用于干式变换器的线圈组合件、用于制造线圈组合件和干式变换器的方法
【专利说明】用于干式变换器的线圈组合件、用于制造线圈组合件和干式变换器的方法
[0001]本发明涉及用于干式高压变换器的线圈组合件，其包括具有空心柱状电气绕组并且具有抽头的至少一个线圈，其中线圈至少在其径向外表面上通过硬绝缘材料来包围，其中电连接到抽头的抽头变更器(tap-changer)饶注在绝缘材料的外表面上，其中抽头的至少一些的电气连接至少部分通过绝缘材料来引导。
[0002]已知变换器在配电网络中用来适配不同额定电压的网络部分之间的电压电平，例如高压侧上的30 kV或60 kV以及低压侧上的6 kV或10 kV。那些变换器通常具有在0.5MVA到10 MVA的范围内的额定功率，并且具有干式变换器的类型。为了改进电压调节的目的，如果需要，这类变换器与有载抽头变更器[0LTC]相结合。在这种情况中，变换器绕组(优选地为高压绕组)中的一个包括若干抽头，例如在这个绕组的回线的标称数量的97%与103%之间的范围内的11个抽头。抽头变更器有选择地正将那些抽头中的一个与绕组的连接器相连接。因此，有可能通过暂时适配其传输速率来影响变换器的行为。通常，抽头变更器的开关设备安装在单独的壳体中。抽头连接经由导线从变换器线圈抽头传导到抽头变更器。
[0003]在这种现有技术内不利地是，变换器组合件的覆盖区(footprint)随此而显著增加，并且要求对现场抽头变更器的组装的附加工作量。基于这种现有技术，本发明的目的是提供一种具有抽头变更器的干式变换器组合件，其更加紧凑，并且在现场的组装期间和/或在生产期间要求较小工作量。本发明的目的还提供相应的变换器。
[0004]该问题通过一种用于上述种类的干式高压变换器的线圈组合件来解决。这特征在于，抽头变更器通过浇注材料来包围。
[0005]变换器通常构造为三相变换器，因此变换器芯包括两个磁轭和三个芯柱，其中具有一次和二次绕组的附属线圈绕各芯柱布置。因此，在各线圈的两个相对径向侧区域上，用于布置抽头变更器或其他控制设备的沿各线圈的整个轴的空间是可用的。附连在这种侧区域上的抽头变更器按照有利方式将不会增加变换器布置的总尺寸。按照本发明，抽头变更器直接浇注在一优选地径向一线圈和/或绝缘材料的外表面上，因此获得硬并且可靠的连接。通过经过硬绝缘材料引导抽头的至少一些的电气连接，获得抽头变更器和/或其连接相对于机械处理或应力的高度保护。这按照良好方式增加变换器的可靠性。
[0006]按照本发明的又一个实施例，抽头变更器具有基于功率电子的抽头变更器的类型。大约0.5 MVA到10 MVA的额定功率等级中的功率电子组件的使用例如作为用于驱动器或者等的频率转换器是众所周知的。因为没有机械接触元件被使用，所以这种功率电子抽头变更器的可靠性以及其预期使用期限与机械抽头变更器相比要高。这也是重要的，因为用于所浇注抽头变更器的维护的通道可能由于周围的浇注材料而受到限制。
[0007]按照本发明的另一个实施例，抽头变更器具有基于真空开关的抽头变更器的类型。这提供紧凑设计以及高可靠性和使用期限。
[0008]在本发明的另一个变体中，抽头变更器至少部分布置在封装外壳(chasing)中。封装外壳在浇注过程期间保护抽头变更器的组件免受浇注材料。如果外壳例如布置为从一侧或两侧可接近的管子，则有可能仅浇注管子和电气连接，并且以后安装抽头变更器的主要组件。这相对可能要求附加热量的浇注材料的固化过程也具有优势。因此，抽头变更器的主要组件在变换器的生产期间没有经受加热过程，因为它们以后安装。
[0009]按照本发明的另一个变体，预知一种用于抽头变更器的维护的入口。这能例如被实现为如在前所提及的从管状外壳的一侧或两侧的通道。甚至抽头变更器具有高可靠性和长使用期限的类型，优选地布置在封装外壳侧上的这种维护通道易于实现抽头变更器的维修、更换或维护。
