CN202076086U

CN202076086U - 单螺旋式不等距换位线圈

Info

Publication number: CN202076086U
Application number: CN201020527401XU
Authority: CN
Inventors: 马红; 魏海; 翟道俊
Original assignee: JINAN TRANSFORMER GROUP CO Ltd
Current assignee: JINAN TRANSFORMER GROUP CO Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2020-09-14

Abstract

本实用新型公开了一种单螺旋式不等距换位线圈，以“2，4，2”或“2，1，2”形式进行换位并形成第一、第二、第三和第四换位区，其特征在于：所述第一、第二、第三和第四换位区的线圈匝数为通过以下公式计算得出的数值：W_Ⅰ＝W_Ⅳ＝K_W·W；

本实用新型的有益效果是：降低线圈的环流损耗，可以比传统的换位降低80％的环流损耗。因为降低了环流损耗，可以提高线圈的电流密度，从而降低了材料的消耗，降低了变压器的成本。而制造工艺与原来的“2，4，2”换位没有任何不同，无须做任何更改。

Description

单螺旋式不等距换位线圈

技术领域

本实用新型涉及一种变压器线圈，特别涉及一种单螺旋式不等距换位线圈。

背景技术

近年来换位导线对于降低线圈附加损耗起到了很好的作用得到了广泛应用，变压器设计中完善线圈导线换位对降低电力变压器制造成本有很重要的经济意义。目前，单螺旋式绕组多为“2，4，2”换位，即分别以总匝数的1/4和3/4处为中心进行一次标准换位，以总匝数的2/4处为中心进行一次特殊换位。这在线圈轴向漏磁场沿其高度近似为矩形分布的情况下，是减小组间环流的最佳方案。但是，对于大型变压器，特别是高阻抗，大容量的变压器，线圈轴向漏磁场分布在端部是变曲的，造成在其端部比中部要小得多，如果各分区的匝数仍定为总匝数的1/4，各组导线所匝链的漏磁通将不相等，势必在其间引起较大的环流损耗。

在2007年4月出版的《电力变压器理论与计算》一书中记载了变压器单螺旋式绕组的漏磁密度计算公式：

B_{1}^{*} = 1 - \frac{e^{- 0.5 K_{R}}}{K_{W}^{*} K_{R}} {sh ({0.5 K}_{R}) - sh [(0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}]};

B_{2}^{*} = 1 - \frac{e^{- 0.5 K_{R}}}{(0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}} [sh (0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}];

为减小环流，一般要求：

K_{W}^{*} B_{1}^{*} - (0.5 - K_{W}^{*}) B_{2}^{*} < 0.0001 .

发明内容

为解决以上技术上的不足，本实用新型提供了一种使导线的环流损耗降到最小的单螺旋式不等距换位线圈。

本实用新型是通过以下措施实现的：

本实用新型的一种单螺旋式不等距换位线圈，以“2，4，2”或“2，1，2”形式进行换位并形成第一、第二、第三和第四换位区，所述第一、第二、第三和第四换位区的线圈匝数为通过以下公式计算得出的数值：

W_Ⅰ＝W_Ⅳ＝K_W·W；

W是单螺旋式线圈的总匝数；

W_Ⅰ是第一换位区的线圈匝数；

W_Ⅱ是第二换位区的线圈匝数；

W_Ⅲ是第三换位区的线圈匝数；

W_Ⅳ是第四换位区的线圈匝数；

K_W从K_R-K_W曲线图中查得；

上述K_R-K_W曲线图中通过以下公式计算得出相应数据并描绘出来：

K_R＝πH_K/λ；

B_{1}^{*} = 1 - \frac{e^{- 0.5 K_{R}}}{K_{W}^{*} K_{R}} {sh ({0.5 K}_{R}) - sh [(0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}]};

B_{2}^{*} = 1 - \frac{e^{- 0.5 K_{R}}}{(0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}} [sh (0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}];

K_{W}^{*} B_{1}^{*} - (0.5 - K_{W}^{*}) B_{2}^{*} < 0.0001;

H_K是线圈的电抗高度；λ是漏磁总宽度；K_W与一致。

本实用新型的有益效果是：降低线圈的环流损耗，可以比传统的换位降低80％的环流损耗。因为降低了环流损耗，可以提高线圈的电流密度，从而降低了材料的消耗，降低了变压器的成本。而制造工艺与原来的“2，4，2”换位没有任何不同，无须做任何更改。因为线圈的各分区匝数不同，从而各组导线的长度会略有不同，但经过计算，每组长度差小于1米，这在工艺上是允许的。

附图说明

图1为本实用新型以单螺旋“2，4，2”换位形式换位示意图。

图2为本实用新型以单螺旋“2，1，2”换位形式换位示意图。

图3为本实用新型K_R-K_W曲线示意图。

具体实施方式

实施例1：“2，4，2”换位的单螺旋式线圈，出头处要增加一匝高度(即一根导线及一个油道高度)。另外，当导线并联总根数(m_b)≤撑条根数(N)时，在三个换位处，由于换位使线圈轴向尺寸增加三根导线及三个油道高度。M_b＞N时，在分两组换位处，还要分别再增加一根导线及一个油道高度，为不使该换位处线圈轴向尺寸再增加高度，有可能时，在同一撑条间隔中换两个位。换位区的距离通过换位区的线圈匝数表示，如图1所示，本实用新型的单螺旋式不等距换位线圈以“2，4，2”的换位形式进行换位，形成第一、第二、第三和第四换位区，第一、第二、第三和第四换位区的线圈匝数通过以下公式计算得出：

