《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》是海鴻電氣有限公司於2014年10月11日申請的專利，該專利的公布號為CN104319078A，授權公布日為2015年1月28日，發明人是許凱旋、郭獻清、梁慶寧、宋丹菊。
《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》工藝步驟包括鐵心繞制和繞組繞線兩部分，首先將一根導磁帶通過由內向外連續卷繞形成鐵心框，然後將三個具有相同結構的鐵心框進行拼裝，通過絕緣拉板將兩貼合的框邊拉緊固定，卷繞完成後形成三相立體卷鐵心；繞組繞制無需專用繞線模具，其自身的絕緣件和下鐵軛絕緣件作為繞線模具，繞組一次卷繞成形，繞組直接卷繞在鐵心柱上，無需拆卸鐵軛再套裝繞組，工藝成本節約，利用該工藝方法繞制的立體卷鐵心，其鐵心柱與鐵軛自成一體形成導磁迴路，不需要鋼板夾緊，鐵心上沒有尖角，有效降低變壓器的局部放電量，且覆蓋隔離層能夠降低噪音，使鐵心與繞組之間的電場均勻分布。
2021年11月，《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》獲得第八屆廣東專利獎銀獎。
（概述圖為《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝
- 申請人：海鴻電氣有限公司
- 申請日：2014年10月11日
- 申請號：201410536248X
- 公布日：2015年1月28日
- 公布號：CN104319078A
- 發明人：許凱旋、郭獻清、梁慶寧、宋丹菊
- 地址：廣東省江門市開平翠山湖新區環翠西路3號
- 分類號：H01F27/26(2006.01)I、H01F27/25(2006.01)I、H01F27/30(2006.01)I、H01F41/02(2006.01)I、H01F41/04(2006.01)I
- 代理機構：廣州嘉權專利商標事務所有限公司
- 代理人：江側燕
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2014年前市場上高電壓等級（一般高壓電壓為110千伏，220千伏，330千伏，500千伏及以上）油浸式電力變壓器，鐵心結構為疊鐵心，即由剪裁成不同形狀的矽鋼片疊加而成，鐵心柱由不同級厚和級寬的矽鋼片疊成，每一級矽鋼片為矩形，為節省矽鋼用材，鐵軛疊成D形，鐵心柱和鐵軛通過鋼拉板夾緊，如圖1和2所示，變壓器繞組首先在繞線模具上繞制而成，然後對其進行乾燥，壓縮工藝，乾燥壓縮後將鐵心的上鐵軛拆除，同一相的繞組由內而外依次套裝在鐵心柱上，繞組設計時要留有足夠的套裝間隙，防止套裝不下去。繞組套裝的同時將繞組與下鐵軛的絕緣件，繞組與繞組之間的絕緣件裝配好，最後裝配繞組與上鐵軛的絕緣件。
所存在的缺點是噪音大，空載電流大，鐵心周邊有尖角，在高電壓電場作用下極易放電。繞組繞線需要在專用繞線模具上繞制，繞好後需要拆模具，存在工藝時間長和材料浪費的缺陷。且繞組套裝要先拆上鐵軛，然後每相繞組分別套裝，套好繞組後重裝上鐵軛，工藝重複，鐵心性能受損，繞組套裝要留有足夠的套裝間隙，此間隙的存在造成變壓器抗短路能力下降。
發明內容
專利目的
該發明提供的一種110千伏及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝，繞制工藝步驟簡單實用，無需拆開鐵心進行繞組繞制，節省生產時間和材料浪費，使變壓器結構更加穩固。
技術方案
《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》包括鐵心繞制和繞組繞線兩部分工藝步驟，鐵心繞制工藝步驟為：首先將一根導磁帶通過由內向外連續卷繞形成鐵心框，卷繞時在層與層的導磁帶之間增加膠粘劑，且在卷繞過程中設定第一油道隨導磁帶一同卷繞，然後將三個具有相同結構的鐵心框進行拼裝，拼裝時在拼合面之間放置第二油道和絕緣拉板，通過絕緣拉板將兩貼合的框邊拉緊固定，卷繞完成後形成三相立體卷鐵心。