[0010]按照本发明的又一个变体，抽头变更器和/或其外壳至少主要通过浇注材料来包围。因此，按照极好的方式来保护抽头变更器免受来自外部的机械力或应力。现场的变换器的运输和布置变得更简易。
[0011 ] 按照本发明的具体实施例，包围线圈的硬绝缘材料与浇注材料相同。优选地，线圈的周围的绝缘材料和抽头变更器的周围的绝缘材料已在相同浇注过程中一起浇注。因此，消除生产内的一个步骤，并且生产随此而变得更简易。
[0012]按照本发明的又一个实施例，包围线圈的硬绝缘材料是缠绕线圈的树脂浸渍粗纺(resin impregnated roving)。也可能是基于纤维的这类粗纺的使用因为更长的时间而成功地用于干式变换器线圈的绝缘。总之，这种绝缘层的外表面适合于在其上浇注一些对象例如抽头变更器和/或外壳。
[0013]按照本发明的又一个实施例，粗纺绕组的至少一些缠绕抽头变更器和/或其外壳。因此，在浇注过程期间提供抽头变更器的良好固定。
[0014]按照本发明的优选实施例，预知线圈的外表面与抽头变更器之间的冷却通道。由于操作期间不可避免的损耗，变换器线圈是热源。通过使用冷却通道，抽头变更器在一侧上变成与热源热绝缘，并且在另一侧上通过流动诸如空气的冷却液体来冷却。这是重要的，因为抽头变更器本身也可能是热源，例如如果它通过使用功率电子组件来实现的话。抽头变更器的热应力按照有利地随此而降低。当然，能够预知附加冷却部件例如热交换器或吹风机等。
[0015]按照本发明的又一个变体，抽头变更器布置在操作期间具有所降低热发射的线圈的轴向长度的一段中。这个的示例是轴向分开线圈，其中上半部经受比下半部要高的热发射。因为抽头变更器的轴向长度可能小于变换器线圈的轴向高度，所以抽头变更器优选地浇注在线圈表面的外区域(其中热发射为最低)上。
[0016]本发明的问题也通过按照本发明的一种干式变换器来解决，该干式变换器包括至少一个变换器芯和线圈。在其上浇注有抽头变更器的线圈已经描述了相应的优点。
[0017]按照本发明的变换器的优选实施例，它包括按照电气三相连接、在其上浇注有抽头变更器的三个线圈。这使变换器能够用于三相输电网络中。各线圈包括低压和高压绕组，其中相应的抽头变更器通常电布置在高压侧上。在从属权利要求中提及本发明的其他有利实施例。
[0018]现在通过示范性实施例并且参照附图进一步解释本发明，其中:
图1示出按照现有技术、具有分开抽头变更器的示范性第一线圈，
图2示出在其上浇注有抽头变更器的示范性第二线圈，
图3示出在其上浇注有抽头变更器的示范性第三线圈， 图4示出在其上浇注有抽头变更器的示范性第四线圈，以及图5示出在其上浇注有抽头变更器的示范性第五线圈。
【具体实施方式】
[0019]图1以略图10示出按照现有技术、具有分开抽头变更器的示范性第一线圈组合件。空心柱状线圈12绕未示出的变换器的芯柱14来布置。线圈12包括低压和高压绕组，其中高压绕组包括若干接头，其通过使用连接18 (在这个情况为导线)远程从其中连接到抽头变更器16。与其上浇注有抽头变更器的线圈相比，这种布置的覆盖区不利地增加。
[0020]图2以截面图20示出其上浇注有抽头变更器的示范性第二线圈。空心柱状线圈22绕未示出的变换器的芯柱来布置。线圈22包括空心柱状绕组24，其通过硬绝缘材料26来包围。在这种情况中，硬绝缘材料26是树脂浸渍纤维粗纺。绕组26具有若干抽头，其通过使用电气连接32与抽头变更器28连接。电气连接32通过硬绝缘材料32并且通过浇注材料30 (其包围抽头变更器28)来引导。
[0021]通过周围硬绝缘材料26和/或浇注材料30，按照良好方式保护连接32以及抽头变更器28本身免受机械处理。抽头变更器28具有基于功率电子的类