专利名称：一种电力变压器箔式线圈及其制作方法
技术领域：
本发明涉及电力变压器的箔式线圈及其制作方法。
背景技术：
目前，无论是油浸式变压器、干式变压器、SF6类气体绝缘变压器、蒸发冷却变压器或者其它变压器，其线圈若采用箔式线圈，则箔式线圈各匝高度、厚度均一致，各线圈截面均为矩形，这使得变压器的电场分布不够理想，箔式线圈在额定电压较高的电力变压器上难以直接使用。
著名的ABB公司采用RIP技术(Resin Impregnated Paper)制造变压器的套管，即在电缆周围绕制一层绝缘材料，再绕制一层铝箔(或铜箔)，叠层绕制完毕后在真空环境下进行树脂浇注，浇注固化后对其上下端进行剪切，在剪切后的套管芯子外设置瓷套，瓷套与套管芯子之间采用固体填料填充。目前，应用这一技术的RIP套管达到的额定电压等级为550kV，并已成功地获得大量地工业应用。但是，尚未见到将RIP技术应用到变压器的器身上。
发明内容
为克服现有变压器在上述方面的不足，进一步提高变压器的电压等级，本发明提出了一种变压器线圈及其制作方法，本发明可以将变压器额定电压等级提高到550kV。
本发明变压器低压线圈为传统线圈(饼式、层式或箔式)，低压线圈外侧是高压线圈。高压线圈为箔式线圈。高压线圈的第一层铜箔(或铝箔)外侧是第一层绝缘材料，第一层绝缘材料外侧是第二层铜箔(或铝箔)，第二层铜箔(或铝箔)外侧是第二层绝缘材料，以此类推，各层铜箔(或铝箔)和绝缘材料的上下端的斜边构成线圈边缘。为提高变压器的额定电压等级，改善电场分布，本发明改进了箔式线圈截面形状。即将铜箔(或铝箔)在箔绕机上绕制成线圈，在制作过程中，将层间绝缘同时绕入。层间绝缘可以是纸类、芳香族聚胺脂类薄膜(或聚脂薄膜)、环氧、酚醛、尼龙、塑料、橡胶类等。线圈制造工艺可以有以下两种方法一是在绕制完成后于真空环境下进行环氧树脂浇注，固化后对线圈两端裁切，使其横截面的形状为梯形或近似梯形及其它形状。这样做的益处是增加了高压线圈首端到地电位之间的距离，无论是中部出线结构(即高压线圈的引出线位置在线圈高度方向的中心线上)还是端部出线结构(即高压线圈的引出线位置在线圈高度方向的上端或下端)，均可提高绝缘耐压等级。二是铜箔(或铝箔)在箔绕机上绕制成线圈之前(或绕制过程中)在宽度方向进行裁切。线圈每匝的高度可不一样，总体呈现随直径增加而高度越来越小的趋势。此时，线圈可以在绕制完成后进行环氧树脂浇注，也可以不浇注。因此，在箔式线圈的材料选配上可以采用三种选择，第一整个铜箔(或铝箔)的厚度均一样，这样就由于铜箔(或铝箔)宽度不同而造成其各匝(或线圈各段)截面积不一样，各匝(或线圈各段)的电流密度也不一样。该结构工艺简单，但是在设计时必须按照最外层的线圈截面积选取适当的电流密度，从而造成线圈材料的浪费。第二将整个铜箔(或铝箔)的厚度设计为由薄变厚，这样可使得其各匝截面积趋于一致，从而各匝电流密度也趋于一致。该结构工艺虽然复杂，但是由于各匝电流密度基本均匀，不会产生线圈材料的浪费。第三将线圈由不同厚度的铜箔(或铝箔)顺序绕制，随着线圈的直径增加，铜箔(或铝箔)由薄变厚、由宽变窄，亦可分段过渡，该结构介于前二者之间。在进行变压器的线圈设计时可根据具体情况适当选配。
本发明箔式线圈可以将变压器的额定电压等级提高到550kV。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
图1为本发明具体实施方式
示意图，图中10低压线圈、20高压线圈、30铜箔(或铝箔)、40绝缘材料、50梯形截面线圈边缘、60铁心。
具体实施例方式
本发明具体实施方式
之一如附图所示。
铁心60外侧为低压线圈10，低压线圈10为传统线圈(饼式、层式或箔式)，低压线圈10外侧是高压线圈20，高压线圈20为箔式线圈，高压线圈20的第一层铜箔(或铝箔)30外侧是第一层绝缘材料40，第一层绝缘材料40外侧是第二层铜箔(或铝箔)30，第二层铜箔(或铝箔)30外侧是第二层绝缘材料40，以此类推。各层铜箔(或铝箔)30和绝缘材料40的上下端的斜边构成线圈边缘50。
铜箔(或铝箔)30和绝缘材料40之间可以用环氧树脂浇注，也可以不用环氧树脂浇注。线圈边缘50可以是直线，也可以是近似直线或任意曲线，本发明呈斜边的线圈边缘可以增加高压线圈首端到地电位之间的距离，以提高变压器的绝缘水平。
