[发明专利]一种有横向气道高压浇注线圈变压器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及环氧浇注变压器的制造，具体涉及一种有横向气道高压浇注线圈变压器及其制造方法。

背景技术

环氧浇注变压器制造厂家总是希望变压器产品在满足相应国家标准规定的空载损耗、负载损耗、阻抗电压、工频耐压、局部放电、噪声以及绕组温升的基本要求前提下，尽量做到体积小、耗材少、重量轻、成本低。而环氧浇注变压器主要由铁心和线圈两大部件组成。

如申请后视为撤回的CN200710037948.4专利申请名称为：立体三角形开口卷铁芯干式变压器，采用可拆卸铁轭立体卷铁心，可做到三相磁路长度对称相等，且最短，耗材最少，材料成本最低。它是将立体卷铁心的上铁轭部分做成断开式的立体卷铁心，不仅融合了立体闭口卷铁心磁通方向与硅钢片瞐粒取向完全一致，空载损耗低、噪音低、抗短路能力强、过励磁能力强的优势，而且又不需要专用的线圈在铁心上绕制的设备，现有的生产设备即可满足生产，铁心、线圈单独制造，可批量化生产。且便于更换线圈。避免了环氧浇注干变浇注线圈连同铁心一块浇注，浸渍干变浸渍线圈连同铁心一块浸渍的高难度、复杂化、不通用的繁琐工艺。同时，在生产大容量变压器时不再受卷绕设备的限制。可全面替代目前的各种形式的叠片式铁心，连续卷制的闭合式卷铁心。

又如，本申请人申请的CN201610238388.8《一种复合主气道绝缘结构的环氧浇注变压器及其制造方法》和ZL201620321996.0《一种复合主气道绝缘结构的环氧浇注变压器》，采用复合主气道绝缘结构的线圈，可做到大大地缩小高压线圈和低压线圈之间的主绝缘距离，从而缩小整个干式变压器的体积，降低线圈和铁心的材料成本。它是把主气道绝缘制造成复合结构，在高压线圈内表面和低压线圈外表面的环氧树脂包封层内，分别设置一个高强度绝缘层，同时，在高压线圈和低压线圈之间至少放置一个绝缘筒。高强度绝缘层、绝缘筒和含有玻璃丝网格的环氧树脂以及它们之间的空气，组成复合主气道绝缘结构。复合主气道绝缘距离S比常规主绝缘距离缩小30％以上，缩小了变压器的体积，降低了变压器的成本，同时也降低了变压器的空载损耗。

为了进一步缩小变压器的体积，还可以把线圈绕成端面平面型或迭绕成饼式结构的连续式线圈，饼间无垫块。通常，圆筒式线圈轴向高度＝每匝线宽×(毎层匝数+1)+裕度，即轴向高度要多占据1匝线宽的位置，线匝从前1匝慢慢进入第2匝的位置，尾端在首端之邻近1匝位置，线圈端面呈斜面型，斜度为1匝线宽/线圈直径。当采取毎绕1匝，尾端对准首端，在接近首端处做一个“S”弯换位，进入第2匝，即每匝线“S”弯换位进入下一匝，此时线圈端面呈平面型，线圈的轴向高度＝每匝线宽×毎层匝数+裕度，上述计算轴向高度的公式中不出现+1，不再多占据1匝线宽的位置，我们称这种“S”弯换位进入下一匝的线圈为端面平面型线圈。

基于上述对比文件和端面平面型线圈的结构特征，可以把变压器设计和制造做到体积最小、耗材最少、重量最轻、成本最低。但是，一旦线圈体积最小后，其散热表面积也就最小。当散热表面积小到一定程度后，因为线圈的负载损耗维持原标准不变，则线圈表面每平方米面积承受的负载损耗值，即热负荷W/m²就随之加大，造成线圈的温升超过国家标准规定的限值要求。

如何保证在缩小体积的情况下，确保温升符合标准，这就是本申请要解决的课题。

自世界上发明变压器近两百年来，首先发明的是干式变压器。由于干式变压器的绝缘和散热的限制而导致电压上不去、容量上不去的问题，使干式变压器的发展一度几乎停滞不前。只是出现了环氧树脂绝缘的干式变压器后，才改变了干式变压器这一状态。若解决了干式变压器的散热问题，大容量的干式变压器将会得到较快的发展。

环氧浇注变压器的高压线圈，在运行中会产生损耗，损耗变成热量，热量再通过线圈的表面散发到空气中去，一时散发不出去的热量，使线圈产生温升。而温升又有限值要求，它不得超过线圈所选用绝缘材料的绝缘耐热等级温升限值。否则，绝缘材料老化，绝缘性能破坏，导致整个变压器电气性能破坏，变压器寿命将终止。为此，必须保证线圈表面每平方米面积承受的负载损耗值，即热负荷W/m²不得超过某一数值，才能控制浇注线圈的温升不超过国家标准规定的限值要求。降低热负荷就是降低变压器的温升。如要降低热负荷值，其一是降低线圈的损耗，其二是增大线圈表面的散热面积。