一种油浸式串联电抗器及变压器的制作方法

1.本发明涉及变压器技术领域，特别是涉及一种油浸式串联电抗器及变压器。


背景技术：

2.电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场，所以所有能载流的电导体都有一般意义上的感性。然而通电长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，因此实际的电抗器是导线绕成螺线管形式，称空心电抗器；有时为了让这只螺线管具有更大的电感，便在螺线管中插入铁心，称铁心电抗器。电抗分为感抗和容抗，比较科学的归类是感抗器(电感器)和容抗器(电容器)统称为电抗器，然而由于过去先有了电感器，并且被称为电抗器，所以现在人们所说的电容器就是容抗器，而电抗器专指电感器。按结构及冷却介质、按接法、按功能、按用途进行分类。按结构及冷却介质：分为空心式、铁心式、干式、油浸式等，例如：干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器、夹持式干式空心电抗器、绕包式干式空心电抗器、水泥电抗器等。
3.高阻抗变压器指短路电压百分数超过同一电压等级、同一容量的国家标准规定的百分值的变压器，高阻抗变压器的主要结构有小匝电势大主空道式、分裂绕组式、低压绕组串联电抗器式及高压绕组内置式四种方式。低压绕组串联电抗器式是利用低阻抗的变压器在低压侧绕组串联电抗器的方法来实现增大高低、中低阻抗的目的。串联电抗器通常为空心电抗器，仅与变压器低压侧相联，在加大高低、中低阻抗的同时，高中阻抗仍为普通阻抗，从而满足高阻抗的要求。
4.在低压绕串联电抗器式中，通过串联电抗器的电流等于低压侧绕组的相电流，由于低压绕组的电压等级低而电流大，以致串联电抗器绕组往往需要多根并绕。电抗器采用连续式绕组存在使得线饼的散热不好，热点温升较高，容易引起绕组局部过热的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对电抗器采用连续式绕组存在使得线饼的散热不好，热点温升较高，容易引起绕组局部过热的问题，提供一种改善上述缺陷的油浸式串联电抗器及变压器。
6.一种油浸式串联电抗器，所述油浸式串联电抗器包括：
7.绝缘组件；
8.导线组，由多个支路绕组并联而成，所述多个支路绕组沿第一方向间隔布设在所述绝缘组件上，相邻两个所述支路绕组之间具有第一间隙以形成轴向油道；在相邻两个支路绕组之间的第一间隙便形成了用于冷却支路绕组的轴向油道，通过轴线油道可以使得各个支路绕组具有更多的散热面积，从而提升各个支路绕组的散热效果，降低了各个支路绕组的热点温升。
9.其中，每一支路绕组均包括多个串联的线圈，所述多个线圈均沿与所述第一方向垂直的第二方向套设于所述绝缘组件上，相邻两个所述线圈之间具有第二间隙以形成辐向
油道。通过辐向油道配合轴向油道可以使得变压器油能够充分在油浸式串联电抗器中流动，使得每一线圈均具有更多的散热面积，进一步地提升各个支路绕组的散热效果，降低了各个支路绕组的热点温升。
10.在其中一个实施例中，所述导线组包括四个所述支路绕组，且经过每一所述支路绕组的电流相同。每个支路绕组的匝数分别为n1、n2、n3、n，通过调整每个支路绕组的匝数n1、n2、n3、n4，从而保证各支路绕组的电流基本一致，使得各个支路绕组所处的磁场相同，进而每个支路绕组所感应出的电压也相同。如此，即使各个支路绕组之间存在间隙，每个支路绕组也不会产生环流，也不会产生环流损耗。
