管组件包括A相高压套管、B相高压套管、C相高压套管和高压公共套管，所述A相铁心柱上高压线圈的头端与A相高压套管相连，所述B相铁心柱上高压线圈的头端与B相高压套管相连，所述C相铁心柱上高压线圈的头端与C相高压套管相连，所述A相铁心柱上高压线圈的尾端、B相铁心柱上高压线圈的尾端以及C相铁心柱上高压线圈的尾端均与高压公共套管相连。

进一步，所述油箱的横截面为多边形，所述油箱与有载调压开关正对的侧壁上设置有油枕，所述油箱其余的侧壁上均设置有散热片，所述油枕和散热片分别通过油管与油箱连通。

进一步，所述第一油道包括第一衬底和第一油道支撑物，若干所述第一油道支撑物均匀设置在第一衬底上，所述第一油道支撑物沿着竖向设置；

所述第二油道包括第二衬底和第二油道支撑物，若干所述第二油道支撑物均匀设置在第二衬底上，所述第二油道支撑物从下往上倾斜设置。

一种220kV立体卷铁心电力变压器的铁心制作方法，包括：

S1、分别卷绕三个所述内框铁心以及三个所述外框铁心；

S2、对卷绕完毕的所述内框铁心和外框铁心进行高温退火处理；

S3、对高温退火处理后的所述内框铁心和外框铁心进行拼合，拼合时，在内框铁心和外框铁心之间装配第一油道，在每两个外框铁心之间装配第二油道。

采用了上述技术方案，本发明的铁心组件采用三个双框铁心拼合的结构，在内框铁心和外框铁心高温退火后才进行拼合，在拼合时放入油道，很好地解决了散热油道不能耐受高温的问题。本实施例的铁心散热油道与铁心接触面，相比常规单油道有了显著提高，每个铁心柱特有散热孔结构，散热效果更好，优化了变压器整体的散热性能，使得变压器的容量和电压等级得以提升，满足220kV的要求。本发明结构新颖、功能部件布置合理、美观大方。

附图说明

图1为本发明的一种220kV立体卷铁心电力变压器的俯视图；

图2为本发明的一种220kV立体卷铁心电力变压器的前视图；

图3为图1的左视图；

图4为本发明的铁心组件和绕组的结构示意图；

图5为本发明的铁心组件的结构示意图；

图6为本发明的第一油道和第二油道的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～6所示，一种220kV立体卷铁心电力变压器，它包括油箱1以及设置在油箱1内的铁心组件，油箱1内填充满变压器油，铁心组件包括三个呈等边三角形排列的双框铁心，每两个双框铁心的竖边框相互拼合呈铁心柱，铁心柱的竖向外周设置有绕组。

本实施例提供一种双框铁心的优选结构，如图5所示，双框铁心包括内框铁心21和外框铁心22，两个内框铁心21之间的夹角60°，两个外框铁心22之间的夹角为60°。

如图5所示，内框铁心21和外框铁心22之间设置有第一油道31，内框铁心21和外框铁心22拼合时放入第一油道31，第一油道31包括第一衬底311和第一油道支撑物312，若干第一油道支撑物312均匀设置在第一衬底311上，第一油道支撑物312沿着竖向设置。

如图6所示，三个双框铁心完全拼合时，再在每两个内框铁心21之间放入第二油道32，第二油道32包括第二衬底321和第二油道支撑物322，若干第二油道支撑物322均匀设置在第二衬底321上，第二油道支撑物322从下往上倾斜设置，让热油向远离铁心框中心区域的方向流动，以便散热油道畅通，提高散热效果。

如图5所示，每两个拼合后的内框铁心21与位于内框铁心21外侧的两个拼合后的外框铁心22之间设置有竖向油孔4，竖向油孔4位于第一油道31和第二油道32的交汇处。

本实施例的铁心散热油道与铁心接触面，相比常规单油道提高30%以上，每个铁心柱特有竖向油孔4的散热孔结构，散热效果更好。

本实施例提供一种绕组的优选结构，如图4所示，绕组包括低压线圈L、中压线圈M、高压线圈H和调压线圈T，低压线圈L、中压线圈M、高压线圈H以及调压线圈T由内到外依次绕制在铁心柱上。低压线圈L和中压线圈M之间设置有绝缘组件6，中压线圈M和高压线圈H之间设置有绝缘组件6，高压线圈H和调压线圈T之间设置有绝缘组件6。根据闭口卷铁心特点，铁心柱整柱器身组装零部件在各线圈绕制过程中组装完成，绝缘组件6包括环形绝缘件、环形静电环、成型线圈纸筒，并且所有环形绝缘件、环形静电环、成型线圈纸筒需分瓣设计，线圈、器身制作时现场组合或粘合成一体。由于所有器身装配绝缘件为依次装配完成而非常规变压器套装完成，各线圈绝缘组件之间没有间隙，所以本发明的变压器器身抗短路能力会大大提高。

