一种变压器的制作方法

本实用新型属于电力变压器技术领域，尤其是涉及一种110kV油浸电力变压器。

背景技术：

随着我国的经济发展，用电量急剧增加，同时，人们对低碳环保的健康生活提出了更高的要求。变压器作为电力行业的重要设备，降低变压器的损耗可以直接减少电力输送过程中的能源损失，提高电力能源的输送效率，为电力系统的减排提供保证。为此我们需要对电力变压器的损耗，特别是负载损耗进行研究。

通过对多台110kV电力变压器产品的负载损耗值计算值与产品的试验值对比，有些结构产品负载损耗实测值与计算值差别较大。经分析认为，其中变压器线圈的横向涡流损耗是其损耗增大的一个因素。为了探寻这其中的原因，有必要针对变压器漏磁进行计算，进一步计算变压器线圈的横向涡流损耗并进行分析，找出引起变压器线圈横向涡流损耗增大与横向漏磁、横向漏磁与变压器相关结构的关系，并通过改进相关结构，降低变压器线圈的横向涡流损耗，进而降低变压器的负载损耗。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种变压器，实现对线圈横向漏磁的控制，进而减小线圈横向涡流的损耗。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种变压器，包括高压线绕组、低压线绕组、铁芯、油箱、低压开关组 件和高压开关组件；

所述高压线绕组、低压线绕组和铁芯位于所述油箱内，且所述高压线绕组的两端伸出所述油箱与所述高压开关组件连接，低压线绕组的两端伸出所述油箱与所述低压开关组件连接；

所述高压线绕组和低压线绕组的线圈内均采用扁而宽的导线环绕而成，线圈端部均采用高而窄的导线连接，且所述扁而宽的导线的扁平面与该高压线绕组和低压线绕组的线圈径向垂直，所述高而窄的导线沿该高压线绕组和低压线绕组的线圈轴向分布，且其窄平面与该高压线绕组和低压线绕组的线圈径向垂直；

所述铁芯有两组，分别设在所述高压线绕组和低压线绕组内。

进一步的，所述油箱的箱壁上装设有夹件磁屏蔽。

进一步的，所述高压开关组件包括高压开关、保护箱、线绳和拨动拉杆；

所述高压开关位于所述保护箱内，所述拨动拉杆位于所述保护箱外，所述拨动拉杆可翻折安装；

所述高压开关包括开关拨动杆和底座，所述开关拨动杆可翻折固定在所述底座上，该开关拨动杆与底座之间的打开与闭合控制高压线绕组的断电与通电；

所述线绳穿过所述保护箱，一端位于所述保护箱内与所述开关拨动杆的拨动端固定连接，另一端位于所述保护箱外与所述拨动拉杆的拨动端固定连接，且拨动拉杆向外拨动时由线绳带动开关拨动杆打开。

进一步的，所述保护箱为前端开口且设有门结构的长方体状箱体，该门结构上设有电子锁机构，所述电子锁机构包括电子锁体、控制器、电池和指纹识别器，所述电池分别与所述电子锁体、控制器和指纹识别器信号连接， 所述控制器分别与所述电子锁体和指纹识别器信号连接。