11.在其中一个实施例中，每一所述支路绕组通过一根换位导线绕设而成。通过换位导线可以使得每一支路绕组上的导线长度一样，如此可以保证四个支路绕组中的每一个支路绕组的阻抗也一样，使得每个支路绕组中的电流均等或接近均等。如此，可以大幅降低每一支路绕组的负载损耗，降低支路绕组的热点温升，提升绕组机械强度，使结构更加紧凑，并且线圈加工更加简便。
12.在其中一个实施例中，所述轴向油道沿所述第一方向的宽度为6mm。
13.在其中一个实施例中，所述辐向油道沿所述第二方向的宽度大于4mm。
14.在其中一个实施例中，所述绝缘组件包括绝缘筒和安装于所述绝缘筒上的多个撑条，全部所述撑条沿所述绝缘筒的周向布设，每一所述支路绕组均绕设于所述撑条上。
15.在其中一个实施例中，所述撑条的厚度为6mm。
16.在其中一个实施例中，所述绝缘筒的厚度为5mm。
17.一种变压器，包括如上任一项所述的油浸式串联电抗器。
18.在其中一个实施例中，所述变压器为植物油油浸式变压器。
19.上述油浸式串联电抗器，通过在相邻两个支路绕组之间设置轴向油道，并且每一支路绕组的每一相邻线圈之间设置有辐向油道，通过轴向油道和辐向油道相互配合，使得每一线圈均具有更多的散热面积，进一步地提升各个支路绕组的散热效果，降低了各个支路绕组的热点温升。较传统的串联电抗器，每一线圈的散热更好，热点温升更低，减少了绕组局部过热问题的产生。
20.上述变压器，将植物油作为变压器油，具有一定的优势，植物油可再生，对环境污染小，可降解，替代矿物油是很好的选择。而植物油油浸式变压器搭配上述实施例中的油浸式串联电抗器，通过油浸式串联电抗器中的辐向油道配合轴向油道，使得即使是运动粘度大的植物油也能够在各个支路绕组内流动，也能具有良好的散热效果。也就是说，通过上述实施例中的油浸式串联电抗器，解决了传统植物油油浸式变压器因植物油运动粘度大导致绕组散热效果差的问题。
附图说明
21.图1为本发明一实施例中油浸式串联电抗器的结构示意图；
22.图2为图1中油浸式串联电抗器的剖视图。
23.绝缘组件10；绝缘筒11；撑条12；
24.导线组20；支路绕组21；轴向油道22。
具体实施方式
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.参阅图1和图2，图1示出了本发明一实施例中的油浸式串联电抗器的结构示意图，图2为图1中油浸式串联电抗器的剖视图。
32.本发明一实施例提供的一种油浸式串联电抗器，包括：绝缘组件10和导线组20。串联传感器通常为空心电抗器，而空心电抗器在理论上就是电感线圈，根据电流大小采用多根导线并联，绕成螺旋线圈。
33.绝缘组件10用于导线缠绕，使其绕成螺旋线圈。多根导线并联形成导线组20，每一根导线绕设在绝缘组件10上形成一组螺旋的支路绕组21，多根导线形成的多个支路绕组21并沿第一方向间隔布设在绝缘组件10上。也就是说，每个支路绕组21形成的螺旋半径不同，从而使得相邻两个支路绕组21之间形成有第一间隙，该第一间隙可以用于变压器的变压器油经过。如此，在相邻两个支路绕组21之间的第一间隙便形成了用于冷却支路绕组21的轴
向油道22，通过轴线油道可以使得各个支路绕组21具有更多的散热面积，从而提升各个支路绕组21的散热效果，降低了各个支路绕组21的热点温升。
34.进一步地，每一支路绕组21均包括多个串联的线圈，多个串联的线圈组成螺旋的支路绕组21，多个线圈均沿与第一方向垂直的第二方向套设于绝缘组件10上，相邻两个线圈之间具有第二间隙以形成辐向油道。也就是说，相邻两个线圈之间通过第二间隙相互隔开，变压器的变压器油便可以通过第二间隙形成的辐向油道对线圈进行散热。如此，通过辐向油道配合轴向油道22可以使得变压器油能够充分在油浸式串联电抗器中流动，使得每一线圈均具有更多的散热面积，进一步地提升各个支路绕组21的散热效果，降低了各个支路绕组21的热点温升。