本实施例的铁心柱，如图4所示，它包括A相铁心柱71、B相铁心柱72和C相铁心柱73，油箱1内设置有有载调压开关8，有载调压开关8位于C相铁心柱73的正对面，A相铁心柱71上调压线圈T的A相调压分接线51和B相铁心柱72上调压线圈T的B相调压分接线52分别从有载调压开关8的两侧引出并连接到有载调压开关8，C相铁心柱73上调压线圈T的C相调压分接线53连接到有载调压开关8。考虑到尽量减少油箱1内部空间，本发明的变压器有载调压开关8放置于其中一柱铁心柱的正面，再考虑到变压器出线的方便性，本示例中将有载调压开关8布置在C相铁心柱73的正对面，A相调压分接线51、B相调压分接线52分别从有载调压开关8两侧引出再接到有载调压开关8，C相调压分接线53就近连接至有载调压开关8，这样布置既减少分接线长度，又可以根据立体卷铁心变压器三相绕组程“品”字型布置特点，将油箱1设计成类似三角形的多边形形状，尽量缩小油箱1内部空间，减少变压器油的用量，节约成本。

如图1～3所示，油箱1的顶部设置有高压套管组件、中压套管组件和低压套管组件，中压套管组件设置在油箱1顶部的中间位置，为了方便现场变压器高、中、低压引出线接线方便，从油箱1顶部的俯视图看，高压套管组件布置在最下侧，高压套管组件和低压套管组件位于中压套管组件的两侧，完全可以满足现场对引出线的接线要求。

低压套管组件包括A相低压套管a、B相低压套管b和C相低压套管c，A相铁心柱71上低压线圈L的头端与A相低压套管a相连，B相铁心柱72上低压线圈L的头端与B相低压套管b相连，C相铁心柱73上低压线圈L的头端与C相低压套管c相连，A相铁心柱71上低压线圈L的尾端、B相铁心柱72上低压线圈L的尾端以及C相铁心柱73上低压线圈L的尾端分别根据低压连接组标号作相应连接；

中压套管组件包括A相中压套管Am、B相中压套管Bm、C相中压套管Cm和中压公共套管Om，A相铁心柱71上中压线圈M的头端与A相中压套管Am相连，B相铁心柱72上中压线圈M的头端与B相中压套管Bm相连，C相铁心柱73上中压线圈M的头端与C相中压套管Cm相连，A相铁心柱71上中压线圈M的尾端、B相铁心柱72上中压线圈M的尾端以及C相铁心柱73上中压线圈M的尾端均与中压公共套管Om相连；

高压套管组件包括A相高压套管Ah、B相高压套管Bh、C相高压套管Ch和高压公共套管Oh，A相铁心柱71上高压线圈H的头端与A相高压套管Ah相连，B相铁心柱72上高压线圈H的头端与B相高压套管Bh相连，C相铁心柱73上高压线圈H的头端与C相高压套管Ch相连，A相铁心柱71上高压线圈H的尾端、B相铁心柱72上高压线圈H的尾端以及C相铁心柱73上高压线圈H的尾端均与高压公共套管Oh相连。

如图1～3所示，油箱1与有载调压开关8正对的侧壁上设置有油枕10，油箱1其余的侧壁上均设置有散热片9，油枕10和散热片9分别通过油管与油箱1连通，油枕10、散热片9和油箱1组成变压器油流动的回路，散热片9如图1～3所示布置在油箱1的三个侧壁上完全可以满足变压器散热需求。

实施例二

一种220kV立体卷铁心电力变压器的铁心制作方法，包括：

S1、分别卷绕三个内框铁心21以及三个外框铁心22；

S2、对卷绕完毕的内框铁心21和外框铁心22进行高温退火处理；

S3、对高温退火处理后的内框铁心21和外框铁心22进行拼合，拼合时，在内框铁心21和外框铁心22之间装配第一油道31，在每两个外框铁心22之间装配第二油道32。

本实施例的铁心组件在制作时，在内框铁心21和外框铁心22高温退火后才进行拼合，在拼合时放入油道，很好地解决了散热油道不能耐受高温的问题。铁心组件经分割成内框铁心21和外框铁心22后，单个铁心的重量大幅度降低，制造难度小，缩短退火时间效率更高。

以上的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种220kV立体卷铁心电力变压器，其特征在于：它包括油箱（1）以及设置在油箱（1）内的铁心组件，所述铁心组件包括三个呈等边三角形排列的双框铁心，每两个所述双框铁心的竖边框相互拼合呈铁心柱，所述铁心柱的竖向外周设置有绕组；

所述双框铁心包括内框铁心（21）和外框铁心（22），所述内框铁心（21）和外框铁心（22）之间设置有第一油道（31），每两个拼合后的所述内框铁心（21）之间设置有第二油道（32），每两个拼合后的所述内框铁心（21）与位于内框铁心（21）外侧的两个拼合后的外框铁心（22）之间设置有竖向油孔（4），所述竖向油孔（4）位于第一油道（31）和第二油道（32）的交汇处；

