CN218850407U - 一种消弧线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种消弧线圈。消弧线圈的额定绕组和分接绕组均在轴向上分成两个以上分段线圈进行缠绕，而且额定绕组和分接绕组的各个分接按照一定的方式引出，如此，额定绕组和分接绕组的每个分段线圈的每层匝数减小，层间电压大幅降低，如此降低了分段线圈的相邻两层之间的绝缘填充介质的绝缘要求，减小了对分段线圈的相邻两层之间的绝缘介质的填充厚度要求，进而在保证消弧线圈的耐压能力的基础上，相对减小了整体体积，大幅度提升了消弧线圈的耐受水平。

Description

一种消弧线圈

技术领域

本实用新型涉及限制或抑制接地故障电流技术领域，尤其涉及一种消弧线圈。

背景技术

配电网中性点接地方式的选择与电力系统安全和运行可靠性、经济性密切相关，是城网和农网建设中必须关注的问题。接地方式的选择既要考虑当时配电网的结构和设备，还受当时接地设备技术水平的制约。目前为止，系统中所采用的最主要的接地方式之一即消弧线圈接地方式。在消弧线圈接地系统中，调匝式消弧线圈应用最为广泛，调匝式消弧线圈是将消弧线圈设有多个抽头，采用有载调节开关调节消弧线圈的抽头以改变电感值来实现对地电感电流的输出，以实现自动跟踪补偿的目的。

随着系统负荷的日益增大和电压等级的逐渐提高，目前20kV、35kV配网中电容电流已经高达200A，对于调匝式消弧线圈来说，调流范围基本设计为50A—200A，档位较多的为25档，这就对调匝式消弧线圈内部绝缘结构提出了更为严格的要求。

现有的消弧线圈制造时，内外的额定绕组和分接绕组均是在轴向上连续缠绕形成需要的匝数，然后在一层缠绕完成后折回缠绕第二层，相邻层之间铺设绝缘介质，且在连续缠绕的过程中在轴向上的不同位置引出一定数量的分接，额定绕组和分接绕组整体上都呈饼状。但是采用这种绕制方式得到的消弧线圈，层间电压较大，为了满足产品耐压能力，往往在层间铺设较大厚度的绝缘层，这不仅增加了成本，而且导致消弧线圈的体积较大，散热能力较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种消弧线圈，以解决现有的消弧线圈耐压能力和体积不能兼顾的问题。

本实用新型的消弧线圈，包括整体绕组和将整体绕组浇注包裹在内的绝缘体，所述整体绕组包括额定绕组和分接绕组，额定绕组处于分接绕组的内侧，所述额定绕组包括在轴向上间隔的两个以上额定绕组分段线圈，相邻两个额定绕组分段线圈的相邻端头连接，处于整体绕组的轴向第一端的额定绕组分段线圈的轴向第一端的端头引出形成中性点分接，处于整体绕组的轴向第二端的额定绕组分段线圈的轴向第二端的端头在额定绕组和分接绕组之间的位置沿轴向折回整体绕组的轴向第一端并引出，分接绕组包括轴向间隔的两个以上分接绕组分段线圈，相邻两分接绕组分段线圈的相邻端头连接并引出形成档位分接，处于整体绕组的轴向第一端的分接绕组分段线圈的轴向第一端的端头与处于整体绕组的轴向第二端的额定绕组分段线圈的轴向第二端的端头连接并引出形成档位分接，处于整体绕组的轴向第二端的分接绕组分段线圈的轴向第二端的端头引出形成档位分接。

本实用新型的消弧线圈额定绕组和分接绕组的每个分段线圈的匝数减小，层间电压降低，如此降低了分段线圈的相邻两层之间的绝缘填充介质的绝缘要求，减小了分段线圈的相邻两层之间的绝缘介质的填充厚度，进而在保证消弧线圈的耐压能力的基础上，减小了整体体积。尤其是额定绕组和分接绕组的缠绕方式和分接引出方式，提升伏安特性线性度，使磁场更加均匀、规律，也因此使消弧线圈分接电流分配更为有序。

进一步的，每一分接绕组分段线圈在绕制该线圈的导线的两端之间连接引出端形成档位分接。这样能够在所需档位分接数量较多时不会过多增加分接绕组分段线圈的数量，减小制造难度，简化结构设计。

