專利名稱：軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器領(lǐng)域，涉及一種22萬伏及50萬伏級軸向分裂有載調(diào)壓變壓器 中的低壓線圈結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)以來，在我國的華東、華北、西南、西北等地區(qū)，許多新建的電廠為了節(jié)省基 本建設(shè)投資，日漸趨向于采用低壓繞組分裂式有載調(diào)壓變壓器作為起動/備用變壓器。該 種變壓器的突出特點是分裂繞組的兩個分支可以獨立運(yùn)行且相互備用，也可以并聯(lián)運(yùn)行； 而當(dāng)某一分支發(fā)生短路故障時，另一非故障分支的負(fù)載仍可在接近90%的電壓下維持運(yùn) 行；另外，該種變壓器的短路阻抗較高(通常在18% 23%之間)，可有效地限制短路電 流。用該種變壓器取代兩臺同電壓等級的有載調(diào)壓變壓器，可節(jié)約變壓器設(shè)備成本30 40% ；同時，當(dāng)今各電廠的大型發(fā)電機(jī)組越來越多地選擇600MW及以上的容量，發(fā)電機(jī)升壓 變壓器的二次側(cè)電壓大多已經(jīng)升級為22萬伏或50萬伏，因此各電廠對22萬伏及50萬伏級 有載調(diào)壓分裂變壓器的需求日益迫切。但由于電壓等級高，技術(shù)難點多，國內(nèi)傳統(tǒng)的變壓器 生產(chǎn)廠家的制造成本仍明顯高于日本東芝及ABB等國際知名廠商，市場競爭力相對較弱。22萬伏及50萬伏級分裂式有載調(diào)壓變壓器，理論上有兩種結(jié)構(gòu)型式——低壓繞 組軸向分裂式和低壓繞組輻向分裂式；低壓繞組軸向分裂式變壓器的線圈結(jié)構(gòu)排列方式由 鐵心從里到外為穩(wěn)定繞組(倘有)一上下分裂多層并繞圓筒式低壓繞組一本體帶特殊糾 結(jié)方式分接抽頭的中部進(jìn)線的高壓線圈；低壓繞組輻向分裂式變壓器的線圈結(jié)構(gòu)類似于普 通三圈變壓器，其排列方式由鐵心從里到外為穩(wěn)定繞組(倘有)一低壓內(nèi)側(cè)繞組一高壓調(diào) 壓繞組一端部進(jìn)線高壓線圈一低壓外側(cè)繞組。兩種結(jié)構(gòu)型式從理論上說都是可行的，電氣 性能卻有很大的差異。在同樣的半穿越阻抗性能時，兩者的分裂阻抗有很大差異，導(dǎo)致分 裂系數(shù)迥異，前者的分裂系數(shù)(即分裂阻抗與穿越阻抗的比值)為3. 5左右，而后者的分裂 系數(shù)為4. 5 5. 5。輻向分裂式變壓器的致命缺陷是在運(yùn)行特性上，當(dāng)高壓側(cè)處于非額定分 接時(尤其是處于極限分接時)，高壓繞組-低壓內(nèi)側(cè)繞組的半穿越阻抗與高壓繞組-低壓 外側(cè)繞組的半穿越阻抗有明顯的差異，兩者在極限分接時相差可逾20%，這意味著在穿越 運(yùn)行時兩個低壓分支之間的容量分配顯著不平衡，其中一個分支將明顯過負(fù)荷；類似于兩 臺阻抗不匹配的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，這是相當(dāng)不利的。另外，當(dāng)采用低壓輻向分裂結(jié)構(gòu)時，高 壓線圈只得采用端部出線結(jié)構(gòu)，由于高壓線圈為22萬伏或50萬伏級，因此絕緣結(jié)構(gòu)將相當(dāng) 復(fù)雜，并且高壓線圈首端到鐵軛將需要較大的絕緣距離而導(dǎo)致鐵心等材料用量顯著增加而 成本大增；因此，在日本等國的22萬伏及50萬伏分裂式有載調(diào)壓變壓器設(shè)計中，是不采用 低壓繞組輻向分裂結(jié)構(gòu)的。而對于低壓繞組軸向分裂式變壓器，是不存在上述問題的，且由 于輻向上線圈個數(shù)及絕緣間隙的減少而具有明顯的成本優(yōu)勢；但軸向分裂式變壓器在半穿 越運(yùn)行狀態(tài)(即低壓繞組的兩個分裂分支中僅有一個分支與高壓繞組負(fù)荷運(yùn)行)下的抗短 路性能，是其薄弱環(huán)節(jié)。