初级线圈和用于制造初级线圈的方法与流程

本发明涉及适于在变压器中使用的初级线圈以及用于制造适于在变压器中使用的初级线圈的方法。

背景技术：

1、现有技术的中压变压器是在环氧树脂中铸造，通常被填充有二氧化硅或氧化铝填料。变压器的绕组包括聚合物材料的夹层绝缘箔，或聚合物和纸的组合。具有矿物填料的环氧树脂不能完全穿透夹层绝缘，这通常导致部分放电。本发明允许显著地增强中压变压器的性能和可靠性、减少装置内部和外部的局部放电活动，同时通过引入变压器表面的防触摸特征而附加地增强操作安全性。相对于现有技术的中压变压器，本发明可以同时降低报废成本和报废率。

2、在现有技术中，pet(mylar、dpf或tvt)的环氧树脂浇注干式中压变压器片用作初级绕组的夹层支撑材料。然后将绕组与芯体一起放置于模具中，并通过apg(自动压力凝胶化)工艺在二氧化硅填充的环氧树脂中浇铸。二氧化硅有助于减少环氧树脂中的热收缩和机械应力，并且还改善了环氧树脂的导热性。然而，二氧化硅填充的环氧树脂的粘度太高以至于不能完全穿透到初级绕组的夹层。实际上，二氧化硅填充的环氧树脂仅穿透绝缘材料片的外边缘，直到其到达绕组层的边缘，如图1所示，图1中干式中压变压器初级绕组的横截面－二氧化硅填充的环氧树脂pa1仅穿透用作夹层绝缘的dpf pa2的外边缘pa3。

3、这种方案可能导致在常规测试期间检测到的高的部分放电活性的增加，这可能潜在地使整个单元在生产过程结束时不合格、导致相对高的生产报废率和报废成本。使树脂完全穿透绕组具有明确的优点，因为由于显著降低的局部放电活动，降低了常规测试失败的风险并延长了中压装置的使用时间。

4、文献ru2107350c1涉及电气工程，尤其涉及具有浇注环氧树脂绝缘件的高压变压器。根据该发明，公开了一种铸造变压器，其包括具有磁路的模制绝缘套管、具有低压和高压挡屏的高压和低压绕组，其特征在于，它具有外部模制绝缘壳体、公共接地挡屏、位于铸造绝缘壳体中的公共接地挡屏内部的高压输入、位于铸造绝缘壳体的外表面上的由半导体材料制成的第二接地挡屏，其与后者一致并且具有变压器高度的0.6-0.7倍的高度。

5、文献cn104992829a涉及一种低局部放电长寿命半封闭铸造型电压互感器的生产工艺。生产工艺包括涂漆、次级线圈的缠绕、绝缘、初级线圈的缠绕、粘合、测试、铸模填充、干燥、混合物成分的铸造、铸造、固化、铸模移除、涂漆和组装。根据低局部放电长寿命半封闭浇铸型电压互感器的生产工艺，在浇铸混合物的固化过程中采用了步进式温度固化工艺，提高了浇铸体的固化度，使浇铸混合物更充分地固化，降低了产品开裂的可能性，提高了生产的电压互感器的成品率，极大地提高了浇铸体的绝缘强度，电压互感器的局部放电量达到国家标准<＝20pc，整个变压器的使用寿命大大扩展，并且提高了变压器的安全性能。

6、文献cn204927013u涉及一种新型浇注式变压器绝缘装置。利用浇入模具的环氧树脂、硅粉混合物绝缘骨架替代传统的初级绕组骨架，取出而成为主绝缘，提高了工作效率，提高了局部放电效果。绝缘骨架两端台阶及表面喷砂处理，有效地提高了与互感体成品铸件材料的接触面积及结合强度。

7、文献ep2075806a1公开了一种干式树脂绝缘变压器，其包括彼此同轴布置的至少一个初级绕组和一个次级绕组，其中次级绕组位于初级绕组的内部，多个绕组被共同封装在具有圆柱形环形状的绝缘树脂主体中，其中树脂主体的外圆柱形表面被第一金属挡屏覆盖，该第一金属挡屏为分裂圆柱体形的形式，电接地并由结合在绝缘主体的树脂中的金属屏蔽形成，并由上和下向内折叠的边缘和两个向外折叠的轴向并列边缘来加强，而第二接地挡屏由缠绕在次级绕组的外圆柱形表面周围的金属屏蔽形成。

