装配变压器的方法
【专利摘要】本发明公开一种装配变压器/反应器的方法，其包括以下步骤：容纳具有第一线圈端部导体(30)的第一线圈(2)；容纳具有第二线圈端部导体(40)的第二线圈(3)；在磁芯(4)的各个分支上安装第一线圈和第二线圈；设置第一线圈，使得第一导体在第一线圈与第二线圈之间的一位置(7)、从第一线圈向外突出；设置第二线圈，使得第二导体在第一线圈与第二线圈之间的一位置(8)、从第二线圈向外突出；以及将导体连接以形成线圈之间的相互连接部(5)。
【专利说明】装配变压器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种装配变压器的方法，尤其涉及一种在安装于诸如特高压交流电(UHVAC)反应器或特高压直流电(UHVDC)变压器等的高压变压器中的不同的分支的线圈上连接绕组(windings)的方法。本发明还涉及一种用于形成高压变压器的分支上的绕组之间的连接的套件。
【背景技术】
[0002]典型的UHVDC或UHVAC变压器具有分布在磁芯的一个以上的分支上的绕组。磁芯典型地具有两个、三个或更多的相互连接的分支，这些分支中的每一个适于容纳线圈。线圈以串联或并联的方式连接到一起，以形成变压器绕组。每个分支及其相关的线圈被要求进行绝缘处理而形成线圈之间的相互连接部。这些线圈以及线圈之间的相互连接部必须具有合适的尺寸而且被确定用于期望承载的电压，但是还必须是紧凑的。
[0003]公知的是，变压器包括从线圈的顶部或底部(即，从线圈的轴向端部)延伸的线圈之间的相互连接部。这些配置能够影响变压器的处理短路力(short circuit force)的性能。其他配置需要使用外部夹杆室(cleat bar chamber)或者更宽的箱体,这会增加成本和制造问题。图1c示出了具有外部夹杆室9的现有设计，外部夹杆室9从包含多个绕组的箱体11延伸。夹杆室增大了变压器的宽度。
[0004]UHVDC或UHVAC的整体尺寸(尤其是宽度)在确保变压器能够容易地运输方面是重要的考虑因素。如果装配好的变压器例如能够装入标准尺寸的国际集装箱中，则是方便的。为了实现最大的额定值，变压器的线圈通常会接近集装箱的宽度。因此，如果线圈之间的相互连接部不会很大地增加或者完全不会增加变压器的宽度，则是有利的。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方案，提供一种装配变压器/反应器的方法，其包括以下步骤:
[0006]容纳具有第一线圈端部导体的第一线圈；
[0007]容纳具有第二线圈端部导体的第二线圈；
[0008]在磁芯的各个分支上安装第一线圈和第二线圈；
[0009]设置第一线圈，使得第一导体在第一线圈与第二线圈之间的一位置、从第一线圈向外关出；
[0010]设置第二线圈，使得第二导体在第一线圈与第二线圈之间的一位置、从第二线圈向外突出；以及
[0011]连接导体以形成线圈之间的相互连接部。
[0012]其有利之处在于，第一线圈和第二线圈的绕组的端部能够设置成使得它们容易地连接在一起，同时仍然保持围绕第一线圈和第二线圈的边界框。在第一线圈和第二线圈并排安装的情况下，第一线圈端部导体能够在线圈的宽度内连接到第二线圈端部导体，这是有利的。
[0013]第一和第二导体可分别从第一和第二突出位置处的线圈突出，其中第一线圈端部突出位置、第二线圈端部突出位置与位于沿第一和第二线圈的轴向侧的平面向内隔开。
[0014]该方法可包括设置相互连接部使得它从突出位置朝着该平面向外延伸的步骤。该相互连接部可设置为基本上完全在线圈之间的间隙中延伸。该方法可包括形成拱形的相互连接部或者其中包括有弯曲部的相互连接部。其有利之处在于，相互连接部被形成在线圈的宽度内，并且可不延伸穿过该平面。它从突出位置向外延伸以及弯曲部或弧形部的存在使得容易形成导体之间的连接。