所述第一油道（31）包括第一衬底（311）和第一油道支撑物（312），若干所述第一油道支撑物（312）均匀设置在第一衬底（311）上，所述第一油道支撑物（312）沿着竖向设置；

所述第二油道（32）包括第二衬底（321）和第二油道支撑物（322），若干所述第二油道支撑物（322）均匀设置在第二衬底（321）上，所述第二油道支撑物（322）从下往上倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种220kV立体卷铁心电力变压器，其特征在于：所述绕组包括低压线圈（L）、中压线圈（M）、高压线圈（H）和调压线圈（T），所述低压线圈（L）、中压线圈（M）、高压线圈（H）以及调压线圈（T）由内到外依次绕制在铁心柱上。

3.根据权利要求2所述的一种220kV立体卷铁心电力变压器，其特征在于：所述低压线圈（L）和中压线圈（M）之间设置有绝缘组件（6），所述中压线圈（M）和高压线圈（H）之间设置有绝缘组件（6），所述高压线圈（H）和调压线圈（T）之间设置有绝缘组件（6）。

4.根据权利要求2所述的一种220kV立体卷铁心电力变压器，其特征在于：所述铁心柱包括A相铁心柱（71）、B相铁心柱（72）和C相铁心柱（73），所述油箱（1）内设置有有载调压开关（8），所述有载调压开关（8）位于C相铁心柱（73）的正对面，所述A相铁心柱（71）上调压线圈（T）的A相调压分接线（51）和B相铁心柱（72）上调压线圈（T）的B相调压分接线（52）分别从有载调压开关（8）的两侧引出并连接到有载调压开关（8），所述C相铁心柱（73）上调压线圈（T）的C相调压分接线（53）连接到有载调压开关（8）。

5.根据权利要求4所述的一种220kV立体卷铁心电力变压器，其特征在于：所述油箱（1）的顶部设置有高压套管组件、中压套管组件和低压套管组件，所述中压套管组件设置在油箱（1）顶部的中间位置，所述高压套管组件和低压套管组件位于中压套管组件的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种220kV立体卷铁心电力变压器，其特征在于：

所述低压套管组件包括A相低压套管（a）、B相低压套管（b）和C相低压套管（c），所述A相铁心柱（71）上低压线圈（L）的头端与A相低压套管（a）相连，所述B相铁心柱（72）上低压线圈（L）的头端与B相低压套管（b）相连，所述C相铁心柱（73）上低压线圈（L）的头端与C相低压套管（c）相连，所述A相铁心柱（71）上低压线圈（L）的尾端、B相铁心柱（72）上低压线圈（L）的尾端以及C相铁心柱（73）上低压线圈（L）的尾端分别根据低压连接组标号作相应连接；

所述中压套管组件包括A相中压套管（Am）、B相中压套管（Bm）、C相中压套管（Cm）和中压公共套管（Om），所述A相铁心柱（71）上中压线圈（M）的头端与A相中压套管（Am）相连，所述B相铁心柱（72）上中压线圈（M）的头端与B相中压套管（Bm）相连，所述C相铁心柱（73）上中压线圈（M）的头端与C相中压套管（Cm）相连，所述A相铁心柱（71）上中压线圈（M）的尾端、B相铁心柱（72）上中压线圈（M）的尾端以及C相铁心柱（73）上中压线圈（M）的尾端均与中压公共套管（Om）相连；

所述高压套管组件包括A相高压套管（Ah）、B相高压套管（Bh）、C相高压套管（Ch）和高压公共套管（Oh），所述A相铁心柱（71）上高压线圈（H）的头端与A相高压套管（Ah）相连，所述B相铁心柱（72）上高压线圈（H）的头端与B相高压套管（Bh）相连，所述C相铁心柱（73）上高压线圈（H）的头端与C相高压套管（Ch）相连，所述A相铁心柱（71）上高压线圈（H）的尾端、B相铁心柱（72）上高压线圈（H）的尾端以及C相铁心柱（73）上高压线圈（H）的尾端均与高压公共套管（Oh）相连。

7.根据权利要求4所述的一种220kV立体卷铁心电力变压器，其特征在于：所述油箱（1）的横截面为多边形，所述油箱（1）与有载调压开关（8）正对的侧壁上设置有油枕（10），所述油箱（1）其余的侧壁上均设置有散热片（9），所述油枕（10）和散热片（9）分别通过油管与油箱（1）连通。

8.一种如权利要求1所述的220kV立体卷铁心电力变压器的铁心制作方法，其特征在于，包括：

S1、分别卷绕三个所述内框铁心（21）以及三个所述外框铁心（22）；

S2、对卷绕完毕的所述内框铁心（21）和外框铁心（22）进行高温退火处理；

S3、对高温退火处理后的所述内框铁心（21）和外框铁心（22）进行拼合，拼合时，在内框铁心（21）和外框铁心（22）之间装配第一油道（31），在每两个外框铁心（22）之间装配第二油道（32）。

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