绕组、变压器、制造变压器的绕组的方法以及操作干式变压器的方法与流程

摘要: 变压器被广泛用于将电力从第一电压水平转换到第二电压水平,该第二电压水平高于抑或低于第一电压水平。背景技术:1、变压器可包括一个或多个绕组,例如一个或多个初级绕组...
绕组、变压器、制造变压器的绕组的方法以及操作干式变压器的方法与流程

变压器被广泛用于将电力从第一电压水平转换到第二电压水平,该第二电压水平高于抑或低于第一电压水平。

背景技术:

1、变压器可包括一个或多个绕组,例如一个或多个初级绕组和一个或多个次级绕组。绕组中的一个或多个可串联或并联连接。

2、变压器在操作期间生成热量,特别是由于变压器以热量的形式耗散的功率损耗所致。例如,变压器的此类功率损耗包括芯部损耗和绕组或线圈损耗。

3、因此,变压器的芯部和绕组在变压器内生成热量,热量应从变压器被传递出去以实现更好的性能、变压器的更长寿命、以及变压器的更低运营成本。

4、已知将绕组和/或芯部浸入液体(特别是油)中以使变压器绝缘并且可选地对其进行冷却。具有此类配置的变压器常常被称为充液变压器或充油变压器。

5、作为替代方案,除了将绕组和/或芯部浸入液体中之外,还已知使用气体(诸如,空气)来流过变压器的至少一部分(例如,遍及一个或多个冷却通道),以便将热量从变压器传递出去。

6、然而,关于在从现有技术中已知的变压器中所提供的冷却器件,仍然存在不足。

7、例如,在现有技术变压器中的至少一些中,冷却介质(即,特别是冷却气体)流过相应冷却通道的压降是相对大的。这可降低冷却介质的流动速度和/或可能在冷却通道的入口处需要更大的压力,以实现冷却介质的期望和/或目标速度或质量流量,例如通过使用更大的鼓风机和/或将更大的功率提供给相应鼓风机。

8、此外,现有技术变压器中的至少一些的相应冷却通道以一种方式布置和/或定位和/或定向在变压器和/或绕组中,该方式是不利的和/或可负面地影响变压器、特别是变压器的一个或多个功能和/或操作。

9、另外,相应冷却通道在现有技术变压器中的至少一些的变压器和/或绕组中的位置和/或取向可不利于相应变压器的包括冷却通道的冷却系统,特别是相应变压器的冷却系统的一个或多个另外的部件的构造和/或布置。例如,冷却系统的一个或多个另外的部件的布置可负面地影响变压器的一个或多个功能和/或操作。

10、此外,现有技术变压器中的至少一些的冷却系统导致变压器和/或变压器的绕组中的冷却的非均匀性程度相对高,且因此导致变压器和/或变压器的绕组中的热量分布相对不均匀。这可能导致变压器(特别是变压器的绕组)中的应力和/或损坏的程度相对高。

11、现有技术尚未或至少未充分解决上文提到的缺点中的一个或多个。因此,需要改进对变压器的冷却,例如以便改进变压器的性能和/或寿命、和/或降低其运营成本。

技术实现思路

1、因此,本发明的目的是提供一种冷却变压器的改进的手段,特别地通过改进上文提到的缺点中的一个或多个。

2、该目的通过由权利要求1的特征限定的变压器的绕组来实现。变型和另外的发展由从属权利要求的特征限定。

3、绕组可以是干式变压器的绕组。绕组可被配置成布置成至少部分地包围变压器的至少一个芯部。

4、绕组可包括多个绕组部分,所述多个绕组部分各自包括导电材料。特别地,绕组可包括第一绕组部分,该第一绕组部分包括导电材料。绕组可包括第二绕组部分,该第二绕组部分包括导电材料。绕组可包括至少一个第三绕组部分,所述至少一个第三绕组部分包括导电材料。可选地,绕组可包括一个或多个另外的绕组部分。