进一步的，绝缘体内在额定绕组和分接绕组之间的位置设有轴向贯通绝缘体的散热风道，额定绕组的第二端头从额定绕组和分接绕组之间的位置沿轴向引至分接绕组的轴向第一端。这样提高了额定绕组和分接绕组之间的绝缘距离，提升耐受电压冲击的能力，同时可有效降低消弧线圈温升增强消弧线圈伏安特性曲线线性度，整体提升消弧线圈本体性能。

进一步的，所述处于整体绕组的轴向第二端的额定绕组分段线圈的轴向第二端的端头从相邻两个散热风道之间的位置向整体绕组的轴向第一端折回引出，且被包裹在相邻两散热风道之间的绝缘体形成的绝缘隔壁内。这样能够在充分利用额定绕组和分接绕组之间的空间的基础上，提高两者之间的绝缘性能，进而提高耐压能力。

进一步的，所述散热风道有多个，且在圆周方向上间隔布置。这样制得的消弧线圈能够在额定绕组和分接绕组之间的圆周上形成均布的散热风道，有利于消弧线圈的散热。

进一步的，所述散热风道的截面形状为扁形。这样能够在保证散热风道截面积的提前下减小消弧线圈的径向尺寸。

进一步的，每一分接绕组分段线圈的两端之间形成的档位分接不超过三个。这样能够均衡分接绕组分段线圈以及每个分接绕组分段线圈上的档位分接的数量，简化结构，降低制造难度。

进一步的，所述额定绕组包括2-4个额定绕组分段线圈，所述分接绕组包括2-12个分接绕组分段线圈。根据不同数量的档位分接，在该范围内选择额定绕组分段线圈以及分接绕组分段线圈的数量，能够更好的兼顾产品成本和性能。

附图说明

图1为本实用新型的消弧线圈的实施例1半剖示意图，为了便于说明，图中示出了在浇注过程中所用的抽芯。

图中：11、第一额定绕组分段线圈；110、第一额定绕组分段线圈前端头；111、第一额定绕组分段线圈后端头；12、第二额定绕组分段线圈；121、第二额定绕组分段线圈前端头；120、第二额定绕组分段线圈后端头；123、折回引出段；21、第一分接绕组分段线圈；210、第一分接绕组分段线圈前端头；211、第一分接绕组分段线圈后端头；213、第一分接绕组分段线圈引出端；22、第二分接绕组分段线圈；220、第二分接绕组分段线圈前端头；221、第二分接绕组分段线圈后端头；223、第二分接绕组分段线圈引出端；23、第三分接绕组分段线圈；230、第三分接绕组分段线圈前端头；231、第三分接绕组分段线圈后端头；233、第三分接绕组分段线圈引出端；24、第四分接绕组分段线圈；240、第四分接绕组分段线圈前端头；241、第四分接绕组分段线圈后端头；243、第四分接绕组分段线圈引出端；3、绝缘体；4、抽芯。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的消弧线圈的实施例1：

本实施例的消弧线圈的半剖结构如图1所示(为了便于说明，图1中还示出了在浇注该消弧线圈过程中所使用的并不属于该消弧线圈的抽芯4)。

为了便于说明，将以图1所示方位做以下定义，即图1的左侧为前，为消弧线圈的轴向第一端，图1的右侧为后，为消弧线圈的轴向第二端。

实施例1的消弧线圈主要适用于20kV以及35kV的中性点接地，因此消弧线圈的主要规格、参数也是以更好的适配该电压等级为主要原则进行设计和选择，当然，在其他实施例中，如果消弧线圈适用于其他电压等级，也可适应性调整消弧线圈的规格、参数。

消弧线圈包括额定绕组和分接绕组，额定绕组处于分接绕组内侧，额定绕组和分接绕组在缠绕完成而形成整体绕组后，通过浇注环氧树脂而被由环氧树脂构成的绝缘体3包裹在内，当然，额定绕组和分接绕组的分接从绝缘体3引出。

从结构上讲，本实施例的消弧线圈与现有的消弧线圈的主要不同，即本实用新型的主要改进在于，额定绕组以及分接绕组的缠绕方式和分接引出方式，其中浇注形成的绝缘体3结构也有不同。

结合附图来看，额定绕组包括在轴向上间隔的两个额定绕组分段线圈，分别为第一额定绕组分段线圈11和第二额定绕组分段线圈12，本实施例中优选的，两额定绕组分段线圈基本一致，包括相同的层数、匝数。第一额定绕组分段线圈前端头110引出形成中性点分接，第一额定绕组分段线圈后端头111与第二额定绕组分段线圈前端头121连接，第二额定绕组分段线圈后端头120在轴向上折回，通过折回引出段123，从额定绕组和分接绕组之间延伸至整体绕组的轴向第一端。