繞組繞線工藝步驟為：首先準備繞組的組件包括線圈、托板、下鐵軛絕緣件和內絕緣件，將托板套裝在鐵心的鐵心柱上，然後將下鐵軛絕緣件裝配在托板上，在托板和下鐵軛絕緣件與鐵心柱之間留有轉動間隙，將內絕緣件固定在下鐵軛絕緣件上，繞線時繞線機通過傳動裝置帶動托板轉動，托板帶動下鐵軛絕緣件轉動，下鐵軛絕緣件帶動內絕緣件轉動，從而將線圈繞制到內絕緣件上，構成繞組，全部繞組繞制完成後進行整體乾燥壓縮。將內絕緣件和下鐵軛絕緣件作為繞線模具，傳動裝置類型可分為齒輪傳動，鏈傳動，帶傳動和軸承傳動等，所述內絕緣件與下鐵軛絕緣件可通過粘結或螺接固定在一起，繞線機可控制一個或多個傳動裝置，即繞線時可多相繞組同時進行，節省繞組繞制的時間，也可根據需要單相繞組獨立進行，每相鐵心柱上可以繞制一層以上的線圈。上述工藝步驟中，在卷繞完成後的鐵心框的外表面上設定一層隔離層，拼合鐵心時該隔離層用固化漆固化鐵心框的拼合面。
按照上述的工藝步驟製作的110千伏及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器,包括鐵心和繞組，所述鐵心由三個閉合的鐵心框組成，所述鐵心框由導磁帶由內向外連續卷繞而成，三個鐵心框的豎框邊的平面一側相互貼合拼裝構成立體卷鐵心結構，拼接處設有絕緣拉板用於將兩貼合的豎框邊拉緊固定，兩豎框邊連線在一起形成截面呈準圓形的鐵心柱，所述鐵心框的橫框邊為鐵軛；所述繞組包括線圈、托板、下鐵軛絕緣件和內絕緣件，所述托板套裝在鐵心柱上，所述下鐵軛絕緣件裝配在托板上，所述內絕緣件固定在下鐵軛絕緣件上，所述托板和下鐵軛絕緣件與鐵心柱之間留有轉動空隙，所述線圈繞制套在內絕緣件上。利用內絕緣件和下鐵軛絕緣件作為繞線模具，繞組安裝後無需拆卸，與鐵心形成一整體，也無需拆卸鐵心的結構進行繞線，操作方便，可以設定有一層以上的繞組線圈，各線圈之間放置絕緣件，無間隙，抗短路能力強。
優選的，所述鐵心框內部設定有若干個第一油道，所述第一油道等間隔排列位於其中一層導磁帶中且與導磁帶一併卷繞。優選的，所述鐵心框拼接處設有第二油道，所述第二油道沿軸向等間隔排列在相貼合的豎框邊之間。更優選的，所述鐵心框的外表面設有一隔離層，所述隔離層粘接鐵心框之間的拼合面，所述鐵心框的邊角位置設有用於放置絕緣拉板的缺口，拼裝鐵心時，絕緣拉板能夠置於缺口內，避免絕緣拉板伸出鐵心外。
更優選的，所述導磁帶為矽鋼或其它具有導磁能力的帶材，其卷繞頻寬逐層變化使鐵心柱與鐵軛周邊圓弧過渡。為了穩固變壓器中鐵心與繞組的結構，所述鐵心的上下兩側設有用於壓緊固定繞組的上夾件與下夾件。優選的，所述絕緣拉板的軸向高度大於鐵心柱的高度且小於鐵心的整體高度，其上下兩端部分別設定有用於連線上夾件與下夾件的孔位。優選的，所述繞組上還設有上鐵軛絕緣件裝配在內絕緣件的上端，通過上鐵軛絕緣件與下鐵軛絕緣件夾緊線圈，使繞組的結構更牢固。
有益效果
《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》的有益效果：由導磁帶連續卷繞而成的鐵心柱與鐵軛，自成一體形成導磁迴路，不需要鋼板夾緊，鐵心上沒有尖角，有效降低變壓器的局部放電量，且覆蓋隔離層能夠降低噪音，使鐵心與繞組之間的電場均勻分布；繞組繞制無需專用繞線模具，其自身的絕緣件和下鐵軛絕緣件作為繞線模具，繞組一次卷繞成形，繞組直接卷繞在鐵心柱上，無需拆卸鐵軛再套裝繞組，工藝成本節約，同時可縮小繞組與鐵心的距離，節約成本，可以設定多層繞組線圈，各層線圈之間沒有間隙，抗短路能力增強。
附圖說明
圖1是2014年10月之前的高電壓等級鐵心柱的結構示意圖；
圖2是2014年10月之前的高電壓等級鐵軛的結構示意圖；
圖3是《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》中鐵心框的截面示意圖；