35.上述油浸式串联电抗器，通过在相邻两个支路绕组21之间设置轴向油道22，并且每一支路绕组21的每一相邻线圈之间设置有辐向油道，通过轴向油道22和辐向油道相互配合，使得每一线圈均具有更多的散热面积，进一步地提升各个支路绕组21的散热效果，降低了各个支路绕组21的热点温升。较传统的串联电抗器，每一线圈的散热更好，热点温升更低，减少了绕组局部过热问题的产生。
36.具体到图1的实施例中，第一方向为左右方向，第二方向为垂直纸面方向。
37.本发明的实施例中，导线组20包括四个支路绕组21，四个支路绕组21并联之后的阻抗值等于油浸式串联电抗器的总电阻值。四个支路绕组21中，经过每一支路绕组21的电流相同。具体地，每个支路绕组21的匝数分别为n1、n2、n3、n4，通过调整每个支路绕组21的匝数n1、n2、n3、n4，从而保证各支路绕组21的电流基本一致，使得各个支路绕组21所处的磁场相同，进而每个支路绕组21所感应出的电压也相同。如此，即使各个支路绕组21之间存在间隙，每个支路绕组21也不会产生环流，也不会产生环流损耗。
38.需要说明的是，支路绕组21的数量可以根据油浸式串联电抗器在实际使用过程中的需要进行选择，其数量并不局限于四个，在此不做限定。
39.在一些实施例中，每一支路绕组21通过一根换位导线绕设而成。换位导线是近年来在变压器生产领域中广泛应用的一种新材料。随着变压器容量的增加，绕组导线的截面积也必将按一定比例增大。但是，由于受电气损耗指标、导线生产工艺条件及用户使用条件等诸多因素的限制、不可能生产出特大截面的导线。于是人们考虑将多棵导线组合起来使用。但是由于绕制线圈时导线的内外侧弯曲半径不同造成了单根导线的长度不同，从而使每根导线的电损耗不同，产生的压降亦不相同。为解决这个问题，人们又考虑将这些组合起来的单根导线按一定的排列规律和节距进行相互的位置交换，从而使每棵单根导线在变压器中所处的总的技术环境相同。
40.如此，通过换位导线可以使得每一支路绕组21上的导线长度一样，如此可以保证四个支路绕组21中的每一个支路绕组21的阻抗也一样，使得每个支路绕组21中的电流均等或接近均等。如此，可以大幅降低每一支路绕组21的负载损耗，降低支路绕组21的热点温升，提升绕组机械强度，使结构更加紧凑，并且线圈加工更加简便。
41.本发明的实施例中，轴向油道22沿第一方向的宽度为6mm。在实际的使用过程中，第一方向为支路绕组21的辐向方向，轴向油道22的宽度会影响整个油浸式串联电抗器的绕组辐向，若轴向油道22的宽度过大，则会导致整个油浸式串联电抗器的绕组辐向过大，进而增加整个油浸式串联电抗器的绕组辐向变形的概率；若轴向油道22的宽度过小，则会使得
相邻两个支路绕组21之间的间隙过小，不利于支路绕组21的散热。如此，合适的轴向油道22的宽度可以在优化直线绕组散热的同时，尽可能地减小整个油浸式串联电抗器的绕组辐向以绕组辐向变形的概率，保证油浸式串联电抗器的绕组散热效果。
42.需要说明的是，轴向油道22的宽度可以根据油浸式串联电抗器在实际使用过程中的尺寸需要进行更改，轴向油道22的宽度并不局限于6mm，在此不做限定。
43.本发明的实施例中，辐向油道沿第二方向的宽度大于4mm。当相邻两个线圈之间的间隙大于4mm时，变压器的变压器油能很顺畅地经过相邻两个线圈之间，从而能够很好地与线圈进行热交换，将线圈的热量带走，再通过变压器的散热系统进行散热。如此，可以有效保证每一线圈的散热效果，进一步地提升各个支路绕组21的散热效果，降低了各个支路绕组21的热点温升。
