专利名称：卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电缆绕组变压器及其制造方法技术领域，是一种卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器及其制造方法。
背景技术：
变压器/电抗器可用于从几W(瓦)到1000MW(兆瓦)的所有功率范围。术语“变压器/电抗器”一般指具有从几百kW(千瓦)至超过1000MW的额定输出、和从3-4kV(千伏)至非常高传输电压的额定电压的变压器/电抗器。
现有中、小容量变压器，常用壳式、单绕组芯式、三相、双绕组芯式和环形等结构。它们的磁心，除环形磁体必须用带状材料卷绕外，其余四种均使用硅钢片冲压后叠片而成，如常见的EI形；还有用硅钢片顺着轧制方向卷绕成形，再用铣刀拦腰切开成为所谓CD型。近年来更出现了所谓R型变压器，它具有用变宽度硅钢带卷绕成因而横截面呈圆形的环形磁心。上述EI型铁心结构比较古老，硅钢片冲压过程中材料浪费大，磁路气隙也大，致使变压器漏磁大、励磁电流大，同时工艺复杂且影响很大，装配工艺稍有欠缺就会引起运行中的大噪声，并且体积大、重量大。CD型结构由于切面由磨床加工，气隙小，性能也比EI型大大提高，但是价格也提高许多。R型变压器性能指标比较理想，无气隙、无噪音、漏磁少、体积小，但是生产工艺复杂，成本高，且铁心材料不能完全避免产生边角余料。以上几种均是预制好铁心再缠绕或安放绕组的。常规的干式卷铁心变压器虽然采用了预制绕组结构，降低了部分漏磁场，但绕组的匝间应力、匝间绝缘均存在重大隐患，而且电压等级势必会受到现有干式变压器技术的制约，因为材料等问题无法提高电压等级。
对于传统的电力变压器中，一般采用矩形截面导线，这种导线的形状使电场分布不均匀，在其四角处场强很高。为了使绕组中的涡流损耗减到最小，沿着绕组的高度方向导线必须换位，所以其使结构就趋于复杂。另外，在绕组端部还应采取一些措施来改善电场分布和防止局部放电，同时，为进一步消除传统变压器设计时的一个很关键的问题，就是需要考虑控制电场对接地部件影响的各种措施。
除此之外，众所周知油浸式变压器还存在着局放问题。为了避免局放量过大，绝缘处理工艺就非常复杂。为了获得良好的绝缘，必须保持绝缘的低湿度，绝缘部件都应充分的浸渍，排除缝隙中的存在局放隐患的气泡。为了确保这一点，在器身装入油箱之前必须进行特定的干燥和浸渍工艺。随后，器身装入油箱并密封，且充油之前还必须将油箱抽真空。
为了使变压器的使用寿命得到保障，真空处理时要求几乎绝对真空。因此，这对油箱的制造也提出了较高的要求，也引起了时间和材料的巨大消耗。
如果充油电力变压器中发生放电，或者任何部件的温度在运行中局部过热，都会引起油分解、绝缘分解、油中微水分解等情况，然而分解的气体会溶于油中，降低油的性能，同时绝缘也会因受热、分解而出现较严重的老化。
一般大型变压器会在现场安装，这就对现场环境提出严格要求，而且充油之前必须确保器身的干燥，同时还必须对油箱重新抽真空。另外，每次修理或检查都不得不重复上述工艺。很明显这些工艺是既费时费力也相当耗财，同时还要求使用大量的资源。常规电力变压器包括由导磁材料(例如硅钢片、非晶合金和非晶微金等)组成的变压器铁心。铁心包括多个由磁轭连接的铁心柱。多个绕组安置在铁心支柱周围，一般命名为初级、次级和调压绕组，这些绕组几乎总是同心地布置，并且沿铁心支柱分布，变压器铁心具有一个绕组经其通过的矩形“窗口”。改变形状的变压器铁心的使用通过例如DE40414、US2446999、GB2025150、US3792399、US4229721得知。
在上述功率范围内的常规电力变压器，一般借助于压力油冷却。油浸式变压器有多种公知的缺陷。例如存在漏油、体积大、运输难等问题。
关于充油式电力变压器根据现有技术的简要概述，主要限制常规油浸式变压器的主要难题有A、变压器的油箱问题，充油变压器对于油箱具有很高的机械要求，因为变压器需要真空处理；所以油箱的制造和测试工艺非常繁重，而且油箱尺寸较大，对于运输也有影响；B、油式变压器的冷却系统复杂，而且体积较大；C、因为填充率有限，损耗较大；D、充油式变压器的漏磁会引起局部过热，导致绝缘老化、油分解、微水分解等问题；E、随着电压等级的升高必须使用体积巨大的套管，用以连接变压器内外电路；F、充油式变压器的绕组绕制为了使匝间感应电势差尽量小，必须采用工艺复杂的导线换位来实现；G、油式变压器对绝缘介质的湿度要求非常高；H、充油式变压器必须使用具有许多种危险隐患的油作为绝缘、冷却介质(易燃、易爆、易污染)；I、为了检测油介质，必须采用复杂的油中气体色谱分析试验。
发明内容
本发明提供了一种新型、电磁性能优越、绝缘性能好、生产工艺简单的高节能、低漏磁、安全可靠的卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器及其制造方法，从而克服了上述各种结构存在的不足之处。
本发明的技术方案是这样来实现的一种卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器，包括卷铁芯、电缆绕组，卷铁芯绕在环形骨架的腔体内，电缆绕组绕在环形骨架外，而环形骨架由不少于二段骨架构成，在至少一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
