一种变压器多段多层连续式线圈及其绕制方法与流程

本发明涉及变压器，具体而言，涉及一种变压器多段多层连续式线圈及其绕制方法，适用于油浸式电力变压器及干式变压器的高压线圈或低压线圈。

背景技术：

1、变压器线圈是变压器的核心部件，其结构设计直接影响变压器的电气性能、机械强度、散热效果及使用寿命。

2、目前，常见的变压器线圈主要包括多层圆筒式线圈和连续式线圈两大类。传统多层圆筒式线圈采用一整段绕制、分为数层的结构，各层依次串联，该结构存在以下不足：其一，层间电压较高，需要较多的层间绝缘材料，导致线圈幅向尺寸增大，制造成本上升；其二，线圈内部场强分布不均匀，局部放电量大，降低绝缘强度；其三，线圈内部缺少有效的横向油路，变压器油流动不畅通，散热面积小；其四，线圈起末头电位差较大，抗短路和抗冲击能力不足。现有连续式线圈虽然在一定程度上改善了上述问题，但多为单层饼式结构，在需要较高电压等级或较大容量时，线圈轴向尺寸过大，且段间连接复杂。部分分段多层圆筒式线圈虽实现了分段绕制，但各段之间需要通过焊接或分接开关连接，增加了线圈的焊点数量，降低了线圈的可靠性，且段与段之间的绝缘和冷却通道设计不够合理，影响了线圈的整体性能和散热效率。综上，现有变压器线圈难以同时兼顾降低层间电压和段间电压、改善场强分布、提高散热效率以及减少焊点的要求。

3、因此，亟需研发一种能够降低层间电压和段间电压、改善场强分布、提高散热效率，同时保证线圈连续绕制、减少焊点的变压器多段多层连续式线圈及其绕制方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是变压器线圈层间电压高、场强分布不均匀、散热效果差、焊点多等问题，如何降低层间电压和段间电压、改善场强分布、提高散热效率，同时保证线圈连续绕制、减少焊点的变压器多段多层连续式线圈及其绕制方法。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种变压器多段多层连续式线圈，其包括：绝缘筒、绕制于绝缘筒上的线圈本体以及设置于线圈本体两端的端部绝缘，其中，线圈本体沿轴向分为n段，n≥1，每段线圈分别沿径向绕制为m层，m≥2，各段线圈之间通过连续导线依次串联，线圈本体由一根连续导线绕制而成并形成无焊接接头的一体式结构；各段线圈的匝数由内层向外层呈递增、递减或相等分布或梯形分布；相邻两段线圈之间设置有段间绝缘组件，段间绝缘组件包括垫块、端圈和角环；每段线圈的相邻层之间设置有层间绝缘层，且至少部分层间设置有轴向油道；绝缘筒与线圈本体之间以及线圈本体的最外层均设置有轴向油道撑条，轴向油道撑条用于形成冷却油道；线圈本体的两端分别设置有起头引线和末头引线。

3、根据本发明的实施例，其中，每段线圈内相邻饼间可根据温升计算设置有饼间油道，饼间油道包括单耳垫块和/或双耳垫块。

4、根据本发明的实施例，其中，各段线圈可包含一个或多个饼，各段线圈的饼数相同或不同，各段线圈的匝数和每层饼数根据电压分布要求独立设置。

5、根据本发明的实施例，在同一段内各层线饼设置可为奇数饼；n>1时，每段线圈的层数为奇数层。

6、根据本发明的实施例，其中，端圈可为绝缘纸板或绝缘成型件，角环为螺纹纸一体成型结构，角环的两端面布置于相邻两段线圈的端部，角环的连接面布置于线圈的径向内侧或外侧。

