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山东信平变压器:变压器线圈结构型式及设计应注意的问题

2018-06-05 08:56:33 德州信平电子有限公司 阅读

一、引言

线圈是变压器输入和输出电能的电气元件,是最重要、最基本的部件,也是变压器检修的主要部件,有变压器“心脏”之称。因为它基本决定了变压器的容量、电压、电流和使用条件。

线圈形式主要是根据线圈的电压等级和容量的大小来进行选择,同时还要重点考虑电气强度、耐热强度、机械强度、散热面积和制造工艺的可能性等,以保证制造或修理后的变压器可靠的运行。一般对电压低而电流大的线圈,常用多根并联绕制成螺旋式线圈,而对于电压等级较高、电流较小,且在纵绝缘上还有其特殊要求的常可绕制成连续式、纠结式。


二、变压器线圈结构型式

因变压器容量和电压的不同,线圈所具有的结构特点亦各不相同。变压器的线圈大致分为层式和饼式两种。线圈的线匝沿其轴向按层依次排列的称为层式线圈;线圈的线匝在辐向形成线饼(线段)后,再沿轴向排列的称为饼式线圈。变压器线圈形式细分如下:

2.1 连续式线圈

连续式线圈是变压器线圈最常用的一种型式。连续式线圈,分为连续式和双连续式线圈。连续式线圈常用于大中型变压器,电压为10~110kⅤ的高压、中压、低压线圈。双连续式线圈常用于大中型变压器,电压为10~66kⅤ中压、低压线圈。根据设计的需要,线圈端部必要时增加保护小角环,并使用成型保护角环,避免了传统纸带型式的角环机械强度不足从而引起堵塞油路的现象。为了改善线圈内部的散热,可以在线圈内部设置挡油板,强迫冷却油按设定的好的路径流动,保证了线圈的散热。对于电压较高的线圈为了改善线圈的冲击电压分布,根据需要采用内屏蔽式线圈或纠结式线圈。

2.2 内屏蔽式线圈

内屏蔽式线圈,是在单根或多根并联的连续式线段内插入一些屏蔽匝。每段插入屏线的匝数根据线圈波过程计算来确定的。内屏蔽式线圈,分为跨两段内屏蔽式线圈和跨四段内屏蔽式。内屏蔽式线圈如与连续式线圈相连接,称为内屏连续式线圈。内屏蔽式线圈对于扁导线和换位导线均可使用,同时避免了导线的焊接,减少焊头。

2.3 纠结式线圈

纠结式线圈的结构与连续式的不同之处,只在于线匝的排列顺序。它的线匝不以自然数序排列,而是在相邻数序线匝之间插入不相邻数序的线匝。这样原连续式线圈段间线匝需借助于纠结换位(纠位),进行交错纠连形成纠结线段,从而组成纠结式线圈。

纠结式线圈,分为普通纠结式和插花纠结式;每种又分为跨两段纠结式和跨四段纠结式。纠结式线圈如与连续式线圈相连,称为纠结连续式线圈。普通跨两段纠结式线圈常用于110kⅤ及以上三相容量<90MⅤA变压器的高压线圈首端加强段或110kⅤ及以上变压器高压、中压线圈的分接段。普通跨四段纠结式线圈常用于110kⅤ及以上自耦变压器调压线圈。插花纠结式线圈只用于特殊重点产品的高压线圈端部加强段中。纠结式线圈可以更有效的改善线圈内部的冲击电压分布,减小冲击电压梯度,并且纠结式线圈抗短路能路更好。

2.4 螺旋式线圈

螺旋式式线圈主要用于低电压大电流变压器的电压线圈。单(半)螺旋式、双(半)螺旋式线圈常用于联络变压器电压在35kV以下的低压线圈或500kⅤ及以上发电机变压器高-低-高结构中的高压线圈Ⅱ(靠近铁心侧高压线圈);双螺旋式、四螺旋式、八螺旋式线圈常用于调压线圈;八螺旋式、十螺旋式、十六螺旋式线圈常用于500kⅤ及以上自耦变压器旁柱激磁的调压线圈;双层螺旋式线圈常用于110kⅤ及以上发电机变压器的低压线圈,也称U型线圈和220kⅤ及以上的轴向双分裂变压器的低压线圈,也称双U型线圈。由于螺旋式线圈并联导线根数较多,一般采用特殊的换位来降低导线间的换流,对于导线换位留下的空隙用成型垫块垫实以提高线圈的抗短路能力。为防止线圈轴向方向的松动,线圈的端部采用合适的绑扎来固定线圈的出线。线圈的端部采用层压端圈来增强线圈的抗短路能力和稳定性。


三、结构设计时应注意的问题

(1)纠结式结构应尽量减少或改为内屏连续式,因为纠结式与内屏连续式相比焊接头比较多,操作复杂,对焊接处打磨完毕后易产生金属粉尘,这对变压器的局放有一定的影响。改用内屏连续式以后,可以减少工艺困难,减少很多导线焊接头,大约能节省三分之一的线圈绕制时间,同时减少了很多隐患;纠结式中纠位组合导线都在纠位打开进行导线的自身换位,与以往在连位打开换位相比可减少焊接位置,尽而减少绕制时间,提高工作效率。

(2)成型角环外尽量不要存在一个外垫,给工艺增加很多困难浪费不必要的时间,为满足幅向,尽量将外垫改为层间垫,加快线圈绕制速度。

(3)设计插花纠的结构时一定重要考虑焊点,避免出现工艺线的焊点,影响线圈的局放,增加线圈工艺难度,浪费时间。

四、结论

以上浅析了变压器线圈的基本型式和特点及适用范围等,并对在设计中遇到的问题进行了分析,希望给变压器线圈设计人员提供借鉴。


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