一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器的制作方法

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种提高散热功能，同时提高变压器机械强度及耐受短路能力的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器。

背景技术：

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压等。变压器是发电、供电及用电企业中的重要设备，它在电网中也处于极为关键的地位，是保证电网安全、可靠的运行和人们生产及生活用电极其重要的设备。

而立体卷铁芯变压器室一种节能型电力变压器，它创造性地改革了传统电力变压器的叠片式磁路结构和三相布局，使产品性能更为优化。

如中国专利CN105529145A公开了一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，包括变压器底座、上下对应设置在变压器底座上的上夹件和下夹件，以及被夹紧在上夹件和下夹件之间的立体卷铁芯，所述立体卷铁芯包括中部形成有镂空且外形为圆角矩形结构的三个单框，所述三个单框呈等边三角形立体排布拼合在一起，每个所述单框分别由若干根硅钢梯形料带依次连续卷绕而成，每两个所述单框的拼合处分别缠绕有线圈，每个所述线圈整体浇注固化剂并经加热固化成型，且每个所述线圈外部均被环氧树脂包封，所述变压器底座上还设有多个侧吹式风机，所述立体卷铁芯上部连接有高压端子和低压端子，该立体卷铁芯侧部还连接有高压分接端头。本发明公开的技术方案具有立体卷铁芯，节能省材，空载损耗、空载电流低、噪音低、电气性能好、局部放电值低、耐雷电冲击能力强、抗短路能力强、机械强度高的特点。但是该发明专利披露的技术方案依然存在以下不足：变压器底部的侧吹式风机分别向变压器的中心方向吹风，因此，在三个变压器同时打开吹风冷却时，会在变压器内部中心位置处产生窝风区，窝风区由于受三个方向的同时吹风而易造成通风不畅，因此，采用此种冷却结构会因冷却散热不平衡而存在严重的内外热不均衡问题。

为了解决上述问题，中国专利CN204632510U公开了干式立体三角形卷铁芯变压器及其冷却结构，包括压力空气源和用作铁芯下夹件的通风管道，所述通风管道为内部中空的管道结构，且其一端封闭，一端为敞口，通风管道的敞口与压力空气源连通，通风管道的上表面设有出气孔；该冷却结构还包括进风管道，所述进风管道连接在通风管道和压力空气源之间，进风管道的一端与通风管道的敞口连接，另一端与压力空气源连接。该冷却结构中的通风管道同时作为变压器的铁芯下夹件，即将铁芯下夹件由原先的槽型钢结构改造成中空的管道结构，从而构成用于流通冷空气的通风管道，从而使该干式变压器的散热均衡，散热效果好，能延长干式变压器的使用寿命；并且，在通风管道上设置出气孔时，通过将出气孔沿变压器绕组的气道分布及通过铁心散热形式设置，即使出气孔设置在与绕组气道及变压器内部重心处散热吻合的位置，这样，当压力空气源提供冷空气时，冷空气就能够对着变压器绕组的气道及变压器内部(重心处)吹，达到了理想的散热效果，也延长了变压器的使用寿命。但是，本实用新型公开的技术方案中，压力空气源与变压器分开安装，且两者之间需要通过进风管道连接，因此，需要额外占用安装空间，同时提高了安装成本。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中存在的等问题，本发明提供了一种提高散热功能，同时提高变压器机械强度及耐受短路能力的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器。

本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，包括变压器本体，所述变压器本体包括立体卷铁芯，所述立体卷铁芯包括三个圆角矩形框结构的单框，三个所述单框排布拼合成立体等边三角体，相邻两个所述单框的拼合处通过线圈缠绕连接，形成三个绕组，每个所述绕组整体浇筑固化剂固化成型，所述立体卷铁芯上下两端分别通过上夹件及下夹件夹持，并固定于一变压器底座上，所述下夹件内设有上吹式冷却风机，所述下夹件上表面镂空，所述上吹式冷却风机风口向上，沿所述绕组轴线方向吹风冷却。由此，本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器的冷却风机设于绕组正下方，从绕组正下方沿绕组轴向竖直向上吹风，为变压器强制冷却，避免三个风机对吹产生窝风显现，从而提高了散热性能。

