CN115295292A - 高稳定性螺旋式线圈、线圈绑扎方法及电力变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力变压器技术领域，尤其涉及一种高稳定性的螺旋式线圈及绑扎方法，以及具有此种螺旋式线圈的电力变压器。本发明通过在螺旋式线圈幅向内外设置锁紧撑条，与线饼之间的绝缘垫块配合，能够显著增加螺旋式线圈幅向强度；本发明通过在螺旋式线圈上下端部设置扇形垫块，能够显著增加螺旋式线圈轴向强度；本发明通过在螺旋式线圈首末段设置热收缩管，绑紧线圈，能够显著增加螺旋式线圈强度。通过上述三方面，有效提高螺旋式线圈整体的稳定性，并通过相对应的绑扎方法，保证其应用于电力变压器时运行稳定。

Description

高稳定性螺旋式线圈、线圈绑扎方法及电力变压器
技术领域
本发明涉及电力变压器技术领域，尤其涉及一种高稳定性螺旋式线圈及绑扎方法，以及具有此种螺旋式线圈的电力变压器。
背景技术
螺旋式线圈广泛应用于大电流的低压线圈以及不宜采用连续式线圈的大型电力变压器。螺旋式线圈是每个线匝由多根并列的扁导线绕成螺旋形，每一圈为一个线饼。螺旋式线圈匝数少，截面大，上下端部形成的空间大。轴向受压的线圈当压力过大时，可能会突然变弯，失去原来直线形式的平衡状态，而丧失继续承载的能力，称这种现象为丧失稳定，即失稳。螺旋式线圈轴向高度尺寸较长，幅向尺寸较小，因此容易丧失稳定。
此外，螺旋式线圈的上下端部，即线饼与绝缘端圈的空间，一般采用绝缘型垫块填充支撑，最厚处的尺寸为40毫米。每片绝缘垫块宽度30毫米，厚度为2毫米，填充支撑40毫米理论需要数量20片绝缘垫块叠加，这样的结构导致螺旋式线圈的稳定性不好。
发明内容
本发明提供一种高稳定性的螺旋式线圈及线圈绑扎方法，以解决背景技术中所提及的现有螺旋式线圈稳定性差的问题，同时还提供一种具有此种螺旋式线圈的电力变压器。
本发明采用如下技术方案：
高稳定性螺旋式线圈，包括由多个线饼组成的螺旋形线圈本体，以及上下两端的绝缘端圈，相邻的所述线饼之间设有绝缘垫块，轴向的绝缘垫块之间通过锁撑条锁紧；所述螺旋形线圈本体上下两端与绝缘端圈之间均设有扇形垫块，所述螺旋形线圈本体首末段的相邻线饼之间通过热收缩管绑紧。
相邻的所述线饼之间幅向均匀间隔设有多块绝缘垫块，每一层的绝缘垫块对应轴向对齐，同轴方向的绝缘垫块内外两端分别通过竖直的锁撑条锁紧。
所述绝缘垫块插入至相邻的线饼之间后，其两端伸出至线饼外，且其两端开设有T形凹槽，与截面呈T形的锁撑条配合，将螺旋形线圈本体的内外侧分别锁紧。
所述锁撑条两端分别抵至上下端的绝缘端圈处，所述扇形垫块设有多个，沿螺旋形线圈本体幅向间隔分布，所述扇形垫块卡在内外两侧的锁撑条之间，所述扇形垫块与螺旋形线圈本体端面之间，以及扇形垫块与绝缘端圈之间均填充有绝缘垫块。
所述扇形垫块可同时跨越多根锁撑条，将对应的多个绝缘垫块连接在一起。
所述扇形垫块可多片叠加使用，不同位置处的扇形垫块数量不同。
所述扇形垫块单片的厚度比绝缘垫块厚度大，所述扇形垫块的厚度为6mm。
所述绝缘端圈包括端圈71和均匀间隔固定在端圈71表面的垫块72。
本发明还提供一种对上述高稳定性螺旋式线圈进行绑扎的方法，包括如下步骤：
S1将线圈绕制成形成螺旋形线圈本体后，在每一层的线饼之间沿幅向均匀间隔插入绝缘垫块；