如何設(shè)計新型的低壓線圈特殊結(jié)構(gòu)，使之與中部出線的高壓線圈上 下對稱結(jié)構(gòu)相匹配，盡可能降低半穿越運(yùn)行狀態(tài)下高、低壓線圈之間因安匝不平衡引起的橫向漏磁，從而在保持較大成本優(yōu)勢的前提下，顯著提高軸向分裂式變壓器的抗短路性能， 這正是22萬伏及50萬伏級軸向分裂式有載調(diào)壓變壓器設(shè)計中的技術(shù)關(guān)鍵點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種顯著提高軸向分裂式變壓器的抗短路性能的軸向分 裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)，其改進(jìn)點在于所述 線圈為多股換位導(dǎo)線并繞且上下對稱分裂配置、四層一體卷繞的圓筒式線圈。上部線圈和下部線圈的匝數(shù)均為4的整數(shù)倍。線圈導(dǎo)體為η股換位導(dǎo)線并繞，線圈撐條的檔數(shù)MWM = 4LXn檔作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置， 其中L為正整數(shù)，并使M數(shù)值與鐵心直徑大小相適應(yīng)。將22萬伏及50萬伏級軸向分裂式有載調(diào)壓變壓器的低壓線圈設(shè)計為由多股換位 導(dǎo)線并繞的上下對稱分裂配置、四層一體卷繞的圓筒式線圈結(jié)構(gòu)。最內(nèi)層線圈和最外層線 圈為線圈出頭軸向引出層，各層之間由層間“S”彎反向繞制過渡，各層間由油隙撐條構(gòu)成絕 緣并散熱；上部線圈與下部線圈之間由層壓紙板制成的成型墊塊分割?；谶@種線圈結(jié)構(gòu) 繞制及換位、出頭的工藝性，上下分裂四層圓筒式線圈的匝數(shù)、撐條檔數(shù)、上下分裂各線圈 各層的卷繞匝數(shù)及卷繞方向均應(yīng)遵循特定的規(guī)則。當(dāng)本發(fā)明作為22萬伏及50萬伏級軸向分裂式有載調(diào)壓變壓器的低壓線圈時，能 與中部出線的高壓線圈上下對稱結(jié)構(gòu)相匹配，并且出線便利，兼具較強(qiáng)的抗短路機(jī)械性能。


圖1為本發(fā)明的軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中“ai，Xl”與“a2， χ2”分別表征低壓繞組的兩個分裂分支的首末端出頭；“*”為同名端標(biāo)志。圖2為本發(fā)明中的上下對稱分裂配置、四層一體卷繞圓筒式線圈的卷繞方向示意 圖；(對應(yīng)于表1)圖3為本發(fā)明中的上下對稱分裂配置、四層一體卷繞圓筒式線圈最內(nèi)層展開圖；圖4為本發(fā)明中的上下對稱分裂配置、四層一體卷繞圓筒式線圈次內(nèi)層展開圖；圖5為本發(fā)明中的上下對稱分裂配置、四層一體卷繞圓筒式線圈次外層展開圖；圖6為本發(fā)明中的上下對稱分裂配置、四層一體卷繞圓筒式線圈最外層展開圖。其中，圖3、4、5、6中，為便于通過圖形清晰表達(dá)，以“6股換位導(dǎo)線并繞二4檔撐條， 額定匝數(shù)觀匝，上下分裂配置四層圓筒式”進(jìn)行示例。上部的并繞換位導(dǎo)線編號依次命名 為a、b、c、d、e、f，下部的并繞換位導(dǎo)線編號依次命名為1、2、3、4、5、6。圖1、圖3 6中“LV11”指上部分支的最內(nèi)層線圈；“LV21 ”指上部分支的次內(nèi)層 線圈；“LV31”指上部分支的次外層線圈；“LV41”指上部分支的最外層線圈；“LV12”指下部 分支的最內(nèi)層線圈；“LV22”指下部分支的次內(nèi)層線圈；“LV32”指下部分支的次外層線圈； “ LV42，，指下部分支的最外層線圈。圖3 6中“P”指上端部的硬紙板端圈，“R”指下端部的硬紙板端圈，當(dāng)應(yīng)用在 最內(nèi)層及最外層線圈時，其展開形狀為梯形；當(dāng)應(yīng)用在次內(nèi)層及次外層線圈時，其展開形狀 為類鋸齒形；“Q”指上、下部線圈之間的層壓紙板制成的、通過撐條卡位的成型墊塊。
具體實施例方式以下對照附圖，通過具體實施方式