在一些实施方式中，所述上夹件及下夹件分别为一整体式中空三角形型钢结构，所述整体式中空三角形型钢结构的顶角分别位于所述三个绕组上方。由此，上下夹件采用整体式结构，保护整个立体卷铁芯在制造、运输过程中不受外力，可有效压紧和支撑绕组，提高变压器突发短路时抗轴向电动力的能力。

在一些实施方式中，所述下夹件为截面成“U”形的中空三角形型钢结构，所述下夹件“U”形中部设有空腔，所述空腔内设置所述上吹式冷却风机。由此，将上吹式冷却风机定位于绕组正下方，实现上吹式冷却风机沿绕组轴向向上吹风。

在一些实施方式中，设有三个所述上吹式冷却风机，三个所述上吹式冷却风机分别设于三角形状的所述下夹件三边空腔内，所述上吹式冷却风机风口向上，沿所述绕组轴线方向吹风冷却。由此，三个上吹式风机分别为三个绕组进行强制冷却，提高散热性能。

在一些实施方式中，所述绕组包括位于内层的低压线圈及位于所述低压线圈外的高压线圈，所述低压线圈为箔式或圆筒式结构，所述高压线圈采用分段圆筒式结构，所述绕组整体通过环氧树脂固体绝缘层包封。由此，低压线圈采用箔式绕组，使线圈两端无螺旋角，因而不平衡安匝大幅度减小，抗短路能力大大增强，低压线圈采用筒式结构，及高压线圈采用分段圆筒式结构，且绕组整体通过环氧树脂固体绝缘层包封，使绕组与树脂绝缘层形成一个完整的钢体，提高了机械强度及耐受短路的能力以及耐压强度。绕组整体通过环氧树脂固体绝缘层包封，因而不仅潮气难于入侵，而且也完全阻断了导体被各种有害气体和腐蚀性化学成份侵害的可能，因而提高了其防潮和防污性能。

在一些实施方式中，所述低压线圈及高压线圈的电磁线采用厚度为0.14mm-0.18mm的纸包线。由此，在满足变压器电器性能的条件下，可缩小变压器线圈体积，减少材料的用量，起到节省线材和硅钢片的作用，从而提高变压器的经济性。

在一些实施方式中，绕组内相邻每层线圈间设置玻璃纤维毡绝缘层。由此，玻璃纤维具有自熄特性，不会因短路产生电弧，因此具有阻燃、防爆的特性。

在一些实施方式中，所述绕组内设有若干用于散热的环形轴身散热风道，散热风道包封于绕组内，所述散热风道内通过多片散热翅片支撑，所述散热翅片沿绕组轴向设置，且两侧分别与散热风道内壁连接。由此，风道设置可提高变压器的散热性能，同时散热翅片的设置可进一步提高变压器的散热性能。

在一些实施方式中，相邻两环所述散热风道内的所述散热翅片交错设置，不在同一平面内。由此，相邻两环所述散热风道内的所述散热翅片交错设置，继而使散热通道交错设置，便于热量扩散，提高了散热性能。

在一些实施方式中，每个所述散热翅片上连接若干散热支片，所述散热支片与所述散热翅片垂直。

与现有技术相比，本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器的有益效果在于：

一、本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，采用上吹式风机位于绕组下方，从绕组下方向上沿绕组轴线方向吹风，对绕组进行强制冷却，从而使变压器的散热均衡，防止产生窝风现象，延长变压器的使用寿命。

二、本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，上、下夹件采用整体式结构，保护整个立体卷铁芯在制造、运输过程中不受外力，可有效压紧和支撑绕组，提高变压器突发短路时抗轴向电动力的能力。

三、本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，绕组采用薄绝缘的浇筑结构，浇筑的树脂混合料可完全浸透到线圈的各个间隙中，杜绝空隙的存在，有效抑制局部放电现象产生，局部放电量不超过10pC。