W_Ⅰ＝W_Ⅳ＝K_W·W；

W是单螺旋式线圈的总匝数；

W_Ⅰ是第一换位区的线圈匝数；

W_Ⅱ是第二换位区的线圈匝数；

W_Ⅲ是第三换位区的线圈匝数；

W_Ⅳ是第四换位区的线圈匝数；

K_W是线圈两端加大换位间距的换位区线圈匝数系数，从K_R-K_W曲线图中查得；

K_R-K_W曲线图通过以下公式计算得出数据并描绘出来：

K_R＝πH_K/λ；

B_{1}^{*} = 1 - \frac{e^{- 0.5 K_{R}}}{K_{W}^{*} K_{R}} {sh ({0.5 K}_{R}) - sh [(0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}]};

B_{2}^{*} = 1 - \frac{e^{- 0.5 K_{R}}}{(0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}} [sh (0.5 - K_{W}^{*}) K_{R}];

K_{W}^{*} B_{1}^{*} - (0.5 - K_{W}^{*}) B_{2}^{*} < 0.0001;

H_K是线圈的电抗高度，通过阻抗可以计算出来；λ是漏磁总宽度，漏磁总宽度是指内线圈内半径至外线圈外半径的宽度，通过阻抗可以计算出来。其基本原则是：根据线圈的电抗高度和漏磁总宽度的大小，确定换位位置，使各导线在磁场中的位置接近相等。现以以下四种型号的单螺旋式线圈为例进行计算：

一：SFZ10-31500/110(1EJ.711.025.1)低压线圈为单螺旋式线圈，总匝数W＝74，导线并联根数mb＝24，撑条根数N＝16，线圈电抗高度H_K＝1094mm，漏磁总宽度λ＝183.05mm。

利用上述公式进行计算：

①K_R＝πH_K/λ＝π×1094/183.05＝18.776；

②从K_R-K_W曲线图中可查得两端加大换位间距的换位区匝数系数K_W＝0.2578；

③两端(Ⅰ、Ⅳ)换位区的实际匝数

二：SFZ10-40000/35(1EJ.711.124.1)低压线圈为单螺旋式线圈，总匝数W＝100，导线并联根数mb＝28，撑条根数N＝16，线圈电抗高度H_K＝1005mm，漏磁总宽度λ＝163.5mm；

利用实施例1中的公式进行计算：

①K_R＝πH_K/λ＝π×1005/163.5＝19.31；

②从K_R-K_W曲线图中可查得两端加大换位间距的换位区匝数系数K_W＝0.2575；

③两端(Ⅰ、Ⅳ)换位区的实际匝数

三：SSZ-50000/110(1EJ.711.088.1)低压线圈为单螺旋式线圈，是降压变压器，总匝数W＝88，导线并联根数mb＝24，撑条根数N＝20，线圈电抗高度H_K＝1310mm，漏磁总宽度λ＝286.05mm；

利用实施例1中的公式进行计算：

①K_R＝πH_K/λ＝π×1310/286.05＝14.39；

②从K_R-K_W曲线图中可查得两端加大换位间距的换位区匝数系数K_W＝0.2614；

③两端(Ⅰ、Ⅳ)换位区的实际匝数W_Ⅰ＝W_Ⅳ＝K_W·W＝0.2614×88＝23.0032＝23。

四：SSZ10-50000/110(1EJ.711.948.1)低压线圈为单螺旋式线圈，是升压变压器，总匝数W＝94，导线并联根数mb＝20，撑条根数N＝20，线圈电抗高度H_K＝1386mm，漏磁总宽度λ＝281.55mm；

利用实施例1中的公式进行计算：

①K_R＝πH_K/λ＝π×1386/281.55＝15.465；

②从KR-KW曲线图中可查得两端加大换位间距的换位区匝数系数K_W＝0.2604；

③两端(Ⅰ、Ⅳ)换位区的实际匝数

实施例5：采用“2，1，2”换位法，当容量＜6300kVA，其轴向环流损耗较小，为了简化结构，可采用“2，1，2”换位法，即在线圈总匝数接近1/4和3/4处，分别将导线分成2组，各进行一次“特殊换位”在线圈总匝数的1/2处，进行一次“标准换位”。其换位原理图如下图所示。“2，1，2”换位的单螺旋式线圈，在出头处要增加一匝高度(即一根导线及一个油道高度)。另外，当导线并联总根数(mb)≤撑条根数(N)时，在三个换位处，由于换位使线圈轴向尺寸增加三根导线及三个油道高度，当Mb＞N时，在标准换位处线圈轴向尺寸再增加一根导线及一个油道高度，为不使该换位处轴向尺寸再增加高度，可在同一撑条间隔中换两个位。“2，1，2”换位的各换位区换位中心匝数(W_Ⅰ～W_Ⅳ)，同样可按实施例1中的公式计算得出。以下为例子进行计算。

SSZ10-6300/110(1EJ.711.081.1)低压线圈为单螺旋式线圈，总匝数W＝138，导线并联根数mb＝8，撑条根数N＝12，线圈电抗高度H_K＝730mm，漏磁总宽度λ＝162.5mm。

利用上述公式进行计算：

①K_R＝πH_K/λ＝π×730/162.5＝14.11；

②从K_R-K_W曲线图中可查得两端加大换位间距的换位区匝数系数K_W＝0.2615；

③两端(Ⅰ、Ⅳ)换位区的实际匝数

上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。