5、绕组可包括多个间隙,所述多个间隙至少部分地限定在所述多个绕组部分的相邻绕组部分之间,特别是限定在沿如下方向彼此相邻的绕组部分之间,该方向沿着变压器的纵向轴线和/或芯部的纵向轴线和/或绕组部分中的一个或多个的绕组轴线。特别地,绕组可包括第一间隙,该第一间隙可至少部分地布置在两个相邻绕组部分之间,例如布置在第一绕组部分与第二绕组部分之间。第一间隙可至少部分地填充有电绝缘材料。绕组可包括至少一个第二间隙,该第二间隙至少部分地布置在两个相邻绕组部分之间,例如布置在第二绕组部分与第三绕组部分之间,该第二间隙可至少部分地填充有电绝缘材料,优选地与布置在第一间隙中、优选地布置在所有间隙中的电绝缘材料相同。

6、绕组可包括多个冷却通道(其也可被称为“冷却管道”),所述多个冷却通道被配置成引导至少一种冷却介质穿过其以将热量从变压器传递到冷却介质。所述多个冷却通道可包括布置在第一间隙内的第一冷却通道和布置在第二间隙内的至少一个第二冷却通道。第一冷却通道和/或第二冷却通道可完全或部分地布置在相应间隙内。相应冷却通道可延伸到相应间隙中和/或延伸出相应间隙。

7、第一冷却通道和第二冷却通道可各自包括用于将冷却介质引入到相应冷却通道中的至少一个冷却介质入口以及用于允许冷却介质从相应冷却通道排出的至少一个冷却介质出口。

8、冷却介质入口和冷却介质出口可布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中。换句话说,冷却介质可穿过绕组的侧壁(优选地,电绝缘材料的侧壁)和/或变压器的侧壁被引导到相应冷却通道中。

9、在变压器中提供多个冷却通道通常是从现有技术中已知的。然而,在相应的现有技术中,冷却通道被配置为从变压器或绕组的顶部朝向变压器或绕组的底部(特别是沿着变压器的纵向轴线)延伸的竖直冷却通道。换句话说,相关现有技术中的所述多个冷却通道产生了开口或孔(即,相应冷却通道的相应冷却通道入口和/或冷却通道出口),这些开口或孔限定在变压器或绕组的顶侧部和/或底侧部中,特别是限定在绕组的电绝缘材料(例如,环氧树脂)的顶侧部和/或底侧部中。这可具有若干个缺点。例如,这可能导致变压器的电绝缘较弱和/或电绝缘可更容易失效,这对于较高电压(特别是对于36 kv或更高)来说可特别关键和/或可能需要采取一个或多个对应的对策。这在绕组的顶侧部处可特别不利,因为可靠且稳健的电绝缘在绕组的顶侧部处通常是特别至关重要的。

10、在这方面,按照本公开的绕组,在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中提供冷却介质入口和冷却介质出口通过将冷却介质入口和冷却介质出口布置在这样的位置处改进了上文提到的缺点,即这些位置远离绕组和/或变压器的顶侧部或在其外部(即,远离绕组和/或变压器上就电绝缘目的而言相对关键和/或比绕组和/或变压器的侧部(即,(多个)侧壁)更关键的位置)。

11、此外,在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中提供冷却介质入口和冷却介质出口可促进将冷却介质入口和冷却介质出口流体连接到例如冷却回路,例如流体连接到冷却回路的一个或多个(另外的)部件,例如冷却介质供应装置和/或冷却介质分配装置,因为将冷却回路的所述一个或多个(另外的)部件附接和/或布置在变压器的(多个)侧壁和/或绕组的侧壁处通常可更加方便。

