CN114724822B - 绕组组件、干式变压器以及绕组组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绕组组件、应用该绕组组件的干式变压器以及该绕组组件的制造方法，绕组组件包括刚性绝缘内筒以及套设于所述绝缘内筒外侧的绕组本体，所述绕组本体包括绕组以及采用浇注工艺形成包封于绕组外侧的柔性绝缘导热包封体，所述绝缘内筒用以支撑所述绕组本体，所述包封体的内侧表面与所述绝缘内筒之间具有气道，所述气道沿所述绕组本体的轴线方向延伸。本发明在较大程度上提高了柔性绝缘材料包封绕组的内侧散热效果，节省了绕组导线用量，降低了绕组制造成本。

Description

绕组组件、干式变压器以及绕组组件的制造方法

技术领域

本发明涉及变压器设备，特别是涉及一种绕组组件、干式变压器以及绕组组件的制造方法。

背景技术

硅橡胶浇注干式变压器的绕组通常采用柔性的高性能导热硅橡胶进行绝缘填充和包封，因而使用了刚性的绝缘内筒作为骨架来支撑柔性的硅橡胶绝缘绕组以免受各种机械力的破坏。

参见附图1，现有绝缘内筒导热性能很差，其导热系数不到0.2W/mK，而高性能导热硅橡胶导热系数能达到0.6W/mK以上，因此绕组只能把硅橡胶包封一侧作为主要散热面，而绝缘内筒侧散热相对困难，在相当程度上失去了绕组内侧的散热效果，为使变压器温升符合要求，设计时就必须通过增加导线截面（降低电流密度）来减少热量产生，或增加绕组高度来增加散热面积，这都导致硅橡胶浇注变压器成本增加较多，影响了新技术推向市场。

发明内容

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供一种实现内侧气道的绕组、干式变压器以及实现内侧气道的绕组的制造方法，提高绕组的散热效果。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种绕组组件，包括骨架以及绕组本体，所述骨架包括刚性的绝缘内筒，所述骨架用以支撑所述绕组本体，所述绕组本体包括绕组线圈以及包封体，其中，在绕组绕制在骨架上后通过浇注工艺形成所述包封体，所述包封体完全包封所述绕组，其特征在于，所述绕组通过所述包封体进行散热，所述包封体具有包封绕组的外侧表面以及内侧表面，所述包封体的内侧表面与所述绝缘内筒之间具有气道，所述气道沿所述绕组组件的纵向轴线方向延伸。

在其中一个实施例中，所述骨架还包括上法兰和下法兰，且所述骨架还包括若干刚性梳齿和/或若干刚性绝缘棒，所述上、下法兰分别粘接在绝缘内筒的上下两端，所述刚性梳齿粘接在上、下法兰之间的绝缘内筒外表面，所述刚性绝缘棒粘接在上、下法兰之间的绝缘内筒外表面。

在其中一个实施例中，所述气道设有多个，多个所述气道沿所述绕组的周向间隔设置。

在其中一个实施例中，相邻气道之间形成用以支撑垫块的垫块支撑部，和/或，用以支撑法兰的法兰支撑部。

在其中一个实施例中，所述绕组组件呈纯圆筒状、矩形筒状或长圆筒状。

在其中一个实施例中，所述包封体的材质为导热硅橡胶。

一种干式变压器，具有上述的绕组组件。

本发明还提供一种绕组组件的制造方法，所述方法包括：

步骤1：制作骨架；

步骤2：放置气道填充物；

步骤3：绕制绕组；

步骤4：浇注形成包封体；

步骤5：抽出气道填充物。

在其中一个实施例中，所述步骤1包括如下步骤：

1）提供上法兰以及下法兰，其中所述上法兰以及下法兰上均设置有气道定位孔；

2）将所述上法兰与下法兰按照所述气道定位孔对称的方式将内沿粘接在所述绝缘内筒外表面两端；

3）在绝缘内筒外壁对应法兰未开孔且设计放置梳齿的部位粘接刚性梳齿，其中，所述刚性梳齿的长度小于上、下法兰之间的距离，且所述刚性梳齿的基部厚度比气道定位孔的厚度略大；

和/或；

在绝缘内筒外壁对应法兰未开孔且设计放置刚性绝缘棒的部位粘接若干刚性绝缘棒，其中，所述刚性绝缘棒的长度均小于上、下法兰之间的距离，且所述刚性绝缘棒的厚度比气道定位孔的厚度略大。