上述环形骨架由二段或三段或四段或五段或六段的骨架构成，在一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
上述电缆绕组所用的电缆为常规的绕组电缆或绕组用双层导体电缆。
一种上述卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法，在该制造方法中的卷铁芯和电缆绕组是按以下步骤安装在一起的首先电缆绕组采用预制的方法预绕在没有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架上，其次将预绕好绕组的骨架与设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架组装构成环形骨架，然后通过孔或槽孔将穿铁芯片穿绕在环形骨架的腔体内构成卷铁芯，最后在设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架上绕上电缆绕组，这样就将卷铁芯和电缆绕组安装在了一起。
在上述制造方法中，环形骨架由不少于二段骨架构成，在至少一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
在上述制造方法中，环形骨架由二段或三段或四段或五段或六段的骨架构成，在一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
在上述制造方法中，电缆绕组所用的电缆为常规的绕组电缆或绕组用双层导体电缆。
本发明与常规电力变压器/电抗器相比最大优点就在于电场密封于绕组中，因此在外部半导电层基本不存在电场，通过可靠接地，完全将外部电场限定为零电势。本发明还具有以下优点a、不需要考虑任何电场分布即可设计生产绕组，还可以省去工艺复杂的导线换位等措施；b、不需考虑电场分布即可设计铁心；c、不需要油作为绝缘、冷却介质，只需空气即可；d、外电场为零，确保了人身安全；e、彻底杜绝了油污染的隐患，具有较好的环保效应；f、绕组直接采用电缆更便于变压器/电抗器与电网的连接；g、制造、测试过程较常规变压器/电抗器要简单的多，大大缩短了生产周期；h、根据本发明的技术方案，为较大幅度提高非油浸式变压器/电抗器的电压等级提供了可能性。
附图1为双层导体电缆的结构示意图，附图2为附图1的立体结构示意图。
附图3为本发明中电缆绕组与骨架关系的立体结构示意图；附图4为本发明中绕好电缆绕组骨架的剖视结构示意图；附图5为本发明中没有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架主视结构示意图，附图6为附图5的左视结构示意图，附图7为附图5的俯视结构示意图，附图8为附图5的立体结构示意图；附图9为本发明中设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架主视结构示意图，附图10为附图9的左视结构示意图，附图11为附图9的俯视结构示意图，附图12为附图9的立体结构示意图。
附图中的编码分别1为内导体，2为第一半导电层，3为第一绝缘层，4为第二半导电层，5为外导电体层，6为第三半导电层，7为第二绝缘层，8为第四半导电层，9为接地导电带；12为电缆绕组，14为骨架，15为有穿铁芯片的孔或槽孔。
具体实施例方式
本发明的实施方式不受下述实施例的限制，可根据实际情况和上述本发明的技术方案来确定具体的实施方式。
如附图3至12所示，一种卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器，包括卷铁芯、电缆绕组12，在卷铁芯绕在环形骨架的腔体内，电缆绕组12绕在环形骨架外，而环形骨架由不少于二段骨架14构成，在至少一段骨架14上有穿铁芯片的孔或槽孔15。
在本发明卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法中，卷铁芯和电缆绕组12是按以下步骤安装在一起的首先电缆绕组12采用预制的方法预绕在没有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架14上，其次将预绕好绕组的骨架14与设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架14组装构成环形骨架，然后通过孔或槽孔15将穿铁芯片穿绕在环形骨架的腔体内构成卷铁芯，最后在设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架上绕上电缆绕组，这样就将卷铁芯和电缆绕组安装在了一起；可根据设计需要将骨架之间电缆绕组进行电导通连接；而本发明卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法中的其它步骤可按现有各种变压器/电抗器的制造方法进行的。