本发明具体的绕制工艺是第一种是用等宽的长条箔带材及等宽的长条绝缘带材一起绕制。在绕制过程中，每绕制一层铜箔(或铝箔)30，就绕制一层或多层绝缘材料40，在线圈绕制完成后，用环氧树脂进行浇注，浇注后对高压线圈20上下侧分别进行裁切，形成从里向外倾斜的斜边，即线圈边缘50。
第二种是将在宽度方向上已经被剪切，宽度逐渐变窄的不等宽条形箔带(铜箔或铝箔)30贴上一条相似形状的绝缘带材40，一起绕制，在箔绕机上直接绕制成线圈。线圈在高度方向上尺寸不一样，且呈现随直径增加而高度越来越窄的趋势，形成上下端面由里向外倾斜的线圈边缘50。为了使电流密度在各匝导线之间差异不大，可以采用不等厚度的带材绕制，即其厚度由薄逐渐变厚的条形箔带材30，贴上一条绝缘带材40一起绕制。所绕成的线圈，虽然每层的高度从里向外逐渐减小，但由于铜箔或铝箔的厚度由里向外逐渐增加，从而使每层电流密度基本均匀。
第三种是将一块在宽度方向上已经被剪切的宽度逐渐变窄的长条箔带材贴上一条相似形状的长条绝缘带材一起绕制数层后，再接着绕制另一块在宽度方向上已经被剪切，宽度逐渐变窄的长条箔带材及相似形状的长条绝缘带材(该块箔带材及绝缘带材较前一块厚度变厚)，以此类推，铜箔(或铝箔)由薄变厚、由宽变窄，分段过渡，形成线圈上下端面由里向外倾斜的线圈边缘50。
此外，对于低压线圈电压等级也较高的情况，也可采用这种箔式结构。
上述实施方式中的铜箔(或铝箔)30与绝缘材料40之间可以分段地留有缝隙作为冷却通道，冷却通道的具体结构和尺寸任意，根据变压器所采用的冷却方式不同而不同。
上述实施方式对于单相变压器和三相变压器均可适用。
上述实施方式对于有载调压变压器和无载调压变压器均可适用。
上述实施方式对于双线圈变压器和三线圈变压器均可适用。
上述实施方式对于各种冷却方式的变压器均可适用。
本发明利用了线圈的准梯形截面结构或RIP技术解决了变压器的绝缘问题，提高了变压器的电压等级，可提高到额定电压550kV。
权利要求
1.一种电力变压器箔式线圈，其特征在于箔式线圈的第一层铜箔或铝箔[30]外侧是第一层绝缘材料[40]，第一层绝缘材料[40]外侧是第二层铜箔或铝箔[30]，第二层铜箔或铝箔[30]外侧是第二层绝缘材料[40]，依次类推，各层铜箔或铝箔[30]和绝缘材料[40]的上下端的斜边构成线圈边缘[50]，铜箔或铝箔[30]与绝缘材料[40]之间可分段地留有缝隙作为冷却通道。
2.权利要求1所述的电力变压器箔式线圈的制作方法，其特征在于第一种是用等宽的长条箔带材[30]及等宽的长条绝缘带材[40]一起绕制，绕制过程中，每绕制一层铜箔(或铝箔)[30]，就绕制一层或多层绝缘材料[40]，线圈绕制完成后，用环氧树脂进行浇注，浇注后对箔式线圈上下侧分别进行裁切，形成从里向外倾斜的线圈边缘[50]；第二种是采用在宽度方向上已经剪切的宽度逐渐变窄的不等宽条形箔带[30]贴上一条相似形状的绝缘带材[40]一起绕制，在箔绕机上直接绕制成线圈，形成上下端面由里向外倾斜的线圈边缘50；第三种是将一块在宽度方向上已经被剪切的宽度逐渐变窄的长条箔带材贴上一条相似形状的长条绝缘带材一起绕制数层后，再接着绕制另一块在宽度方向上已经被剪切，宽度逐渐变窄的长条箔带材及相似形状的长条绝缘带材，以此类推，铜箔(或铝箔)由薄变厚、由宽变窄，分段过渡，形成上下端面由里向外倾斜的线圈边缘50。
全文摘要
一种电力变压器箔式线圈，其第一层铜或铝箔[30]外侧是第一层绝缘材料[40]，第一层绝缘材料[40]外侧是第二层铜或铝箔[30]，第二层铜或铝箔[30]外侧是第二层绝缘材料[40]，以此类推，各层铜或铝箔[30]和绝缘材料[40]上下端的斜边构成线圈边缘[50]。箔式线圈的制作方法一是每绕制一层箔材[30]，即绕制一层或多层绝缘材料[40]，线圈绕制完成后，用环氧树脂浇注，然后对其上下侧分别裁切，形成线圈边缘[50]。二是用宽度逐渐变窄的条形铜或铝箔带，贴上一条相同形状的绝缘带材一起绕制，形成上下端面由里向外倾斜的线圈边缘50。三是采用几种不同厚度的箔材顺序绕制，随线圈直径增加，铜箔或铝箔由薄变厚、由宽变窄，分段过渡，形成线圈上下端面由里向外倾斜的线圈边缘50。
文档编号H01F41/04GK1794380SQ20051013078
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年12月30日
发明者张国强, 郭卉, 顾国彪 申请人:中国科学院电工研究所