S2螺旋形线圈本体的上下两端的线饼沿其表面向外依次填充绝缘垫块、扇形垫块和绝缘垫块，所有的绝缘垫块轴向对齐后，将锁撑条插入绝缘垫块使螺旋形线圈本体内外侧锁紧；
S3在螺旋形线圈本体的上下两端再分别通过绝缘端圈密封压紧；
S4 在螺旋形线圈本体的首末段用热收缩管将相邻的线饼绑紧，且避开绝缘垫块。
本发明还提供一种电力变压器，包括上述的高稳定性螺旋式线圈。
有益效果：
（1）本发明通过在螺旋式线圈幅向内外设置锁紧撑条，与线饼之间的绝缘垫块配合，能够显著增加螺旋式线圈幅向强度；
（2）本发明通过在螺旋式线圈上下端部设置扇形垫块，能够显著增加螺旋式线圈轴向强度；
（3）本发明通过在螺旋式线圈首末段设置热收缩管，绑紧线圈，能够显著增加螺旋式线圈强度。
通过上述三方面，有效提高螺旋式线圈整体的稳定性，并通过相对应的绑扎方法，保证其应用于电力变压器时运行稳定。
附图说明
图1为本发明螺旋式线圈展开图；
图2为本发明绝缘垫块示意图；
图3为本发明锁撑条示意图，3（a）为主视图，3（b）为左视图；
图4为本发明线饼、绝缘垫块和锁撑条之间的连接图；
图5为本发明扇形垫块示意图；
图6为本发明绝缘垫块和扇形垫块之间的配合图，6（a）为主视图，6（b）为俯视图；
图7为本发明绝缘端圈示意图；
图中各标号：螺旋形线圈本体1、线饼 2、扇形垫块3、绝缘垫块4、锁撑条5、热收缩管6、绝缘端圈7，端圈71，垫块72。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示为高稳定性螺旋式线圈的展开图，本图中只展示出其一面的锁撑条5。包括由多个线饼2组成的螺旋形线圈本体1，以及上下两端的绝缘端圈7，其特征在于，相邻的所述线饼2之间设有绝缘垫块4，轴向的绝缘垫块4之间通过锁撑条5锁紧；所述螺旋形线圈本体1上下两端与绝缘端圈7之间均设有扇形垫块3，所述螺旋形线圈本体1首末段的相邻线饼2之间通过热收缩管6绑紧。
本实施例通过在螺旋式线圈本体1幅向内外设置锁撑条5，与线饼2之间的绝缘垫块4配合，将螺旋式线圈本体1内外两侧固定，能够显著增加螺旋式线圈的幅向强度；
通过在螺旋式线圈本体1上下端部设置扇形垫块3，再通过绝缘端圈7紧固，能够显著增加螺旋式线圈的轴向强度；
通过在螺旋式线圈首末段设置热收缩管6，将相邻的线饼2绑紧，从而进一步绑紧线圈，能够显著增加螺旋式线圈强度。
通过上述三方面，有效提高螺旋式线圈整体的稳定性，保证其应用于电力变压器时运行稳定。
具体的，相邻的所述线饼2之间幅向均匀间隔设有多块绝缘垫块4，每一层的绝缘垫块4对应轴向对齐，同轴方向的绝缘垫块4内外两端分别通过竖直的锁撑条5锁紧。这样将螺旋式线圈本体1的内外两侧面均匀夹紧，使其轴向对称稳固，提高整体的轴向稳定性。
所述绝缘垫块4插入至相邻的线饼2之间后，其两端伸出至线饼2外，且其两端开设有T形凹槽，与截面呈T形的锁撑条5配合，将螺旋形线圈本体1的内外侧分别锁紧。
如图2所示，绝缘垫块4为矩形片，矩形片的两短边向内开设T形凹槽，矩形片的所有转角处均进行倒圆角处理。两端的T形凹槽边缘与对应的线饼2的侧边之间存在一定间隙，便于散热。如图3-4所示，锁撑条5的尺寸略小于绝缘垫片4上的T形凹槽，两者之间间隙配合，方便轴向的绝缘垫片4对齐后，锁撑条5插入，锁撑条5插入绝缘垫片4后还伸出于其上的T形凹槽。