在上述实施例中环形骨架可由不少于二段骨架构成，在至少一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔；环形骨架最好由二段或三段或四段或五段或六段的骨架构成，如附图3至12所示，该环形骨架由四段骨架构成，在一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔；电缆绕组所用的电缆可为常规的绕组电缆或绕组用双层导体电缆，如附图1和2所示，该绕组用双层导体电缆是在现有绕组双层导体电缆的基础上来实现，在其最外层的第四半导电层外设有接地导电带(即该绕组用双层导体电缆，其从内向外包括内导体、第一半导电层、第一绝缘层、第二半导电层、外导电体层、第三半导电层、第二绝缘层和第四半导电层，其特征在于第四半导电层外有接地导电带)。
权利要求
1.一种卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器，包括卷铁芯、电缆绕组，其特征在于卷铁芯绕在环形骨架的腔体内，电缆绕组绕在环形骨架外，而环形骨架由不少于二段骨架构成，在至少一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
2.根据权利要求1所述的卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器，其特征在于环形骨架由二段或三段或四段或五段或六段的骨架构成，在一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
3.根据权利要求1或2所述的卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器，其特征在于电缆绕组所用的电缆为常规的绕组电缆或绕组用双层导体电缆。
4.一种根据权利要求1或2或3所述卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法，其特征在于该制造方法中的卷铁芯和电缆绕组是按以下步骤安装在一起的首先电缆绕组采用预制的方法预绕在没有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架上，其次将预绕好绕组的骨架与设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架组装构成环形骨架，然后通过孔或槽孔将穿铁芯片穿绕在环形骨架的腔体内构成卷铁芯，最后在设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架上绕上电缆绕组，这样就将卷铁芯和电缆绕组安装在了一起。
5.根据权利要求4所述的卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法，其特征在于环形骨架由不少于二段骨架构成，在至少一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
6.根据权利要求5所述的卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法，其特征在于环形骨架由二段或三段或四段或五段或六段的骨架构成，在一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔。
7.根据权利要求4所述的卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法，其特征在于电缆绕组所用的电缆为常规的绕组电缆或绕组用双层导体电缆。
8.根据权利要求5或6所述的卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器的制造方法，其特征在于电缆绕组所用的电缆为常规的绕组电缆或绕组用双层导体电缆。
全文摘要
一种卷铁芯电缆绕组变压器/电抗器，包括卷铁芯、电缆绕组，卷铁芯绕在环形骨架的腔体内，电缆绕组绕在环形骨架外，环形骨架由不少于二段骨架构成，在至少一段骨架上有穿铁芯片的孔或槽孔；其制造方法中，卷铁芯和电缆绕组是按以下步骤安装在一起的首先电缆绕组采用预制的方法预绕在没有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架上，其次将预绕好绕组的骨架与设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架组装构成环形骨架，然后通过孔或槽孔将穿铁芯片穿绕在环形骨架的腔体内构成卷铁芯，最后在设有穿铁芯片的孔或槽孔的骨架上绕上电缆绕组。本发明制造、测试过程较常规变压器/电抗器要简单的多，大大缩短了生产周期；为较大幅度提高非油浸式变压器/电抗器的电压等级提供了可能性。
文档编号H01F41/02GK1487537SQ02143689
公开日2004年4月7日 申请日期2002年9月30日 优先权日2002年9月30日
发明者刘军, 杜新梅, 刘坚栋, 刘 军 申请人:新疆特变电工股份有限公司