进一步的，所述高压开关通过开关支架固定在所述保护箱内，所述开关支架的上端为倾斜平面，所述高压开关的底座倾斜固定在所述倾斜平面上；

所述保护箱上与所述高压开关的开关拨动杆相对的侧壁上开设有一线孔，所述线绳由该线孔穿出所述保护箱。

进一步的，所述油箱包括底壳和顶板，所述顶板密封且可拆卸固定在所述底壳的上端开口处，所述高压线绕组、低压线绕组和铁芯均固定在所述顶板上。

进一步的，所述变压器还包括变压器支撑架，所述变压器支撑架包括底板、支撑立柱、支撑横梁、加固横梁、支撑顶梁、升降支撑板和升降机构；

所述底板呈矩形，所述支撑立柱有四根，呈矩形分布竖直固定在所述底板上表面的四个角上，该支撑立柱的内侧设有滑行凹槽；

所述加固横梁有四根，水平固定在每两相邻支撑立柱之间，且该四根加固横梁位于同一水平面；

所述支撑顶梁有四根，水平固定在每两相邻支撑立柱之间，且该四根支撑顶梁位于同一水平面，该支撑顶梁与所述顶板固定连接；

所述升降机构位于所述底板上表面的中心，所述升降支撑板水平固定在所述升降机构的升降轴的上端；

所述支撑横梁至少两根，均匀且可拆卸固定在两相对加固横梁之间。

相对于现有技术，本实用新型所述的变压器具有以下优势：

(1)本实用新型所述的变压器，通过采用扁而宽的导线环绕线圈，相应增加了高压线绕组和低压线绕组的线圈电抗高度，减小了线圈的幅向，实现了对线圈总体尺寸的控制，同时在线圈端部采用轴向组合线以及在油箱箱 壁上装设磁屏蔽，有效控制了变压器的横向涡流损耗，进而有效降低了变压器的总负载损耗。

(2)本实用新型所述的变压器，其高压开关的设置，实现了高压开关断开的无限制操作以及闭合的权限设置操作，保证了高压开关通电时周边环境的安全性。

(3)本实用新型所述的变压器，其变压器支撑架的设置，实现了平时变压器的支撑固定，以及变压器检修时，油箱的自动下降，使得高压线绕组、低压线绕组和电芯等待检修器件悬挂在顶板上，方便了工作人员的检修。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的变压器检修状态下的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的变压器结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的变压器俯视图；

图4为本实用新型实施例所述的高压开关组件结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的电子锁机构原理图；

图6为产品1漏磁场分布图；

图7为产品2漏磁场分布图；

图8为产品3漏磁场分布图；

图9为产品4漏磁场分布图；

图10为产品3有磁屏蔽的漏磁场分布图；

图11为产品3无磁屏蔽的漏磁场分布图。

附图标记说明：

1-高压线绕组；2-低压线绕组；3-铁芯；4-油箱；41-底壳；42-顶板；5-低压开关组件；6-高压开关组件；61-高压开关；611-底座；612-开关拨动杆；62-保护箱；621-电子锁机构；6211-电子锁体；6212-控制器；6213-电池；6214-指纹识别器；622-线孔；63-线绳；64-拨动拉杆；7-变压器支撑架；71-底板；72-支撑立柱；721-滑行凹槽；73-加固横梁；74-支撑顶梁；75-升降支撑板；76-升降机构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接； 可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至5所示，本实用新型包括高压线绕组1、低压线绕组2、铁芯3、油箱4、低压开关组件5和高压开关组件6；

高压线绕组1、低压线绕组2和铁芯3位于油箱4内，且高压线绕组1的两端伸出油箱4与高压开关组件6连接，低压线绕组2的两端伸出油箱4与低压开关组件5连接；

高压线绕组1和低压线绕组2的线圈内均采用扁而宽的导线环绕，线圈端部均采用高而窄的导线连接，且扁而宽的导线的扁平面与该高压线绕组1和低压线绕组2的线圈径向垂直，高而窄的导线沿该高压线绕组1和低压线绕组2的线圈轴向分布，且其窄平面与该高压线绕组1和低压线绕组2的线圈径向垂直；

铁芯3有两组，分别设在高压线绕组1和低压线绕组2内。

油箱4的箱壁上装设有夹件磁屏蔽。

110kV电力变压器的负载损耗包括绕组线圈的直流电阻损耗、油箱及铁心结构件的结构损耗、绕组线圈的纵向涡流损耗、绕组线圈横向涡流损耗等。在传统110kV电力变压器设计时，只计算包含在负载损耗中的绕组线圈纵向涡流损耗，并且绕组线圈的纵向涡流损耗用电磁场分布计算的结果与传统工程计算结果比较接近。但负载损耗中的另一部分绕组线圈横向涡流损耗没有进行单独地计算，而将它与油箱及其它结构件的结构损耗一起构成变压器的杂散损耗，此部分损耗以工程系数的形式表示。不同变压器的结构会引起不同的绕组线圈横向涡流损耗，进而造成起变压器负载损耗实测值与计算值有 出入。

为了进一步降低绕组线圈的横向涡流损耗，提高负载损耗计算精度，将相应结构的变压器建立模型，通过有限元分析软件对变压器产品的漏磁进行分析，根据漏磁情况，确定变压器绕组线圈的横向涡流损耗，通过不同变压器结构的分析对比，确定变压器绕组线圈横向涡流损耗变化的趋势。