7、根据本发明的实施例，其中，轴向油道可包括设置于层间的轴向油道撑条或垫块，轴向油道内填充绝缘油或空气。

8、根据本发明的实施例，其中，线圈本体可为长圆结构、椭圆或圆形结构。

9、根据本发明的实施例，其中，线圈本体可采用多根导线并绕的方式绕制，各导线在段间和层间进行换位。

10、根据本发明的实施例，线圈本体上可设置有分接抽头，分接抽头设置于各段线圈的最外层。

11、根据本发明的另一方面，提供一种变压器多段多层连续式线圈的绕制方法，其包括如下步骤：s1、在绕线模上套装绝缘筒，在绝缘筒外表面沿圆周均匀布置轴向油道撑条；s2、从线圈的一端开始，采用连续导线在绝缘筒上绕制第一段线圈的第一层，绕至预定匝数后铺设层间绝缘层并在层间设置轴向油道撑条形成油道，然后反向绕制第一段线圈的第二层，依此类推绕制完成第一段线圈的全部m层；s3、在第一段线圈的末端位置设置段间垫块、端圈和角环，导线连续过渡至第二段线圈的起始位置；s4、按照步骤s2的方式绕制第二段线圈的全部m层；s5、重复步骤s3和步骤s4，依次绕制完成第n段线圈；s6、在预定段的最外层引出分接抽头，在线圈本体的两端引出起头引线和末头引线；s7、在线圈本体的两端设置端部绝缘，完成线圈绕制。

12、根据本发明的实施例，在步骤s2中，各层线圈的轴向绕制方向可交替变化，相邻层之间通过导线连续过渡，且各层线饼设置为奇数饼。

13、根据本发明的实施例，在步骤s3中，导线在第一段线圈的末层与第二段线圈的首层之间可连续过渡，中间不剪断、不焊接；n>1时，每段线圈的层数为奇数层。

14、与现有技术相比，本发明的实施例所提供的技术方案至少可实现如下有益效果：

15、根据本发明的变压器多段多层连续式线圈，通过将线圈本体沿轴向分为多段、每段沿径向绕制为多层，能够降低每段的电压等级和每层的层间电压，减少层间绝缘材料用量，从而有利于减小线圈幅向尺寸、降低制造成本。

16、本发明的变压器多段多层连续式线圈通过使各段线圈的匝数由内层向外层呈递增、递减或相等分布或梯形分布，并结合段间角环的设置，有利于使线圈内部场强分布更加均匀，降低局部放电量。

17、本发明的变压器多段多层连续式线圈通过设置段间油道、层间轴向油道以及绝缘筒与线圈之间的油道，形成多路冷却通道，有利于使变压器油流通畅、增大散热面积，提高散热效率。

18、根据本发明的变压器多段多层连续式线圈，多段多层结构有利于提高线圈整体的紧实度、均衡安匝分布，减小漏磁，从而有利于增强机械强度和抗短路能力。

19、根据本发明的变压器多段多层连续式线圈，各段线圈之间采用连续导线依次串联，整体为无焊接接头的一体式结构，能够减少焊点数量，有利于提高线圈的电气可靠性。

20、本发明的变压器多段多层连续式线圈，线圈绕制过程中无需掉头、无需段间焊接，有利于降低操作难度、节约绕制工时。

1.一种变压器多段多层连续式线圈，其中，包括：

2.如权利要求1所述的变压器多段多层连续式线圈，其中，每段线圈内相邻饼间根据温升计算设置有饼间油道，所述饼间油道包括单耳垫块和/或双耳垫块。

3.如权利要求1所述的变压器多段多层连续式线圈，其中，各段线圈包含一个或多个饼，各段线圈的饼数相同或不同，各段线圈的匝数和每层饼数根据电压分布要求独立设置。

4.如权利要求1所述的变压器多段多层连续式线圈，其中，在同一段内各层线饼设置为奇数饼；n>1时，每段线圈的层数为奇数层。

5.如权利要求1所述的变压器多段多层连续式线圈，其中，所述端圈为绝缘纸板或绝缘成型件，所述角环为螺纹纸一体成型结构，所述角环的两端面布置于相邻两段线圈的端部，所述角环的连接面布置于线圈的径向内侧或外侧。

6.如权利要求1所述的变压器多段多层连续式线圈，其中，所述轴向油道包括设置于层间的轴向油道撑条或垫块，所述轴向油道内填充绝缘油或空气。

7.如权利要求1所述的变压器多段多层连续式线圈，其中，所述线圈本体上设置有分接抽头，所述分接抽头设置于各段线圈的最外层。

8.一种变压器多段多层连续式线圈的绕制方法，其中，包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的绕制方法，其中，在所述步骤s2中，各层线圈的轴向绕制方向交替变化，相邻层之间通过导线连续过渡，且各层线饼设置为奇数饼。

10.如权利要求8所述的绕制方法，其中，在所述步骤s3中，导线在所述第一段线圈的末层与所述第二段线圈的首层之间连续过渡，中间不剪断、不焊接；n>1时，每段线圈的层数为奇数层。