具体的，两额定绕组分段线圈均有5层，第一额定绕组分段线圈11的第一层从后向前开始缠绕，在第一层缠绕至需要匝数后，从前向后缠绕第二层，依次缠绕，第五层从前侧出线。第二额定绕组分段线圈12的第一层从前向后开始缠绕，在第一层缠绕至需要匝数后，从后向前缠绕第二层，依次缠绕，第五层从后侧出线。如此刚好便于两额定绕组分段线圈的相邻端的端头连接。

分接绕组包括轴向上间隔的四个分接绕组分段线圈，分别为第一分接绕组分段线圈21、第二分接绕组分段线圈22、第三分接绕组分段线圈23及第四分接绕组分段线圈24。与额定绕组类似，本实施例中优选的，四个分接绕组分段线圈基本一致，包括相同的层数、匝数。每个分接绕组分段线圈均从前侧开始缠绕，在第一层缠绕到需要匝数后，第二层从后向前缠绕，直至缠绕完所需的层数。每个分接绕组分段线圈具有分接绕组分段线圈前端头和分接绕组分段线圈后端头，相邻两分接绕组分段线圈的相邻端头连接并引出形成一个档位分接，即第一分接绕组分段线圈后端头211与第二分接绕组分段线圈前端头220连接并引出形成一个档位分接，第二分接绕组分段线圈后端头221与第三分接绕组分段线圈前端头230连接并引出形成一个档位分接，第三分接绕组分段线圈后端头231与第四分接绕组分段线圈前端头240连接并引出形成一个档位分接。

此外每个分接绕组分段线圈还具有从分接绕组分段线圈的中间层某一位置连接导线并向外引出的分接绕组分段线圈引出端，该引出端构成一个档位分接，即第一分接绕组分段线圈引出端213构成一个档位分接，第二分接绕组分段线圈引出端223构成一个档位分接，第三分接绕组分段线圈引出端233构成一个档位分接，第四分接绕组分段线圈引出端243构成一个档位分接。

对于处于整体绕组轴向两端的分接绕组分段线圈，即本实施例中的第一分接绕组分段线圈21和第四分接绕组分段线圈24，其中，第一分接绕组分段线圈前端头210与第二额定绕组分段线圈后端头120连接，并形成一个档位分接，第四分接绕组分段线圈后端头241独自形成一个档位分接。

需要说明的是，每个分段线圈在缠绕时，相邻层间均铺设有绝缘介质，绝缘介质包括绝缘纸和绝缘网片，在缠绕完成整体绕组后进行真空浇注时，流态的环氧树脂能够通过绝缘网片的间隙进入到线圈层间，以实现层间绝缘。这些均为现有成熟技术，本文不再详细展开说明。

通过以上说明可见，本实施例中将额定绕组和分接绕组均进行分段缠绕而形成在轴向上间隔的不同分段线圈，如此减少了每个分段线圈的匝数，进而每个分段线圈相邻层之间的层间电压即得到降低，层间绝缘要求降低，层间绝缘介质的厚度能够减小，进而减小了消弧线圈的整体体积。而且分接绕组分段缠绕形成轴向间隔的不同分段线圈，能够更加方便的设置档位分接的引出位置，避免分接出线位置出现过电压的问题，使分接电流分配更为有序。

当然，以上实施例主要是针对35kV的电压等级，结合制造成本和产品性能所进行的设计，对于其他电压等级或根据其他使用需求，额定绕组分担线圈的数量可以为3或4，根据分接档位的数量，分接绕组分段线圈的数量可以为2、7、9、12等，在2-12的范围内选取均可,每个分接绕组分段线圈引出的分接总数可以为2～5个，每个分接绕组分段线圈在导线的中间段引出的分接数量为3个以内，每个分接绕组分段线圈两边的分接外都是独立分接。

额定绕组和分接绕组之间形成有散热风道，散热风道轴向贯通绝缘体3，散热风道有多个且在圆周方向上均布。散热风道的截面形状可为圆形或矩形或椭圆形或正多边形等，本实施例中优选为扁形，这样不仅能够保证散热通道的通流面积，而且能够减小消弧线圈的径向尺寸。整体上不仅提高了额定绕组和分接绕组之间的绝缘耐压，而且有助于消弧线圈的散热。折回引出段123被浇注在相邻的两个散热风道之间的绝缘隔壁内，不仅保证绝缘耐压性能，而且充分利用空间，减小了消弧线圈的整体体积。