如表1所示为阻抗较小，型号及阻抗相同，绕组线圈几何尺寸不同的两台变压器损耗分析数据：

表1产品结构及计算数据对比

由表1中可以看出，产品1比产品2绕组线圈总的横向涡流损耗增大将近4kw，而绕组线圈的结构数据是：产品2的高压线绕组线圈线饼数92远大于产品1的高压线绕组圈线饼数66，产品2绕组线圈的电抗高度大于产品1的电抗高度。

两台变压器的漏磁场分布图分别见图6和图7。由于绕组线圈的结构数据不同引起了绕组线圈横向漏磁场分布的不同，见图6和图7椭圆部分的标示。特别是针对高压线绕组线圈，产品1在绕组线圈高度上下各四分之一处就发生较明显的磁力线弯曲，而产品2在绕组线圈高度上下各八分之一处才发生较明显的磁力线弯曲，并且磁力线弯曲的条数有较明显的差别。也就是说，产品1有较多线饼穿越了横向漏磁，而产品2有较少的线饼穿越了横向漏磁。因此，产品1绕组线圈的横向涡流损耗较产品2有增大的趋势。

根据绕组线圈涡流损耗计算公式：

σ——电导率

ω——角频率

B_r——横向或轴向漏磁

h——横向或轴向上的导线尺寸

绕组线圈的横向涡流损耗不但与横向漏磁有关，还与绕组线圈导线的横向尺寸有关。当相对于横向漏磁的绕组线圈导线的横向尺寸减小并且导线的截面积不变时，绕组线圈的端部横向涡流损耗有减小的趋势。

如表2所示为大阻抗且设有磁屏蔽的变压器损耗分析数据：

表2产品结构及计算数据

从表2中可以看出，当阻抗增大后，特别是高压线绕组线圈线饼数较少(即电抗高度较小)时，绕组线圈的横向涡流损耗较大。这其中原因分析如下：

H——漏磁场强度

L——漏电感

x＝2πωL (3)

x——阻抗

首先，根据公式(2)及公式(3)可以看出，当变压器的阻抗增大时， 变压器的总漏磁增大。产品3阻抗较产品4阻抗大，所以，产品3总漏磁大。

其次，两台产品的漏磁分布图分别见图8和图9，可以看出，产品3阻抗增大后，并且高压线饼数较少时，绕组线圈的端部发生横向漏磁处明显向绕组线圈的中部移动，造成了绕组线圈由于横向漏磁产生横向涡流损耗的绕组线圈部分增多。

故此，产品3绕组线圈，特别是高压线绕组线圈不但通过横向漏磁的部分相对较多，而且漏磁密较大，根据公式(1)，可以得出表2中产品3较产品4横向涡流损耗大的结论。

在工程产品设计中，常常为了减小油箱壁中由于漏磁产生的涡流损耗(即附加损耗)而在油箱壁上装设磁屏蔽，这样绕组线圈中横向漏磁会发生变化，特别是阻抗相对较大的产品，其详细数据如表3所示：

表3试制产品结构及损耗数据

表3中变压器有磁屏蔽的漏磁场分布图见图10，无磁屏蔽的漏磁场分布图见图11。从图中磁场的分布可以看出，当装设变压器油箱磁屏蔽后，特别是高压线绕组线圈端部的横向漏磁明显增多，并且在绕组线圈高度方向上磁力线弯曲处向线圈的中部偏移。

这样，虽然装设油箱磁屏蔽后，油箱壁中的漏磁产生的杂散损耗减少了， 但是绕组线圈中由于横向漏磁的影响而产生的横向涡流损耗会明显的增大。为了消减绕组线圈中的横向漏磁影响，改变绕组线圈端部漏磁的分布，应该在变压器铁心的上下夹件的肢板上装设夹件磁屏蔽，使绕组线圈端部磁力线尽量不发生弯曲，从而减少绕组线圈中的横向涡流损耗。

在变压器工程设计中，通常是将变压器绕组线圈分成几个大的区来进行安匝平衡的计算。但实际上，变压器的安匝存在着不平衡。当变压器的安匝不平衡时，同样在轴向上引起磁力线的弯曲，在绕组线圈中便有横向漏磁而产生横向涡流损耗。为此在绕组线圈安匝平衡计算中，利用现有的计算机技术，尽可能地将绕组线圈安匝分区细化，并进行安匝平衡计算。