技术实现思路

1、本发明描述了一种新概念的中压变压器，其基于浸渍有低粘度环氧树脂的pet无纺夹层绝缘，具有嵌入在绕组的环氧树脂浇注结构内的附加接地屏蔽。包括附加绝缘层和接地屏蔽的变压器的绕组在没有芯体的情况下浇注在环氧树脂中。当预制绕组的外表面处于地电位时，消除了绕组和接地芯体之间的电场。此外，如果在hv端子处使用屏蔽电缆终端，则嵌入式接地屏蔽增加了防触摸特征，以提高操作的安全性。具有嵌入式接地屏蔽的中压变压器的几个概念演示成功通过1分钟。ac工频测试以及局部放电测试和li测试证实了环氧树脂浸渍pet无纺基底溶液的技术可行性。

2、在本
技术实现要素：
中，提出了一种方案，其中利用可浸渍的pet无纺物来代替pet夹层缠绕支撑材料。此外，在hv线圈的顶部上缠绕数层相同的无纺材料，从而提供到地的足够厚度的绝缘距离。最后，在卷绕结构上形成接地屏蔽，接地屏蔽由半导体皱纹纸、无纺材料、或其它可浸渍的导电材料制成。

3、具有外部接地(gnd)屏蔽的整个线圈结构能够用低粘度浸渍树脂无空隙地浸渍，这消除了中压变压器中pd的问题。此外，由于外部gnd屏蔽，所有电场均被限制在铸件内，使得单元防触摸，并且由于铸件和芯体之间不需要绝缘，使得可以减小芯体的尺寸。变压器的模块化设计使得可以在组装整个变压器单元之前分别测试每个初级线圈模块。这很显著地降低了设备的报废成本。

技术特征：

1.一种适于在变压器中使用的初级线圈，包括初级绕组线轴(4)，初级绕组(5)的层和夹层绝缘材料的至少一层，优选固定数目的1到3层，被交替缠绕在所述初级绕组线轴(4)上，其中所述夹层绝缘材料和所述初级绕组(5)利用环氧树脂(11)浸渍，其中所述夹层绝缘材料是无纺材料或皱纹纸。

2.根据权利要求1所述的初级线圈，其特征在于，所述夹层绝缘材料是由聚对苯二甲酸乙二醇酯pet制成的无纺织物。

3.根据前述权利要求中任一项所述的初级线圈，其特征在于，所述初级线圈包括在所述初级绕组(5)的最外层上的、所述夹层绝缘材料的至少一层和高压屏蔽(2)，并且其中在所述高压屏蔽(2)的顶部上存在所述夹层绝缘材料的至少一层和接地屏蔽(3)。

4.根据权利要求3所述的初级线圈，其特征在于，所述高压屏蔽(2)由半导体纸片或半导体纸带、或半导体无纺片或半导体无纺带、或半导体泡沫制成。

5.一种变压器，包括芯体、初级绕组(5)和次级绕组(7)，其中所述初级绕组(5)是以根据权利要求1至4中任一项所述的初级线圈的形式。

6.根据权利要求6所述的变压器，其特征在于，所述变压器包括壳体(9)，其中优选地，所述壳体(9)由介电材料制成和/或被接地。

7.一种用于制造适于在变压器中使用的初级线圈的方法，所述方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，一旦利用所述低粘度环氧树脂(11)填充所述模具，压力应当在1毫巴与1巴之间被循环改变。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述干燥步骤优选地在60℃甚至更优选地在真空中进行1小时。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，在所述最后的绕组层已经被缠绕后并且在将所述初级线圈装配到所述模具中的步骤前，执行在顶部缠绕所述夹层绝缘材料的至少一层的步骤，之后执行缠绕高压屏蔽(2)的步骤，其中优选地，所述高压屏蔽(2)由半导体纸带制成，之后在所述高压屏蔽(2)的顶部执行缠绕所述夹层绝缘材料的至少一层的步骤，并且之后执行缠绕接地屏蔽(3)的步骤。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述夹层绝缘材料在缠绕期间优选地在约220℃被热焊接。

技术总结
本发明涉及适于在变压器中使用的初级线圈以及用于制造适于在变压器中使用的初级线圈的方法。适于在变压器中使用的初级线圈，包括初级绕组线轴(4)，初级绕组(5)的层和夹层绝缘材料的至少一层，优选地固定数目的1到3层，被交替缠绕在初级绕组线轴(4)上，其中夹层绝缘材料和初级绕组(5)利用环氧树脂(11)浸渍，其中夹层绝缘材料是无纺材料或皱纹纸。

技术研发人员：延杰伊·巴纳什奇克,亚当·安什扎克,沃伊切赫·皮亚塞基,沃伊切赫·维索茨基,巴特洛梅杰·亚当兹克
受保护的技术使用者：ABB瑞士股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12