四、本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，315kVA及以上容量采用箔式绕组，层间电压低，电容大，因此其抗雷电冲击能力强；低压线圈采用筒式结构，及高压线圈采用分段圆筒式结构，且绕组整体通过环氧树脂固体绝缘层包封，使绕组与树脂绝缘层形成一个完整的钢体，提高了机械强度及耐受短路的能力以及耐压强度。

五、本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，变压器线圈间设有散热通道，且散热通道内设置散热翅片，因此提高了变压器的散热性能。

六、本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，绕组整体通过环氧树脂固体绝缘层包封，因而不仅潮气难于入侵，而且也完全阻断了导体被各种有害气体和腐蚀性化学成份侵害的可能，因而提高了其防潮和防污性能。

附图说明

图1为本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器的结构示意图；

图2为本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器中立体卷铁芯的结构示意图；

图3为本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器中下夹件的结构示意图；

图4为本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器中上吹式冷却风机置于下夹件后的结构示意图；

图5为图4中下夹件其中一边的结构示意图；

图6为本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器中绕组的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1至图6示意性地显示了根据本发明一种实施方式提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器。

如图1所示，本发明披露了一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，包括变压器本体1，变压器本体1包括立体卷铁芯10，夹持所述立体卷铁芯10的上夹件12及下夹件13，以及固定所述变压器本体1的变压器底座(图1中未示出)。

如图2所示，在本发明此实施方式中，立体卷铁芯10包括三个圆角矩形框结构的单框101组成，如图2所示，三个单框101依次两两相连，排布拼合成立体等边三角体。此结构将铁芯的排列方式进行更加合理的组合，采用三个完全相同的单框拼合成立体等边三角形，实现产品的三相铁芯磁路完全对称等长，确保三相供电平衡，并使磁阻大大减小，激磁电流、空载损耗显著降低；同时，立体三角形卷铁芯无接缝，即不存在高能耗区，可充分发挥优质铁芯材料高导磁特点，最大地减小因接缝处形成的空隙带来的损耗，另外，采用立体式卷铁芯，提高了空间利用率，结构紧凑，减小了占地面积。作为优选的，在本发明此实施方式中，三个单框101分别采用梯形硅钢料带一次卷绕而成，硅钢带之间卷绕紧密，导磁方向与铁芯的磁路方向完全一致，因此，工作时振动小，解决了叠铁芯因磁路不连贯而发出的噪声，减小了工作时的噪声影响。

如图1所示，在本发明此实施方式中，相邻两个单框101的拼合处通过线圈缠绕连接，继而形成三个绕组11，如图1和图6所示，每个绕组11分别包括位于内层的低压线圈1101及位于低压线圈1101外的高压线圈1102，作为优选的，在本发明此实施方式中，低压线圈1101及高压线圈1102的电磁线采用厚度为0.14mm-0.18mm的纸包线，因此，在满足变压器电器性能的条件下，可缩小变压器线圈体积，减少材料的用量，起到节省线材和硅钢片的作用，从而提高变压器的经济性。作为进一步优选的，绕组11相邻每层间设置玻璃纤维毡绝缘层，绕组11内的玻璃纤维具有自熄特性，不会因短路产生电弧，因此具有阻燃、防爆的特性。作为更进一步优选的，在本发明此实施方式中，低压线圈1101为箔式或圆筒式结构，且端绝缘采用树脂混料粘封，在本发明此实施方式中，低压线圈1101采用箔式结构为例加以说明，高压线圈1102采用分段圆筒式结构，整个绕组11整体通过环氧树脂及固化剂固体绝缘层包封。此结构使得线圈两端无螺旋角，因而不平衡安匝大幅度减小，抗短路能力大大增强，高压线圈1102采用分段圆筒式结构，且绕组11整体通过环氧树脂固体绝缘层包封，使绕组11与树脂绝缘层形成一个完整的钢体，提高了机械强度及耐受短路的能力以及耐压强度，绕组11整体通过环氧树脂固体绝缘层包封，因而不仅潮气难于入侵，而且也完全阻断了导体被各种有害气体和腐蚀性化学成份侵害的可能，因而提高了其防潮和防污性能。