综上所述，在线绕组圈总体尺寸上控制，增加高压线绕组和低压线绕组的线圈电抗高度，相应减小线圈幅向；在线圈端部采用较小线规高度，考虑使用轴向组合线；在油箱箱壁上设置磁屏蔽，当阻抗较大时装设夹件磁屏蔽；安匝平衡细化处理，尽量在线圈高度的每一部分都能保证安匝平衡，能够有效控制变压器的横向涡流损耗，进而有效降低变压器的总负载损耗。

如图4所示，本实用新型中的高压开关组件6包括高压开关61、保护箱62、线绳63和拨动拉杆64；

高压开关61位于保护箱62内，拨动拉杆64位于保护箱62外，拨动拉杆64可翻折安装；

高压开关61包括开关拨动杆612和底座611，开关拨动杆612可翻折固定在底座611上，该开关拨动杆612与底座611之间的打开与闭合控制高压线绕组1的断电与通电；

线绳63穿过保护箱62，一端位于保护箱62内与开关拨动杆612的拨动端固定连接，另一端位于保护箱62外与拨动拉杆64的拨动端固定连接，且拨动拉杆64向外拨动时由线绳63带动开关拨动杆612打开。

保护箱62为前端开口且设有门结构的长方体状箱体，该门结构上设有电子锁机构621，电子锁机构621包括电子锁体6211、控制器6212、电池6213和指纹识别器6214，电池6213分别与电子锁体6211、控制器6212和指纹识别器6214信号连接，控制器6212分别与电子锁体6211和指纹识别器6214信号连接。

高压开关61通过开关支架65固定在保护箱62内，开关支架65的上端为倾斜平面，高压开关61的底座611倾斜固定在倾斜平面上；

保护箱62上与高压开关61的开关拨动杆612相对的侧壁上开设有一线孔622，线绳63由该线孔622穿出保护箱62。

当变压器发生事故或其他地方事故需要紧急断电时，可以向外拨动拨动拉杆64，拨动拉杆64通过线绳63带动高压开关的开关拨动杆与底座打开，高压线绕组断电，然后断开低压开关组件，避免变压器内的高压损害，也避免在故障情况下高压电的持续工作对变压器造成损害，也发生危险；

而线绳的柔软特性避免了高压开关的无限制性连通；

当需要连通高压电时，就需要特定工作人员在检查完毕环境中无潜在危险存在时，向指纹识别模块输入指纹信息，指纹信息由控制器判断权限，并控制电子锁体打开，保护箱打开，实现高压开关的连通。

油箱4包括底壳41和顶板42，顶板42密封且可拆卸固定在底壳41的上端开口处，高压线绕组1、低压线绕组2和铁芯3均固定在顶板42上。

变压器还包括变压器支撑架7，变压器支撑架7包括底板71、支撑立柱72、支撑横梁、加固横梁73、支撑顶梁74、升降支撑板75和升降机构76；

底板71呈矩形，支撑立柱72有四根，呈矩形分布竖直固定在底板71上表面的四个角上，该支撑立柱72的内侧设有滑行凹槽721；

加固横梁73有四根，水平固定在每两相邻支撑立柱72之间，且该四根加固横梁73位于同一水平面；

支撑顶梁74有四根，水平固定在每两相邻支撑立柱72之间，且该四根支撑顶梁74位于同一水平面，该支撑顶梁74与顶板42固定连接；

升降机构76位于底板71上表面的中心，升降支撑板75水平固定在升降机构76的升降轴的上端；

支撑横梁至少两根，均匀且可拆卸固定在两相对加固横梁73之间。

正常情况下，升降机构76处于伸出状态使得升降支撑板75支撑油箱4后，将支撑横梁固定安装在两相对加固横梁73之间，此时该支撑横梁的上端面恰好与升降支撑板75的下底面接触，使得支撑横梁处于支撑状态；

当需要检修时，将支撑横梁拆下，然后分离底壳41和顶板42，升降机构76带动升降支撑板75和底壳41下降，使得顶板42及固定在顶板42上的高压线绕组1、低压线绕组2和铁芯3等组件露出，方便了工作人员的检修。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。