12、此外,如上文所述,提供多个冷却通道可允许例如经由至少一个冷却介质供应装置例如从冷却介质的公共源向相应冷却通道单独地供应冷却介质并从冷却通道单独地收集冷却,其中所述多个冷却通道中的至少一些(即,所述多个冷却通道中的至少两个,即至少第一冷却通道和第二冷却通道)各自具有用于将冷却介质引入到相应冷却通道中的至少一个冷却介质入口以及用于允许冷却介质从相应冷却通道排出的至少一个冷却介质出口。这可降低冷却通道中的压降,特别是与单个且因此通常更长的冷却通道相比。这可允许在冷却通道中实现冷却介质的更高流速和/或更高质量流量,从而可增加从变压器到冷却介质的热传递和/或可允许降低流动发生装置(例如,鼓风机)的功率。

13、另外,与单个(且因此通常更长)冷却通道相比,提供多个冷却通道可增加变压器(例如,电绝缘材料)和冷却介质的温度之间的平均温差,从而可允许总体上更多的热量传递到冷却介质。此外,这可允许更大流量的冷却介质被引导穿过变压器、更特别地穿过绕组。此外,与单个(且因此通常更长)冷却通道(特别地其中热传递可朝向冷却通道的下游端而降低)相比,这还可提供对变压器的更均匀冷却。

14、绕组可包括任何数量的绕组部分。例如,绕组可包括至少两个绕组部分、至少三个绕组部分等。绕组可包括多于三个的绕组部分。间隙可布置在两个连续和/或相邻的绕组部分之间。冷却通道中的至少一个可至少部分地布置在间隙中的每一个中。

15、绕组可被配置为盘式绕组。换句话说,绕组部分(例如,第一绕组部分、第二绕组部分和第三绕组部分)可各自被配置为绕组盘,优选地箔片盘。绕组可被配置为连续换位缆线(ctc)绕组。

16、替代性地或附加地,绕组部分(例如,第一绕组部分、第二绕组部分和第三绕组部分)可以是绕组层和/或绕组块。替代性地或附加地,每个绕组部分(例如,第一绕组部分、第二绕组部分和第三绕组部分)可包括一个或多个绕组层,例如一个或多个绕组子层。绕组层或绕组子层可沿径向方向和/或基本上垂直于变压器和/或绕组的纵向轴线和/或绕组部分的绕组轴线布置(例如,彼此间隔开和/或分布)。间隙(例如,第一间隙和/或第二间隙)可布置在相邻绕组层或相邻绕组子层之间。

17、导电材料可具有任何横截面形状,例如圆形、椭圆形、矩形等。

18、绕组优选地被配置为真空铸造线圈(vcc)。

19、电绝缘材料可以是环氧树脂。然而,替代性电绝缘材料也是可行的。

20、绕组部分(即,第一绕组部分、第二绕组部分、第三绕组部分、以及可选地一个或多个另外的绕组部分)优选地以堆叠的方式布置,特别是沿着变压器的纵向轴线和/或芯部的纵向轴线和/或沿着绕组部分中的一个或多个的绕组轴线。

21、第一间隙可沿着第一绕组部分和第二绕组部分的至少一个区段将第一绕组部分与第二绕组部分分离。第二间隙可沿着第二绕组部分和第三绕组部分的至少一个区段将第二绕组部分与第三绕组部分分离。

22、第一间隙和第二间隙优选地沿着变压器的纵向轴线和/或芯部的纵向轴线和/或沿着绕组部分中的一个或多个的绕组轴线彼此间隔开。

23、绕组部分可特别地借助于至少一个互连元件(例如,至少一个杆、至少一条导线等)进行连接、特别是进行电连接。互连元件可不例如绕绕组部分中的一个或多个的绕组轴线缠绕。虽然互连元件也可包括导电材料,但互连元件可通过一个或多个特征与绕组部分区分开来。特别地,互连元件可中断和/或更改相应绕组部分的缠绕模式和/或缠绕形状。例如,互连元件可沿着变压器的纵向轴线和/或芯部的纵向轴线和/或沿着第一绕组部分、第二绕组部分和/或第三绕组部分的绕组轴线以与这些绕组部分不同的角度沿轴向方向延伸。此外,互连元件可具有与绕组部分不同的形状(例如,不同的横截面形状)和/或一个或多个不同的尺寸(例如,互连元件的横截面的一个或多个不同的尺寸)。