在其中一个实施例中，所述步骤2具体包括：将气道填充物放置于上、下法兰的气道定位孔内并适当固定。

在其中一个实施例中，所述步骤3包括如下步骤：

在骨架上按既定绕法绕制线圈（如层式、分段层式、饼式），绕组出线焊接上接线铜端子后形成绕组胚胎。

在其中一个实施例中，所述步骤4包括将绕制绕组的半成品装入模具中用液态绝缘包封材料进行浇注并固化形成柔性绝缘导热包封体。

在其中一个实施例中，所述步骤5包括拆模时将气道填充物抽出。

本发明提供的技术方案，与已知的现有技术相比，具有如下有益效果：通过在包封体的内侧与绝缘内筒之间限定出气道，使得包封体包封绕组的内侧形成有效散热面，而让绝缘内筒仅仅起到支撑作用而不妨碍散热，发挥两种绝缘材料各自的作用和优势；同时绕组内部导线并不外露，保证了绕组的电气安全性能；限制绕组温升不需要通过增加导线截面来减少发热或通过增加绕组高度来增加散热面积，降低了绕组成本。用这种具有内侧气道绕组的变压器在运行时较不开内侧气道的变压器绕组温升明显降低，其结果是减小了变压器的负载损耗、提高了过载能力、降低了成本。并且本发明的内侧气道制作方法简便易行、质量易保证、加工成本低，可以实现高效生产。

附图说明

图1为现有硅橡胶浇注绕组的示意图；

图2为本发明浇注绕组的示意图；

图3为本发明法兰的示意图；

图4为本发明骨架的示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图2，一种绕组组件，包括骨架1以及绕组本体2，所述骨架包括刚性绝缘内筒，所述骨架用以支撑所述绕组本体，所述绕组本体包括绕组线圈以及包封体，其中，在绕组绕制在骨架上后通过浇注工艺形成所述包封体，所述包封体完全包封所述绕组，其特征在于，所述绕组通过所述包封体进行散热，所述包封体具有包封绕组的外侧表面以及内侧表面，所述包封体的内侧表面与所述绝缘内筒之间具有气道3，所述气道沿所述绕组组件的纵向轴线方向延伸。

其中，所述包封体完全包封所述绕组，从而防止绕组内部导线外露，保证了绕组的电气安全性能。

所述包封体的内侧表面与所述绝缘内筒之间具有气道3，由此，绕组所产生的热量能够沿着通过所述包封体的内侧表面以及外侧表面进行散热。由此，相比于没有内侧气道的绕组组件，本发明的绕组组件散热效果更好。

以下，具体描述该绕组组件的具体结构，该绕组组件为长圆筒状。

假设长圆绕组横截面圆弧部分外径是R，内径是r；直边长L；绕组高度为H；因结构需要设计4个宽度为l的垫块支撑点4，支撑点处不能开设气道。这样绕组内侧纵向气道可设计的最大散热面积为：

S_内=（2лr+2L-4l)H。

绕组外侧散热面积为：

S_外=（2лR+2L）H。

导热硅橡胶散热总面积为：

S=S_内+S_外=2（лr+лR+2L-2l）H。

如果考虑法兰结构强度也可以增设法兰支撑点5，支撑点处不能开气道，支撑点宽度自行设定，总散热面积应减去这些支撑点占用的纵向面积。

如果L=0，则绕组即是纯圆筒状的。

在其它实施例中，绕组也可以是矩形筒状的。

本发明还提供一种干式变压器，具有上述的绕组组件。

本发明还提供一种绕组组件的制造方法，所述方法包括：

步骤1：制作骨架；

步骤2：放置气道填充物；

步骤3：绕制绕组；

步骤4：浇注形成包封体；

步骤5：抽出气道填充物。

在其中一个实施例中，所述步骤1包括如下步骤：

1）提供上法兰以及下法兰7，其中所述上法兰以及下法兰上均设置有气道定位孔6；

请参阅附图3，设计带气道定位孔的上下法兰，法兰材质为耐高温刚性绝缘材料，其中温度要求为F级155℃，H级180℃，C级220℃；上下法兰的气道定位孔6的形状与柱状气道填充物10的横截面匹配。定位孔6的作用是在绕组缠绕线圈和浇注成型前定位气道填充物10的位置，以便在绕组缠绕线圈和浇注前装入柱状气道填充物10（如刚性棒组），在绝缘材料浇注固化后去除填充物10，成形垂直于绕组线圈的气道。这里定位孔6也是气道的一部分，变压器运行中绕组气道的冷空气从下端定位孔进、热空气从上端定位孔出。