[0015]第一线圈端部导体和第二线圈端部导体可设置为分别从第一线圈和第二线圈沿大体径向向外突出。
[0016]该方法可包括以下步骤:
[0017]围绕第一线圈端部导体安装第一传导管；以及
[0018]在将第二线圈安装于磁芯的分支上的线圈端部导体都对准的最终位置之前，围绕第二线圈端部导体安装第二传导管。
[0019]该方法还可包括以下步骤:
[0020]在各个线圈的鼻状部(snout)中的传导管上将两个或更多的绝缘圈安装在彼此内。
[0021]其有利之处在于，一旦导体和传导管连接在一起，绝缘圈就能够安装在第一和第二传导管上，以移动到其最终位置，并且围绕组件形成绝缘。
[0022]优选地，该方法包括将第二线圈移动到线圈端部导体都对准的其最终位置的步骤，第一和第二传导管被构造和设置为在其间提供接近间隙，以接近线圈端部导体。
[0023]其有利之处在于，导体和传导管被构造和设置为允许线圈端部导体从传导管的端部突出。因此，线圈端部导体能够在第一传导管与第二传导管之间的间隙中被连接在一起并被绝缘。
[0024]该方法可包括借助桥接管桥接第一传导管与第二传导管之间的间隙的步骤。
[0025]优选地，第一传导管和第二传导管在安装在第一线圈和第二线圈上之前被绝缘。优选地，第一传导管和第二传导管是拱形的，以补充相互连接部。替代性地或者另外地，相互连接部的弯曲部可由桥接管提供。
[0026]每个线圈可以是绝缘的，并且在线圈端部突出位置处包括鼻状部。
[0027]该方法可包括围绕第一传导管和第二传导管以及桥接管施加绝缘件的步骤。
[0028]该方法可包括使绝缘圈在第一传导管和第二传导管以及桥接管上从各个鼻状部滑动。其有利之处在于，绝缘圈提供预安装装置以隔开多个绝缘层。
[0029]优选地，施加绝缘件的步骤包括围绕第一传导管和第二传导管以及桥接管安装预模制绝缘件，以及将这些绝缘件固定到一起。这些预模制绝缘件可以是拱形的或者包括弯曲部。
[0030]根据本发明的另一方案，我们提供一种套件，用于如本发明的第一方案所述那样装配变压器/反应器。
[0031]根据本发明的另一方案，我们提供一种变压器/反应器，其包括安装在磁芯的各个分支上的第一线圈和第二线圈，第一线圈的线圈端部导体和第二线圈的线圈端部导体通过相互连接部连接到一起，其中第一线圈导体在第一线圈与第二线圈之间的一位置处从第一线圈延伸，第二线圈导体在第一线圈与第二线圈之间的一位置处从第二线圈延伸。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]下面，仅作为示例，参照附图详细描述本发明，在附图中:
[0033]图1a示出利用本发明的方法的示例性实施例而装配的装配好的变压器/反应器；
[0034]图1b示出图1的装配好的变压器/反应器的简化平面图；
[0035]图1c示出了具有外部夹杆室的公知的变压器；
[0036]图2-图31示出执行装配变压器/反应器、尤其是执行形成两个线圈之间的连接的步骤的示例；以及
[0037]图32示出本发明的方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0038]变压器的尺寸与它的额定功率有关，因此较高额定功率的变压器趋于尺寸较大。由于较高额定功率的变压器很难装入标准尺寸的集装箱内，它们的运输是一个问题。该必要条件使得变压器的宽度受到非常大的限制。多分支(mult1-limb)变压器(其中变压器的绕组被分布在磁芯的若干分支上)允许变压器的宽度减小，但是如果将变压器装入船运集装箱内，每个分支上的绕组之间的相互连接部还必须是紧凑的。
[0039]图1示出了绕组被分成两个线圈(第一线圈2和第二线圈3)的变压器/反应器I，用于分布在磁芯4的两个分支(被线圈掩盖)上。