圖4是該發明中鐵心柱的截面示意圖；
圖5是該發明中變壓器的整體結構截面示意圖；
圖6是圖5中A-A處的剖視結構示意圖；
圖7是該發明中具有三層線圈的繞組與鐵心柱的結構示意圖。
權利要求
1.《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》其特徵在於：包括鐵心繞制和繞組繞線兩部分工藝步驟，鐵心繞制工藝步驟為：首先將一根導磁帶通過由內向外連續卷繞形成鐵心框，卷繞時在層與層的導磁帶之間增加膠粘劑，且在卷繞過程中設定第一油道隨導磁帶一同卷繞；然後將三個具有相同結構的鐵心框進行拼裝，拼裝時在拼合面之間放置第二油道和絕緣拉板，通過絕緣拉板將兩貼合的框邊拉緊固定，卷繞完成後形成三相立體卷鐵心；繞組繞線工藝步驟為：首先準備繞組的組件包括線圈、托板、下鐵軛絕緣件和內絕緣件，將托板套裝在鐵心的鐵心柱上，然後將下鐵軛絕緣件裝配在托板上，在托板和下鐵軛絕緣件與鐵心柱之間留有轉動間隙，將內絕緣件固定在下鐵軛絕緣件上；繞線時繞線機通過傳動裝置帶動托板轉動，托板帶動下鐵軛絕緣件轉動，下鐵軛絕緣件帶動內絕緣件轉動，從而將線圈繞制到內絕緣件上，構成繞組，全部繞組繞制完成後進行整體乾燥壓縮。
2.根據權利要求1所述的一種110千伏及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器的繞制工藝，其特徵在於：在卷繞完成後的鐵心框的外表面上設定一層隔離層，拼合鐵心時該隔離層用固化漆固化鐵心框的拼合面。
3.根據上述權利要求1所述繞制工藝所製成的變壓器,包括鐵心和繞組，所述鐵心由三個閉合的鐵心框組成，其特徵在於：所述鐵心框由導磁帶由內向外連續卷繞而成，三個鐵心框的豎框邊的平面一側相互貼合拼裝構成立體卷鐵心結構，拼接處設有絕緣拉板用於將兩貼合的豎框邊拉緊固定，兩豎框邊連線在一起形成截面呈準圓形的鐵心柱，所述鐵心框的橫框邊為鐵軛；所述繞組包括線圈、托板、下鐵軛絕緣件和內絕緣件，所述托板套裝在鐵心柱上，所述下鐵軛絕緣件裝配在托板上，所述內絕緣件固定在下鐵軛絕緣件上，所述托板和下鐵軛絕緣件與鐵心柱之間留有轉動空隙，所述線圈繞制套在內絕緣件上。
4.根據權利要求3所述的變壓器,其特徵在於：所述鐵心框內部設定有若干個第一油道，所述第一油道等間隔排列位於其中一層導磁帶中且與導磁帶一併卷繞。
5.根據權利要求4所述的變壓器,其特徵在於：所述鐵心框拼接處設有第二油道，所述第二油道沿軸向等間隔排列在相貼合的豎框邊之間。
6.根據權利要求3、4或5所述的變壓器,其特徵在於：所述鐵心框的外表面設有一隔離層，所述隔離層粘接鐵心框之間的拼合面，所述鐵心框的邊角位置設有用於放置絕緣拉板的缺口。
7.根據權利要求6所述的變壓器,其特徵在於：所述導磁帶為矽鋼或其它具有導磁能力的帶材，其卷繞頻寬逐層變化使鐵心柱與鐵軛周邊圓弧過渡。
8.根據權利要求3所述的變壓器,其特徵在於：所述鐵心的上下兩側設有用於壓緊固定繞組的上夾件與下夾件。
9.根據權利要求8所述的變壓器,其特徵在於：所述絕緣拉板的軸向高度大於鐵心柱的高度且小於鐵心的整體高度，其上下兩端部分別設定有用於連線上夾件與下夾件的孔位。
10.根據權利要求3所述的變壓器,其特徵在於：所述繞組上還設有上鐵軛絕緣件裝配在內絕緣件的上端。
實施方式
《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》包括鐵心繞制和繞組2繞線兩部分工藝步驟，其中，鐵心繞制工藝步驟為：首先將一根導磁帶12通過由內向外連續卷繞形成鐵心框1，卷繞時在層與層的導磁帶12之間增加膠粘劑，且在卷繞過程中設定第一油道15隨導磁帶12一同卷繞，然後將三個具有相同結構的鐵心框1進行拼裝，拼裝時在拼合面之間放置第二油道16和絕緣拉板14，通過絕緣拉板14將兩貼合的框邊拉緊固定，卷繞完成後形成三相立體卷鐵心。