为了保证在缠绕过程中整体结构的稳定性以及不同分段线圈之间的绝缘，每相邻的两个分接绕组分段线圈之间具有一定的间距，两个额定绕组分段线圈之间具有一定间距。

以上实施例为本实用新型的其中一个优选实施例，当然还包含其他优选实施例。比如在其他实施例中，额定绕组和分接绕组之间的绝缘体部分为实心结构，内部设有绝缘垫层不再设置散热风道，此时可减小两者之间的间距。或者，在其优选实施方式中，每一个分接绕组分段线圈上仅在两端形成两个档位分接，而在分接绕组分段线圈的中间段没有引出档位分接。或者，在其他优选实施例中，第二额定绕组分段线圈后端头从额定绕组的内侧折回引向额定绕组的轴向第一端。或者，在其他优选实施例中，当分段线圈的层数为偶数层时，优先保证相邻两分段线圈的前端头和后端头相邻，并调整其第一层的缠绕起始位置或最后一层的引出位置，例如，当额定绕组分段线圈为层时，第一额定绕组分段线圈的末端处于靠近第二额定绕组分段线圈的一端，可将其从额定绕组和分接绕组之间的位置折回引向额定绕组的轴向第一端。或者，在其他优选实施例中，折回引出段紧贴散热风道的内壁面设置，而从散热风道内壁露出。

消弧线圈制造方法主要包括两大步骤，其一为缠绕整体绕组的过程，其二为浇注整体绕组的过程。缠绕整体绕组包括缠绕额定绕组和分接绕组，额定绕组处于分接绕组内侧，因此先缠绕额定绕组，然后再在外侧缠绕分接绕组，在额定绕组外侧缠绕分接绕组之前，在额定绕组外侧放置沿额定绕组轴向延伸的抽芯4，以使抽芯4夹在额定绕组和分接绕组之间，在整体绕组浇注且绝缘体3固化后，抽出抽芯4，以在额定绕组和分接绕组之间形成轴向贯通的散热风道。特别的，额定绕组和分接绕组均在轴向上分成两个以上分段线圈进行缠绕，额定绕组和分接绕组的各个分段线圈均缠绕至少两层，额定绕组的相邻分段线圈的相邻端电连接，分段线圈的每相邻两层之间设有绝缘介质。

其额定绕组和分接绕组上不同分接的设置具体如下：

将额定绕组的轴向第一端的端头从分接绕组的轴向第一端引出并构成用于连接中性点的中性点分接，将额定绕组的轴向第二端的端头沿轴向引至分接绕组的轴向第一端且从分接绕组的轴向第一端引出；而且，分接绕组的各个分段线圈均留出三个引出端，三个引出端中的两个为对应分段线圈的两端头，另一个从对应的分段线圈的中部引出并作为一个档位分接，将处于分接绕组轴向第一端的分段线圈的靠近轴向第一端的端头与额定绕组的第二端头连接并作为一个档位分接，将分接绕组的每相邻的两个分段线圈的相邻端头连接并作为一个档位分接，将处于分接绕组轴向第二端的分段线圈的背向轴向第一端的端头引出并作为一个档位分接。

更为详细的，以下结合图1进行说明：

第一步：额定绕组绕线

如附图1所示，在绕线过程中，首先对额定绕组进行绕线，额定绕组均匀分为第一额定绕组分段线圈11和第二额定绕组分段线圈12。对第一额定绕组分段线圈11进行绕线，从模具外面开始进行绕线，以图中第一额定绕组分段线圈后端头111为起始点，沿模具轴向向前缠绕，方向保持同向，依次绕满引出第一额定绕组分段线圈前端头110，形成中性点分接；然后，以图中第二额定绕组分段线圈前端头121为起始点，沿模具轴向向后缠绕，绕线方向始终保持同向，依次绕满引出第二额定绕组分段线圈后端头120；把第二额定绕组分段线圈后端头120从额定绕组的内侧面沿轴向折回引到额定绕组轴向第一端；把第一额定绕组分段线圈后端头111和第二额定绕组线圈前端头使用铜箔压接并用锡焊焊接做好绝缘封装。