具体的，所述锁撑条5两端分别抵至上下端的绝缘端圈7处，所述扇形垫块3设有多个，沿螺旋形线圈本体1幅向间隔分布，所述扇形垫块3卡在内外两侧的锁撑条5之间，所述扇形垫块3与螺旋形线圈本体1端面之间，以及扇形垫块3与绝缘端圈7之间均填充有绝缘垫块4。螺旋形线圈本体1上下两端面和绝缘端圈7之间是存在间隙的，如果像现有技术中全部采用垫片叠加填充，由于叠加数量较多，极容易造成不稳定。因此，本实施例中采用扇形垫块3和绝缘垫块4相结合的方式。如图1所示，以螺旋形线圈本体1上端面为例，先放置垫片，再放置扇形垫块3，最后再放置绝缘垫块4，使线圈表面齐平后再用绝缘端圈7固定。由于螺旋形线圈本体1的上端面不是一个平面，而是呈倾斜状的斜面，因此不同位置处的线圈端面上设置的绝缘垫块4的数量以及扇形垫块3的数量都不完全相同，根据实际情况合理设置即可。
如图5-6所示，所述扇形垫块3可同时跨越多根锁撑条5，将对应的多个绝缘垫块4连接在一起。扇形垫块3和绝缘垫块4采用相同的材质，可采用本领域中最采用的纸板制作。如图所示，5个绝缘垫块4被同一扇形垫块3连接后，使得绝缘垫块4的稳定性更好，即线圈轴向的稳定性更好。同时，还提高了线圈上下端的绝缘强度。
具体的，扇形垫块3可多片叠加使用，不同位置处的扇形垫块3数量不同。扇形垫块3为间隔设置的，如图1所示，线圈端面向右下倾，扇形垫块3共在四个区域设置，其片数包括从一到四。
具体的，扇形垫块3单片的厚度比绝缘垫块4厚度大，且大数倍。所述扇形垫块3的厚度优选为6mm。此时，线圈的强度和散热性能均达到最佳结果。
具体的，如图7所示，绝缘端圈7包括端圈71和均匀间隔固定在端圈71表面的垫块72。每个垫块72位置与锁撑条5位置对应。端圈71和垫块72采用纸板制作，两者周边去毛刺，所有棱边倒圆角，保证干净整洁，两者之间用胶粘牢。
对上述高稳定性螺旋式线圈进行绑扎的方法，包括如下步骤：
S1将线圈绕制成形成螺旋形线圈本体1后，在每一层的线饼2之间沿幅向均匀间隔插入绝缘垫块4；
S2螺旋形线圈本体1的上下两端的线饼2沿其表面向外依次填充绝缘垫块4、扇形垫块3和绝缘垫块4，所有的绝缘垫块4轴向对齐后，将锁撑条5插入绝缘垫块4使螺旋形线圈本体1内外侧锁紧；
S3在螺旋形线圈本体1的上下两端再分别通过绝缘端圈7密封压紧；
S4 在螺旋形线圈本体1的首末段用热收缩管6将相邻的线饼2绑紧，且避开绝缘垫块4。
采用上述方法所制得的线圈性能如表1所示，测试环境条件：相对湿度：52%，环境温度：20℃，大气压：81kpa。
表1 不用扇形垫块所制成的线圈性能
扇形垫块3的厚度（mm） 线圈的强度：冷态压紧力（KN） 散热性能：线圈平均温升（K）
1 82 57.2
2 163 55.8
3 245 54.6
4 327 54.3
5 408 54.1
6 490 53.9
7 572 54.9
8 653 56.4
从上表可以看出，线圈的强度即冷态压紧力与扇形垫块3的厚度是成线性关系；线圈平均温升与扇形垫块3和线圈幅向尺寸有关，之前的理论一直认为扇形垫块3厚度越大，油隙就越大，线圈平均温升会低，但是通过多年的研究，发现用多个小油隙的结构比单个大油隙的结构效果要好，即其中扇形垫块3可采用不同厚度多片粘接组合，从表1中可以看出扇形垫块3厚度为6mm时强度较高，线圈平均升温最低。