的描述，對本發(fā)明作出進(jìn)一步說明。如圖1、2所示，一種軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)，所述線圈為多股換位導(dǎo)線并 繞且上下對稱分裂配置、四層一體卷繞的圓筒式線圈。上部線圈和下部線圈的匝數(shù)均為4的整數(shù)倍。線圈導(dǎo)體為η股換位導(dǎo)線并繞，線圈撐條的檔數(shù)MWM = 4LXn檔作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置， 其中L為正整數(shù)，并使M數(shù)值與鐵心直徑大小相適應(yīng)。22萬伏及50萬伏級軸向分裂式有載調(diào)壓變壓器，其額定容量當(dāng)前通常為40 75MVA，低壓側(cè)電壓一般為6. 3千伏或10. 5千伏，低壓側(cè)接法以星形接法居多，由于低壓繞 組的相電流可達(dá)到數(shù)千安培，且匝數(shù)少至二三十匝，則軸向分裂式變壓器的低壓線圈可設(shè) 計成上下對稱分裂配置、四層一體卷繞的圓筒式線圈，并且使用多股自粘性換位導(dǎo)線來繞 制。圖1所示即為上下對稱分裂配置、四層一體卷繞的圓筒式線圈結(jié)構(gòu)示意圖，將多 股換位導(dǎo)線沿圓柱面繞制，卷繞方向參照圖2指定；最內(nèi)層線圈繞制在帶油隙撐條的硬紙 筒上，繞完指定的匝數(shù)后由反向“S”彎過渡繞制次內(nèi)層線圈，兩層之間由油隙撐條隔離，如 此重復(fù)操作，直至完成最外層線圈的繞制。上下對稱分裂的低壓繞組的兩個分支，繞制方法 相同，上下部分之間由成型墊塊隔開。各層的展開示意圖依次見圖3 6。根據(jù)相電流的大小，線圈導(dǎo)線可選用η股換位導(dǎo)線并繞，線圈撐條檔數(shù)M(即墊塊 檔數(shù))應(yīng)以M = 4LXn檔作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，其中L為正整數(shù)；M數(shù)值通常應(yīng)與鐵心直徑相適 應(yīng)。根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗及制造總結(jié)，基于這種線圈結(jié)構(gòu)繞制及換位、出頭的工藝性，上 下分裂四層圓筒式線圈的匝數(shù)、撐條檔數(shù)、上下分裂各線圈各層的卷繞匝數(shù)及卷繞方向均 應(yīng)遵循特定的規(guī)則。設(shè)低壓線圈的額定匝數(shù)為N，撐條檔數(shù)為M時，上下分裂各線圈各層的卷繞匝數(shù)及 卷繞方向需遵循表1所示的規(guī)則，否則將使線圈繞制及換位、出頭的工藝性出現(xiàn)問題。表1各層的卷繞匝數(shù)、卷繞方向規(guī)定(四層圓筒式線圈)
權(quán)利要求
1.一種軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于所述線圈為多股換位導(dǎo)線并繞且 上下對稱分裂配置、四層一體卷繞的圓筒式線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于上部線圈和下 部線圈的匝數(shù)均為4的整數(shù)倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于線圈導(dǎo)體為η 股換位導(dǎo)線并繞，線圈撐條的檔數(shù)M以M = 4LXn檔作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，其中L為正整數(shù)，并使 M數(shù)值與鐵心直徑大小相適應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸向分裂變壓器用的線圈結(jié)構(gòu)，所述線圈為多股換位導(dǎo)線并繞且上下對稱分裂配置、四層一體卷繞的圓筒式線圈，上部線圈和下部線圈的匝數(shù)均為4的整數(shù)倍，線圈導(dǎo)體為n股換位導(dǎo)線并繞，線圈撐條的檔數(shù)M以M＝4L×n檔作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，其中L為正整數(shù)，并使M數(shù)值與鐵心直徑大小相適應(yīng)。本發(fā)明能顯著提高軸向分裂式變壓器的抗短路性能。
文檔編號H01F27/28GK102044329SQ201010227630
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者張中, 江建清, 賀平 申請人:江蘇上能變壓器有限公司