2）将所述上法兰与下法兰7按照所述气道定位孔6对称的方式粘接在所述绝缘内筒1两端；

其中法兰不开孔部位11和12的作用是将内沿与绝缘内筒粘接，用来支撑柔性绝缘材料浇注成型的整个绕组，并保护绕组端部免受各种机械力的伤害。

3）请参阅附图4，在绝缘内筒1外壁对应法兰未开孔且设计放置梳齿的部位粘接若干刚性梳齿8，其中，所述刚性梳齿的长度小于上、下法兰之间的距离，且所述刚性梳齿的基部厚度比气道定位孔的厚度略大；起到绕线定位和刚性支撑作用。

和/或；

在绝缘内筒外壁对应法兰未开孔且设计放置刚性绝缘棒的部位粘接若干刚性绝缘棒9，其中，所述刚性绝缘棒的长度均小于上、下法兰之间的距离，且所述刚性绝缘棒的厚度比气道定位孔的厚度略大。

其中，绝缘棒耐温要求等同于法兰，该棒的作用是在气道填充物撤掉后增加绕组与绝缘内筒的刚性支撑强度，防止线圈在强大外力作用下发生过大的不可逆形变。

在其中一个实施例中，所述步骤2包括如下步骤：

将气道填充物放置于上、下法兰的气道定位孔内并适当固定。

在其中一个实施例中，所述步骤3包括如下步骤：

在骨架上按既定绕法绕制线圈（如层式、分段层式、饼式），绕组出线焊接上接线铜端子后形成绕组胚胎。

在其中一个实施例中，所述步骤4包括如下步骤：

将绕制绕组的半成品装入模具，用液态绝缘包封材料进行浇注，并在固化形成柔性绝缘导热包封体后卸模。

在其中一个实施例中，所述步骤5包括如下步骤：

卸模时将气道填充物去除。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上述具体实施方式的具体内容仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种绕组组件，包括骨架以及绕组本体，所述骨架包括刚性的绝缘内筒，所述骨架用以支撑所述绕组本体，所述绕组本体包括绕组以及柔性绝缘导热包封体，其中，在绕组绕制在骨架上后通过浇注工艺形成所述包封体，所述包封体完全包封所述绕组，其特征在于，所述绕组通过所述包封体进行散热，所述包封体具有包封绕组的外侧表面以及内侧表面，所述包封体的内侧表面与所述绝缘内筒之间具有气道，所述气道沿所述绕组组件的纵向轴线方向延伸，所述骨架还包括上法兰和下法兰，所述上、下法兰分别粘接在绝缘内筒的上下两端，所述气道设有多个。

2.根据权利要求1所述的绕组组件，其特征在于，所述骨架还包括若干刚性梳齿和/或若干刚性绝缘棒，所述刚性梳齿粘接在上、下法兰之间的绝缘内筒外表面，所述刚性绝缘棒粘接在上、下法兰之间的绝缘内筒外表面。

3.根据权利要求1所述的绕组组件，其特征在于，多个所述气道沿所述绕组的周向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的绕组组件，其特征在于，相邻气道之间形成用以支撑垫块的垫块支撑部，和/或，用以支撑法兰的法兰支撑部。

5.根据权利要求1所述的绕组组件，其特征在于，所述绕组组件呈纯圆筒状、矩形筒状或长圆筒状。

6.根据权利要求1所述的绕组组件，其特征在于，所述包封体的材质为导热硅橡胶。

7.一种干式变压器，其特征在于，具有如权利要求1至6中任一项所述的绕组组件。

8.根据权利要求2所述的绕组组件的制造方法，其包括如下步骤：

步骤1：制作骨架；

步骤2：放置气道填充物；

步骤3：绕制绕组；

步骤4：浇注形成包封体；包括将绕制有绕组的半成品装入模具中用液态绝缘包封材料进行浇注并固化形成柔性绝缘导热包封体;

步骤5：抽出气道填充物;包括拆模时将气道填充物抽出。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：所述步骤1包括如下步骤：

1）提供上法兰以及下法兰，其中所述上法兰以及下法兰上均设置有气道定位孔；

2）将所述上法兰与下法兰按照所述气道定位孔对称的方式将法兰内沿粘接在所述绝缘内筒两端；

3）在绝缘内筒外壁对应法兰未开孔且设计放置刚性梳齿的部位粘接若干刚性梳齿，其中，所述刚性梳齿的长度小于上、下法兰之间的距离，且所述刚性梳齿的基部厚度比气道定位孔的厚度略大；

和/或；

在绝缘内筒外壁对应法兰未开孔且设计放置刚性绝缘棒的部位粘接若干刚性绝缘棒，其中，所述刚性绝缘棒的长度小于上、下法兰之间的距离，且所述刚性绝缘棒的厚度比气道定位孔的厚度略大。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：将气道填充物放置于上、下法兰的气道定位孔内并适当固定。

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