繞組2繞線工藝步驟為：首先準備繞組2的組件包括線圈24、托板21、下鐵軛絕緣件22和內絕緣件23，將托板21套裝在鐵心的鐵心柱10上，然後將下鐵軛絕緣件22裝配在托板21上，托板21和下鐵軛絕緣件22與鐵心柱10之間留有轉動間隙，將內絕緣件23固定在下鐵軛絕緣件22上，所述內絕緣件23與下鐵軛絕緣件22可通過粘結或螺接固定在一起，將內絕緣件23和下鐵軛絕緣件22作為繞線模具，繞線時繞線機3通過傳動裝置4帶動托板21轉動，托板21帶動下鐵軛絕緣件22轉動，下鐵軛絕緣件22帶動內絕緣件23轉動，從而將導線繞制到內絕緣件23上，構成繞組2，傳動裝置4類型可分為齒輪傳動，鏈傳動，帶傳動和軸承傳動等，繞線機3可控制一個或多個傳動裝置4，即繞線時可多相繞組2同時進行，節省繞組2繞制的時間，也可根據需要單相繞組2獨立進行，每相鐵心柱10上可以繞制一層以上的線圈24。
繞制多層線圈24時，在繞組2的第一層線圈24繞制完成後，第一層線圈24上套上第二層內絕緣件23，放置完成後啟動繞線機3繞制第二層線圈24，此時第二層內絕緣件23與下鐵軛絕緣為第二層線圈24的繞線模具，以此類推地進行多層線圈24繞制，此種繞制方法使線圈24與線圈24之間卷繞緊密，無間隙，抗短路能力增強，全部繞組2繞制完成後進行整體乾燥壓縮工藝，乾燥壓縮後裝配繞組2與上鐵軛之間的上鐵軛絕緣件25。
上述工藝步驟中，在卷繞完成後的鐵心框1的外表面上設定一層隔離層13，厚度為1-2毫米，拼合鐵心時該隔離層13用固化漆固化鐵心框1的拼合面。
參照圖3至圖6，按照上述的工藝步驟製作的110千伏及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器,包括鐵心和繞組2，所述鐵心由三個閉合的鐵心框1組成，所述鐵心框1由導磁帶12由內向外連續卷繞而成，所述鐵心框1內部設定有若干個第一油道15，所述第一油道15等間隔排列位於其中一層導磁帶12中且與導磁帶12一併卷繞，三個鐵心框1的豎框邊的平面一側相互貼合拼裝構成立體卷鐵心結構，拼接處設有絕緣拉板14用於將兩貼合的豎框邊拉緊固定，兩豎框邊連線在一起形成截面呈準圓形的鐵心柱10，且拼接處設有第二油道16，所述第二油道16沿軸向等間隔排列在相貼合的豎框邊之間，所述鐵心框1的橫框邊為鐵軛11。
所述繞組2包括線圈24、托板21、下鐵軛絕緣件22和內絕緣件23，所述托板21套裝在鐵心柱10上，所述下鐵軛絕緣件22裝配在托板21上，所述內絕緣件23固定在下鐵軛絕緣件22上，所述托板21和下鐵軛絕緣件22與鐵心柱10之間留有轉動空隙，所述線圈24繞制套在內絕緣件23上，繞組2上還設有上鐵軛絕緣件25裝配在內絕緣件23的上端，通過上鐵軛絕緣件25與下鐵軛絕緣件22夾緊線圈24，使繞組2的結構更牢固。繞組2繞制無需專用繞線模具，利用內絕緣件23和下鐵軛絕緣件22作為繞線模具，繞組2安裝後無需拆卸，與鐵心形成一整體，也無需拆卸鐵心的結構進行繞線，操作方便，可以設定有一層以上的繞組2線圈24，各層線圈24之間放置絕緣件，無間隙，抗短路能力強，參見圖7所示。
優選的，所述鐵心框1的外表面設有一隔離層13，所述隔離層13粘接鐵心框1之間的拼合面，所述鐵心框1的邊角位置設有用於放置絕緣拉板14的缺口，拼裝鐵心時，絕緣拉板14能夠置於缺口內，避免絕緣拉板14伸出鐵心外。所述導磁帶12矽鋼或其它具有導磁能力的帶材，其卷繞頻寬逐層變化使鐵心柱10與鐵軛11周邊圓弧過渡。
為了穩固變壓器中鐵心與繞組2的結構，所述鐵心的上下兩側設有用於壓緊固定繞組2的上夾件與下夾件。優選的，所述絕緣拉板14的軸向高度大於鐵心柱10的高度且小於鐵心的整體高度，其上下兩端部分別設定有用於連線上夾件與下夾件的孔位。該發明中的鐵心柱10與鐵軛11由導磁帶12連續卷繞而成，自成一體形成導磁迴路，不需要鋼板夾緊，鐵心上沒有尖角，有效降低變壓器的局部放電量，且覆蓋隔離層13能夠降低噪音，使鐵心與繞組2之間的電場均勻分布。
榮譽表彰
2021年11月，《一種110kV及以上電壓等級立體卷鐵心變壓器及其繞制工藝》獲得第八屆廣東專利獎銀獎。