本实施例还提供一种具有上述高稳定性螺旋式线圈的电力变压器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高稳定性螺旋式线圈，包括由多个线饼（2）组成的螺旋形线圈本体（1），以及上下两端的绝缘端圈（7），其特征在于，相邻的所述线饼（2）之间设有绝缘垫块（4），轴向的绝缘垫块（4）之间通过锁撑条（5）锁紧；所述螺旋形线圈本体（1）上下两端与绝缘端圈（7）之间均设有扇形垫块（3），所述螺旋形线圈本体（1）首末段的相邻线饼（2）之间通过热收缩管（6）绑紧。
2.如权利要求1所述的高稳定性螺旋式线圈，其特征在于，相邻的所述线饼（2）之间幅向均匀间隔设有多块绝缘垫块（4），每一层的绝缘垫块（4）对应轴向对齐，同轴方向的绝缘垫块（4）内外两端分别通过竖直的锁撑条（5）锁紧。
3.如权利要求2所述的高稳定性螺旋式线圈，其特征在于，所述绝缘垫块（4）插入至相邻的线饼（2）之间后，其两端伸出至线饼（2）外，且其两端开设有T形凹槽，与截面呈T形的锁撑条（5）配合，将螺旋形线圈本体（1）的内外侧分别锁紧。
4.如权利要求2所述的高稳定性螺旋式线圈，其特征在于，所述锁撑条（5）两端分别抵至上下端的绝缘端圈（7）处，所述扇形垫块（3）设有多个，沿螺旋形线圈本体（1）幅向间隔分布，所述扇形垫块（3）卡在内外两侧的锁撑条（5）之间，所述扇形垫块（3）与螺旋形线圈本体（1）端面之间，以及扇形垫块（3）与绝缘端圈（7）之间均填充有绝缘垫块（4）。
5.如权利要求4所述的高稳定性螺旋式线圈，其特征在于，所述扇形垫块（3）可同时跨越多根锁撑条（5），将对应的多个绝缘垫块（4）连接在一起。
6.如权利要求4所述的高稳定性螺旋式线圈，其特征在于，所述扇形垫块（3）可多片叠加使用，不同位置处的扇形垫块（3）数量不同。
7.如权利要求6所述的高稳定性螺旋式线圈，其特征在于，所述扇形垫块（3）单片的厚度比绝缘垫块（4）厚度大，所述扇形垫块（3）的厚度为6mm。
8.如权利要求1所述的高稳定性螺旋式线圈，其特征在于，所述绝缘端圈（7）包括端圈（71）和均匀间隔固定在端圈（71）表面的垫块（72）。
9.一种对如权利要求1-8任一项所述的高稳定性螺旋式线圈进行绑扎的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将线圈绕制成形成螺旋形线圈本体（1）后，在每一层的线饼（2）之间沿幅向均匀间隔插入绝缘垫块（4）；
S2螺旋形线圈本体（1）的上下两端的线饼（2）沿其表面向外依次填充绝缘垫块（4）、扇形垫块（3）和绝缘垫块（4），所有的绝缘垫块（4）轴向对齐后，将锁撑条（5）插入绝缘垫块（4）使螺旋形线圈本体（1）内外侧锁紧；
S3在螺旋形线圈本体（1）的上下两端再分别通过绝缘端圈（7）密封压紧；
S4 在螺旋形线圈本体（1）的首末段用热收缩管（6）将相邻的线饼（2）绑紧，且避开绝缘垫块（4）。
10.一种电力变压器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的高稳定性螺旋式线圈。
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