44.本发明的实施例中，绝缘组件10包括绝缘筒11和安装于绝缘筒11上的多个撑条12，全部撑条12沿绝缘筒11的轴向布设，每一支路绕组21均绕设于撑条12上。绝缘筒11用于支路绕组21绕设形成螺旋线圈，撑条12用于支撑支路绕组21上的线圈。具体地，绝缘筒11采用厚度为5mm的硬质绝缘筒11，并在绝缘筒11的外侧粘有一定档位的厚撑条，厚撑条的意思是撑条12的厚度为6mm，撑条12上的档位数量与支路绕组21的数量对应，以满足支路绕组21的支撑需要。
45.需要说明的是，绝缘筒11的厚度以及撑条的厚度可以根据油浸式串联电抗器在实际使用过程中的尺寸需要进行更改，绝缘筒11的厚度以及撑条的厚度并不局限于5mm和6mm，在此不做限定。
46.本发明实施例还提供一种变压器，包括如上任一实施例中的油浸式串联电抗器。其中，变压器为油浸式变压器，油浸式变压器是以油作为变压器主要绝缘手段，并依靠油作冷却介质，是一种结构更合理、性能更优良的新型高性能变压器，相较于干式变压器，油浸式变压器的成本低，且由于变压器油的保护作用，油浸式变压器内工作的热量不易积累，便于变压器散热，同时其内部线圈等工作结构也不易在工作过程中因为高温氧化，使用成本也大大低于干式变压器。
47.在一些实施例中，变压器为植物油油浸式变压器。将植物油作为变压器油，具有一定的优势，植物油可再生，对环境污染小，可降解，替代矿物油是很好的选择。但是植物油作为绝缘介质也有它的一定的缺点，主要表现在运动粘度大。
48.而植物油油浸式变压器搭配上述实施例中的油浸式串联电抗器，通过油浸式串联电抗器中的辐向油道配合轴向油道22，使得即使是运动粘度大的植物油也能够在各个支路绕组21内流动，也能具有良好的散热效果。也就是说，通过上述实施例中的油浸式串联电抗器，解决了传统植物油油浸式变压器因植物油运动粘度大导致绕组散热效果差的问题。
49.上述油浸式变压器具有以下优点：
50.在相邻两个支路绕组21之间的第一间隙便形成了用于冷却支路绕组21的轴向油道22，通过轴线油道可以使得各个支路绕组21具有更多的散热面积，从而提升各个支路绕组21的散热效果，降低了各个支路绕组21的热点温升。
51.通过在相邻两个支路绕组21之间设置轴向油道22，并且每一支路绕组21的每一相邻线圈之间设置有辐向油道，通过轴向油道22和辐向油道相互配合，使得每一线圈均具有更多的散热面积，进一步地提升各个支路绕组21的散热效果，降低了各个支路绕组21的热
点温升。较传统的串联电抗器，每一线圈的散热更好，热点温升更低，减少了绕组局部过热问题的产生。
52.通过调整每个支路绕组21的匝数n1、n2、n3、n4，从而保证各支路绕组21的电流基本一致，使得各个支路绕组21所处的磁场相同，进而每个支路绕组21所感应出的电压也相同。如此，即使各个支路绕组21之间存在间隙，每个支路绕组21也不会产生环流，也不会产生环流损耗。
53.通过换位导线可以使得每一支路绕组21上的导线长度一样，如此可以保证四个支路绕组21中的每一个支路绕组21的阻抗也一样，使得每个支路绕组21中的电流均等或接近均等。如此，可以大幅降低每一支路绕组21的负载损耗，降低支路绕组21的热点温升，提升绕组机械强度，使结构更加紧凑，并且线圈加工更加简便。
54.上述变压器具有以下优点：
55.将植物油作为变压器油，具有一定的优势，植物油可再生，对环境污染小，可降解，替代矿物油是很好的选择。而植物油油浸式变压器搭配上述实施例中的油浸式串联电抗器，通过油浸式串联电抗器中的辐向油道配合轴向油道22，使得即使是运动粘度大的植物油也能够在各个支路绕组21内流动，也能具有良好的散热效果。也就是说，通过上述实施例中的油浸式串联电抗器，解决了传统植物油油浸式变压器因植物油运动粘度大导致绕组散热效果差的问题。
56.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。