如图1所示，每组绕组11外均包封有壳体112，所述壳体112上均设有用于引出引线的出线端子，壳体112对绕组做进一步的安全保护，在本发明此实施方式中，壳体112采用不锈钢或铝合金材料制成。采用不锈钢制成的壳体112的防护等级达到IP20，采用铝合金材料制成的壳体112的防护等级达到IP23，IP20外壳可防止直径大于12mm的固体异物进入，IP23外壳更兼具防止与垂直线60°角以内的水滴流入，因此适用于户外运行。

作为优选的，如图1及图3至图5所示，在本发明此实施方式中，上夹件12及下夹件13分别为一整体式中空三角形型钢结构，如图1所示，整体式中空三角形型钢结构的顶角分别位于三个绕组11上方，因此，此结构中的上夹件12及下夹件13采用整体式结构，保护整个立体卷铁芯在制造、运输过程中不受外力，可有效压紧和支撑绕组，提高变压器突发短路时抗轴向电动力的能力。另外，作为进一步优选的，如图3至图5所示，在本发明此实施方式中，下夹件13为截面成“U”形的中空三角形型钢结构，下夹件13上表面镂空，下夹件13内设有上吹式冷却风机15，如图3所示，在本发明此实施方式中，下夹件13“U”形中部设有空腔131，如图4及图5所示，空腔131内设置上述上吹式冷却风机15，上吹式冷却风机15的风口向上，沿绕组11轴线方向吹风冷却。如图4所示，在本发明此实施方式中，设有三个上吹式冷却风机15，三个上吹式冷却风机15分别设于三角形状的下夹件13三边空腔131内，因此，使上吹式冷却风机15设于绕组11正下方，从绕组11正下方沿绕组轴向竖直向上吹风，为变压器强制冷却，避免三个风机对吹产生窝风显现，从而提高了散热性能。

作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，上夹件12、下夹件13及变压器底座，表面均涂设防蚀保护层，作为优选的，防蚀保护层采用丙烯酸类聚合物对上夹件12、下夹件13及变压器底座进行缓蚀阻垢处理。

如图1所示，绕组11夹设于上夹件12及下夹件13之间，上夹件12及下夹件13通过螺栓固定，夹紧绕组11。上夹件12与绕组11上端面之间设有若干垫块，下夹件13与立体卷铁芯10及变压器底座之间分别垫有橡胶衬垫，以减轻变压器在运行时的噪音，通过上夹件12及下夹件13的收紧，及若干垫块将绕组11牢牢固定，防止绕组11在上下、左右方向移动，以使立体卷铁芯10及绕组11尽量不受到外界机械应力的影响。

如图1所示，上夹件12两侧分别设有高压绝缘子121和低压绝缘子122，绕组11出线经联结组别Dyn11连接后从出线端子引出，从出线端子引出的高压线圈的高压引线与高压绝缘子121连接，低压线圈引出的低压引线与低压绝缘子122连接，方便用户接线，高压引线及低压引线均通过绝缘管包裹。在高压侧还设有高压绕组的分接头1211，如图1所示，高压绕组的分接头1211位于绕组11侧部。

作为本发明另一个发明点，如图6所示，本发明提供的一种立体卷铁芯树脂绝缘干式变压器，绕组11内设置若干用于散热的环形轴身散热风道111，如图6所示，散热风道111沿绕组11轴向设置，位于线圈之间，包封于绕组11内，作为优选的的，散热风道111内通过多片散热翅片1111支撑，散热翅片1111沿绕组11轴向设置，均匀分布，且两侧分别与散热风道111内壁连接，散热风道111的设置可提高变压器的散热性能，同时散热翅片1111的设置可进一步提高变压器的散热性能，作为进一步优选的，相邻两环散热风道111内的散热翅片1111交错设置，不在同一平面内，由此，相邻两环所述散热风道111内的所述散热翅片1111交错设置，继而使散热通道交错设置，便于热量扩散，提高了散热性能。作为更进一步优选的，如图6所示，每个散热翅片1111上连接若干散热支片1112，散热支片1112沿绕组11轴向设置，且与散热翅片1111垂直，在此结构中，在散热翅片1111上进一步设置散热支片1112便于热量从散热支片1112传递传递，提高了散热性能。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。