[0040]分支包括从延伸通过线圈2、3的中心的芯4突出的突出部。绕组的第一线圈3上的端部连接到绕组的第二线圈4上的端部，并且之后被绝缘以形成相互连接部5。第二相互连接部6在图1中示出。线圈相互连接部被形成在大体柱形的线圈的侧部之间，而不是被形成在端部之间。
[0041]线圈相互连接部5从第一线圈2的第一线圈端部突出位置7处突出，并且从第二线圈3的第二线圈端部突出位置8处突出。线圈相互连接部5在该实施例中是拱形的，虽然它可包括一个或多个弯曲部，使得它能够从一个线圈向外延伸，且向内返回以与另一线圈相遇。相互连接部从线圈之间沿向外的方向延伸。相互连接部向外延伸的同时，不可以延伸超出线圈之间的间隙、即不可以超过线圈的宽度。
[0042]图1b示出了图1中示出的变压器/反应器I的简化平面图。虚线10表示位于沿第一和第二线圈2、3的侧部的平面。该平面将限定围绕第一和第二线圈2、3的虚构边界框(以虚线示出)的侧部。第一线圈端部突出位置7和第二线圈端部突出位置8从平面10向内隔开，并且拱形的相互连接部朝向该平面延伸，但是在该实施例中，拱形的相互连接部并没有延伸通过该平面。其有利之处在于，相互连接部5位于线圈2、3自身的宽度内，并且因此确保该相互连接部不会增大变压器/反应器I的整体宽度，而变压器/反应器I的整体宽度的增大可能导致变压器/反应器I无法在诸如铁路集装箱等的标准尺寸的集装箱中运输。然而，向外延伸的相互连接部提供了用于接近绕组的空间，从而在线圈之间形成电连接并且如以下将讨论的那样随后使相互连接部绝缘。
[0043]图2到图31示出将线圈2、3装配到芯4上并且形成相互连接部5的示例。
[0044]图2示出第一线圈2的第一线圈端部导体的导线束20。若干导线束20可形成第一线圈端部导体。连接器束缚部21添加到每个导线束20的端部。连接器束缚部21围绕导线束进行束缚以将它固定到其上。连接器束缚部21包括用于容纳螺栓的孔22，该螺栓用于将该束缚部连接到第二线圈端部导体上的束缚部。导线束20被绝缘处理直到连接器束缚部21。电位引线(potential lead) 23连接到导线束中的用于连接到以下讨论的传导管的一个。
[0045]图3示出了安装在其各个分支上的第一线圈2以及第一传导管32在第一线圈端部导体30上的安装。具体地，第一线圈2已经被绝缘，并且在该绝缘部中已经形成孔，以允许第一线圈端部导体30 (由具有连接到其上的连接器束缚部的若干导线束形成)突出到该绝缘部之外。鼻状部31围绕孔形成，包括支撑结构和绝缘层。第一传导管32放置在第一线圈端部导体30上，并且与鼻状部31接合。第一传导管32的尺寸设置为允许第一线圈端部导体30从它的自由端突出。而且，第一传导管32是拱形的，其外表面被部分地绝缘。
[0046]图3还示出若干绝缘管33 (也称为同心隔离部)的安装，其在第一传导管32上纳入彼此内部。绝缘管33安装在鼻状部31内，为绝缘组件的其他部分提供间隔和支撑功能，而且充当绝缘组件本身的一部分。绝缘管33典型地大约150mm长，虽然应理解，其他尺寸也是可以的。
[0047]图4和图5示出安装在其各个分支上但不是处于其最终位置的第二线圈4。第二线圈与它的最终位置留有间隔，使得第一线圈端部导体30没有与第二线圈端部导体40端对端地对准。然而，导体30、40相对于线圈2、3沿轴向对准。这允许第二线圈端部导体40的长度被调整为使得当第二线圈3被降低到它的最终位置时，导体30、40将达到正确的长度，以连接到一起。因此，组成第二线圈端部导体40的导线束被切成一长度，而且连接器束缚部41添加到每个导线束(如图4中所示)。组成第二线圈端部导体40的导线束被绝缘处理直到连接器束缚部41。包括成形电极的应力护罩(stress shield)位于绕组的端部以改进电应力。应力护罩通过电位引线23连接到绕组端部。