第二步：铺设抽芯4

额定绕组完成绕制，需把额定绕组与分接绕组进行分隔，通过在额定绕组外层圆周方向上均匀布置抽芯4，且使抽芯4的两端凸出于额定绕组的两端面，第二额定绕组分段线圈后端头120从额定绕组的内侧面沿轴向折回引到额定绕组轴向第一端的线段处于相邻两抽芯4之间，然后在抽芯4外侧开始分接绕组绕线。

第三步：分接绕组绕线

分接绕组的绕线方式从前向后即图中从左向右，从内向外即图中从下向上依次绕制，分接绕组在轴向上均匀分为四个分接绕组分段线圈，每个分接绕组分段线圈之间各有气隙。每个分接绕组分段线圈在缠绕的过程中，在中间层的某位置连接引出端，并形成一个档位分接，相邻的两分接绕组分段线圈的相邻端头进行铜箔压接并锡焊，形成一个档位分接，最后侧的分接绕组分段线圈的后端头引出独立作为一个档位分接，最前侧的分接绕组分段线圈的前端头与折回的第二额定绕组分段线圈后端头120进行铜箔压接并锡焊，形成一个档位分接。

第四步：整体浇注

将缠绕完成的整体绕组置入真空浇注设备中进行环氧树脂的浇注，浇注过程中将各个分接留出并将整体绕组完全包裹。浇注完成固化后，取出抽芯4，即在额定绕组和分接绕组之间形成散热风道。

需要说明的是，以上过程中，每个分段线圈在缠绕时均在相邻层之间铺设有绝缘纸、绝缘网片等绝缘介质，这个过程为现有成熟技术，不再详细说明。当然，在额定绕组和抽芯4之间，分接绕组与抽芯4之间也铺设有绝缘纸、绝缘网片等绝缘介质。

通过以上方法制得的消弧线圈，能过够有效提升消弧线圈耐压性能，提升伏安特性线性度。额定绕组的平均分配使得其平均整体包围在铁芯外侧，使磁场更加均匀、规律，而且消弧线圈分接电流的分配更为有序，降低消弧线圈整体损耗，减小了消弧线圈的体积，提高生产效率，降低消弧线圈生产成本。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种消弧线圈，包括整体绕组和将整体绕组浇注包裹在内的绝缘体(3)，所述整体绕组包括额定绕组和分接绕组，额定绕组处于分接绕组的内侧，其特征是，所述额定绕组包括在轴向上间隔的两个以上额定绕组分段线圈，相邻两个额定绕组分段线圈的相邻端头连接，处于整体绕组的轴向第一端的额定绕组分段线圈的轴向第一端的端头引出形成中性点分接，处于整体绕组的轴向第二端的额定绕组分段线圈的轴向第二端的端头沿轴向折回整体绕组的轴向第一端并引出，分接绕组包括轴向间隔的两个以上分接绕组分段线圈，相邻两分接绕组分段线圈的相邻端头连接并引出形成档位分接，处于整体绕组的轴向第一端的分接绕组分段线圈的轴向第一端的端头与处于整体绕组的轴向第二端的额定绕组分段线圈的轴向第二端的端头连接并引出形成档位分接，处于整体绕组的轴向第二端的分接绕组分段线圈的轴向第二端的端头引出形成档位分接。

2.根据权利要求1所述的消弧线圈，其特征是，每一分接绕组分段线圈在绕制该线圈的导线的两端之间连接引出端形成档位分接。

3.根据权利要求1或2所述的消弧线圈，其特征是，绝缘体(3)内在额定绕组和分接绕组之间的位置设有轴向贯通绝缘体(3)的散热风道，额定绕组的第二端头从额定绕组和分接绕组之间的位置沿轴向引至分接绕组的轴向第一端。

4.根据权利要求3所述的消弧线圈，其特征是，所述处于整体绕组的轴向第二端的额定绕组分段线圈的轴向第二端的端头从相邻两个散热风道之间的位置向整体绕组的轴向第一端折回引出，且被包裹在相邻两散热风道之间的绝缘体(3)形成的绝缘隔壁内。

5.根据权利要求3所述的消弧线圈，其特征是，所述散热风道有多个，且在圆周方向上间隔布置。

6.根据权利要求3所述的消弧线圈，其特征是，所述散热风道的截面形状为扁形。

7.根据权利要求2所述的消弧线圈，其特征是，每一分接绕组分段线圈的两端之间形成的档位分接不超过三个。

8.根据权利要求1或2所述的消弧线圈，其特征是，所述额定绕组包括2-4个额定绕组分段线圈，所述分接绕组包括2-12个分接绕组分段线圈。

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