[0048]当第二传导管60处于它的间隔的位置的同时，第二传导管60被插入到第二线圈3上的鼻状部61中。而且，纳入彼此内部的若干绝缘管62安装在第二传导管60上。绝缘管62安装在鼻状部61中，为绝缘组件的其他部分提供间隔和支撑功能，并且充当绝缘组件本身的一部分。第二线圈4于是移动到其最终位置，其中第一和第二线圈端部导体30、40是端对端的。
[0049]图6示出了为什么当第二线圈4与对准第一线圈3沿轴向隔开的同时、第二传导管60安装在第二线圈端部导体40上。如能够看到的，当第一和第二线圈处于图6中示出的最终位置时，第二传导管60不能够纳入鼻状部61中。
[0050]图7示出围绕处于两个位置的绝缘管33、62中的一个而安装的一圈棉织带70。这用于在装配期间帮助将绝缘管从鼻状部31、61的内部移动到正确的位置。一旦每个绝缘管均处于正确位置，则带70必须被去除。
[0051]图8示出由螺栓连接到一起的第一线圈端部导体20和第二线圈端部导体40，所述螺栓延伸穿过束缚部连接器21、41中的孔22。束缚部连接器现在是绝缘的。在以上图2的描述中提到的电位引线连接到第一和第二传导管32、60中的一个上的连接器90。图9示出连接器90，其在该实施例中从第一传导管32的内部表面延伸。
[0052]图10示出通过传导桥接管100来桥接第一与第二传导管32、60之间的间隙。桥接管100包括两个半部100a、100b。图8中将看到，第一和第二传导管32、60的端部留出而未被绝缘，使得桥接管100能够与管32、60进行电连接。螺钉101用于将桥接管100固定到管32、60。这些螺钉是埋头的并且与桥接管100齐平。
[0053]图11不出第一和第二传导管32、60以及桥接管100,该桥接管100缠绕有例如位于鼻状部31、61之间的包括绉纸1100的绝缘件。绉纸在它的自由端利用粘合剂被固定。
[0054]图12示出在绉纸绝缘件1100的相对两端(在图12中仅一端是可见的)处施加的压制板隔离部1200。压制板隔离部1200是0.8mm厚、50_宽的压制板，并且设置为与纸绝缘件1100重叠约25mm。
[0055]图13示出在相互连接部5上的隔开位置处固定的两条纸箍(band) 1300、1301。这些纸箍大约Imm厚，并且每条纸箍借助三对压制板条1302-1307与绝缘件1100隔开。压制板条被放置在相互连接部的顶部(1302和1305)、前部(1303和1306)和底部(1304、1307)中。这是因为这在拱形相互连接部的弯曲部的内部，所以在之前的步骤中施加的纸带1100将在后部处具有更大的厚度。纸箍1300、1301用于隔开其他绝缘件以在纸带1100与其他绝缘件之间形成油槽。
[0056]图14示出以成角度隔离部1400的形式施加的其他绝缘件。成角度隔离部被预模制成两个半部，并位于箍1300、1301上，且借助纸条的两个箍1401、1402固定就位。在该实施例中，成角度隔离部1400是模制的压制板，并且它形成围绕相互连接部的同心绝缘结构的一部分。
[0057]图15示出相互连接部5的每一端处的波纹压制板圈1500的施加。图15到图17示出绝缘管33、62的定位。具体地，第一对绝缘管或者“同心隔离部”移动到传导管32、60上的位置。图15示出放置在对应于波纹压制板圈1500的波纹压制板圈上(并且因此掩盖该波纹压制板圈)的同心隔离部。当图15中示出的同心隔离部位于第二线圈4的侧部时，它包括第二同心隔离部1501。第二同心隔离部1501从鼻状部61滑出。隔离部1501借助围绕隔离部的纸带固定就位。其还借助围绕隔离部1501延伸的带而被固定，并且被固定到成角度隔离部1400上。
[0058]第二同心隔离部1501的周长被要求处于预定范围内。压制板圈1500的厚度能够被减小或者借助带形成以确保隔离部1501具有正确的周长。
[0059]图17示出第一同心隔离部1701移动到一位置并且如同以上描述的第二隔离部1501那样被固定。
[0060]图18示出穿过带的油流动孔1800的形成，该带应用在将第一同心隔离部1701与成角度隔离部1400桥接之前的附图中。油流动孔1800还被实施为穿过将第二同心隔离部1501与成角度隔离部1400桥接的带。油流动孔1800可具有大约1mm的直径，并且围绕每个同心隔离部1501、1701等距离隔开。所述孔允许油流动。
[0061]图19和图20示出第二成角度隔离部1900的安装。第二成角度隔离部1900被预模制成两个半部(图19中示出一个半部)并位于同心隔离部1701、1501上，且借助两个纸带箍2001、2002被固定就位。
[0062]图21和图22示出图15到图17中示出的安装过程的压缩版本。在图17中，波纹压制板圈被施加在相互连接部5的每一端处。第二对同心隔离部2100、2101被放置在所述圈上。第二对同心隔离部滑出鼻状部。第三成角度隔离部2200安装在第二对同心隔离部2100,2101 上。
[0063]图23示出第三套同心隔离部借助相关的压制板圈、第四成角度隔离部2300的安装。第四套同心隔离部2310和第五套同心隔离部2320被定位和固定，其间没有成角度隔离部。
[0064]图24示出安装在第五套同心隔离部上的第五成角度隔离部2400的安装。第五成角度隔离部2400借助两个纸带箍固定。
[0065]图25示出几乎达到鼻状部31、61的厚度的相互连接部5。
[0066]图26和图27示出第六套同心隔离部2600借助相关的压制板圈2601的安装。图27示出图26的细节视图。
[0067]图28示出安装到第六套同心隔离部2600上并且被带箍固定就位的第六成角度隔离部2800的添加。
[0068]图29示出第七套同心隔离部2900借助相关的压制板圈(被掩盖而看不到)的安装。第七套同心隔离部2900包括第一隔离部2901和第二隔离部2902。第一和第二隔离部2901,2902中的每一个形成为两个半部。第一隔离部2901在相互连接部5与鼻状部31之间延伸。第二隔离部2902在相互连接部5与鼻状部61之间延伸。
[0069]如图30和图31中所示，第一和第二隔离部2901、2902利用带和边带3000和3100
被固定。第六成角度隔离部2800的中心也借助边带3101被固定。该边带被缝合以防止它松脱。
[0070]完成的相互连接部5在图31中示出。
[0071]图32示出了解释本发明的方法的流程图。步骤3201包括容纳具有第一线圈端部导体的第一线圈。步骤3202包括容纳具有第二线圈端部导体的第二线圈。步骤3203包括在磁芯的各个分支上安装第一线圈和第二线圈。步骤3204示出设置第一线圈，使得第一线圈端部从线圈之间的位置突出。步骤3205示出设置第二线圈，使得第二线圈端部从线圈之间的位置处的第二线圈向外突出。步骤3206示出连接导体以形成线圈之间的相互连接部。第一线圈端部突出位置和第二线圈端部突出位置能够与处于沿第一和第二线圈的轴向侧的一平面向内隔开，并且相互连接部能够在保持于第一与第二线圈之间的间隙中的同时设置为从突出位置向外延伸。
[0072]将理解的是，虽然相互连接部5被示出为在突出位置7、8之间呈拱形，但是它可向外延伸并且其中可具有弯曲部。替代地，相互连接部可以大体上是直的。
【权利要求】
1.一种装配变压器/反应器的方法，包括以下步骤: 容纳具有第一线圈端部导体(30)的第一线圈(2)； 容纳具有第二线圈端部导体(40)的第二线圈(3)； 在磁芯(4)的各个分支上安装所述第一线圈和所述第二线圈； 设置所述第一线圈，使得所述第一导体在所述第一线圈与所述第二线圈之间的一位置(7)处、从所述第一线圈向外突出； 设置所述第二线圈，使得所述第二导体在所述第一线圈与所述第二线圈之间的一位置(8)处、从所述第二线圈向外突出； 围绕所述第一线圈端部导体(30)安装第一传导管(32)； 在将所述第二线圈(3)安装于所述磁芯(4)的分支上的最终位置之前，围绕所述第二线圈端部导体(40)安装第二传导管(60)，在所述最终位置所述线圈端部导体被对准；以及连接所述导体以形成所述线圈之间的相互连接部(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导体和所述第二导体分别从第一突出位置(7)和第二突出位置(8)处的线圈突出，其中第一线圈端部突出位置和第二线圈端部突出位置都与平面(10)向内隔开，所述平面(10)位于沿所述第一线圈(2)和所述第二线圈(3)的轴向侧。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法包括设置所述相互连接部使其从所述突出位置朝着所述平面向外延伸的步骤。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法包括形成拱形的相互连接部或者其中包括有弯曲部的相互连接部的步骤。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤: 在各个线圈的鼻状部(31、61)内的传导管上安装两个或多个绝缘圈。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法包括将所述第二线圈移动到所述线圈端部导体被对准的最终位置的步骤，所述第一传导管和所述第二传导管被构造成在其间具有间隙，以接近所述线圈端部导体。
7.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中所述方法包括借助桥接管(100)桥接所述第一传导管(32)与所述第二传导管￠0)之间的间隙的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述方法包括围绕所述第一传导管、所述第二传导管和所述桥接管而施加绝缘件的步骤。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法包括使绝缘间隔圈在所述第一传导管、所述第二传导管和桥接管上从各个鼻状部滑动、以及在所述绝缘圈上进一步施加绝缘件的步骤。
10.根据权利要求8所述的方法，其中施加绝缘件的步骤包括:围绕所述第一传导管、所述第二传导管和所述桥接管安装预模制的绝缘件，并且将所述绝缘件固定到一起。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述绝缘间隔圈用于将多层预模制的绝缘件间隔开。
12.—种套件，用于如权利要求1到11中任意一项所述那样装配变压器/反应器。
13.一种变压器/反应器，包括:安装在磁芯(4)的各个分支上的第一线圈(2)和第二线圈(3)，所述第一线圈(2)的线圈端部导体(30)和所述第二线圈(3)的线圈端部导体(40)通过相互连接部(5)连接到一起，其中所述第一线圈导体在所述第一线圈与所述第二线圈之间的一位置处从所述第一线圈延伸，所述第二线圈导体在所述第一线圈与所述第二线圈之间的一位置处从所述第二线圈延伸，其中所述第一线圈端部导体包括周围的第一传导管(32)，所述第二线圈端部导体包括周围的第二传导管(60)，所述第一传导管和所述第二传导管被构造成在其间具有间隙，以接近所述线圈端部导体。
14.根据权利要求13所述的变压器/反应器，其中所述第一传导管(32)与所述第二传导管(60)之间的间隙借助桥接管(100)桥接。
15.根据权利要求14所述的变压器/反应器，其中所述桥接管具有两个半部。
【文档编号】H01F41/10GK104252962SQ201410289677
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】大卫·莱特 申请人:阿尔斯通技术有限公司