24、绕组和/或变压器的侧壁(在本公开的含义内,在该侧壁中限定了冷却介质入口和冷却介质出口)可以是基本上沿着变压器的纵向轴线和/或芯部的纵向轴线和/或沿着绕组部分中的一个或多个的绕组轴线延伸的侧壁。(例如,绕组的)顶侧部和/或底侧部可连接到侧壁。侧壁可以是由电绝缘材料限定的侧壁。换句话说,冷却介质入口可以是进入电绝缘材料中的入口,并且冷却介质出口可以是从电绝缘材料排出的出口。换句话说,冷却介质入口可由电绝缘材料(例如,环氧树脂)的侧壁布置和/或限定。

25、绕组部分(即,第一绕组部分、第二绕组部分、第三绕组部分、以及可选地一个或多个另外的绕组部分)可通过电绝缘材料来一体式和/或整体式连接,和/或可至少部分地、优选地完全嵌入或封装在电绝缘材料中,例如通过铸造工艺。布置在每个间隙中的电绝缘材料可以是电绝缘材料的一体式或整体式连接块体(mass)。电绝缘材料可至少部分地、优选地完全包封或覆盖绕组部分中的每一个的导电材料。

26、冷却通道可至少部分地、优选地完全嵌入或封装在电绝缘材料中,例如通过铸造工艺。

27、冷却通道中的至少一些可流体连通,特别是在相应冷却介质入口的下游的一个或多个区段处。冷却通道中的至少一些可共享至少一个冷却介质入口和/或至少一个冷却介质出口,如下文进一步更详细描述的。

28、优选地,冷却介质入口和/或冷却介质出口布置成使得当绕组操作性地安装在变压器中时,相对于绕组的圆周基本上径向地和/或基本上垂直于绕组和/或变压器和/或芯部的纵向轴线和/或基本上垂直于第一绕组部分和第二绕组部分的绕组轴线,冷却介质可以经由冷却介质入口进入冷却通道和/或可以经由冷却介质出口从冷却通道排出。这可促进连接到冷却介质入口和/或冷却介质出口,例如冷却系统的一个或多个导管和/或一个或多个另外的部件(例如,冷却介质供应装置)连接到冷却介质入口和/或冷却介质出口。

29、优选地,冷却介质入口和冷却介质出口布置在以下各者上和/或延伸穿过以下各者:变压器的侧壁的外表面(优选地,径向外表面)、或者绕组的侧壁的外表面(优选地,径向外表面)。

30、优选地,冷却介质入口和冷却介质出口布置在变压器的侧壁的同一表面和/或同一侧、或者绕组的侧壁的同一表面和/或同一侧上。

31、优选地,相应冷却通道的冷却介质入口和冷却介质出口布置成沿着变压器和/或绕组的周向方向和/或纵向方向彼此偏移。

32、优选地,冷却通道被配置和布置成将冷却介质从变压器的周围环境引入、优选地基本上径向向内引入到变压器和/或绕组中。

33、优选地,冷却介质入口和冷却介质出口布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁的基本上平坦的区段中。这可促进将冷却系统和/或冷却回路和/或导管连接到冷却介质入口和冷却介质出口,和/或可降低在冷却介质入口和/或冷却介质出口处(即,在上文提到的(多个)连接处)发生泄漏的风险。优选地,冷却介质入口和冷却介质出口布置在绕组的侧壁的圆顶结构中。圆顶结构可从绕组的本体延伸,特别地以凸起状的方式延伸。大多数铸造式绕组、特别是使用环氧树脂作为电绝缘材料铸造的绕组在水平取向上填充有环氧树脂,这产生了基本上平坦的表面(常常被称为“圆顶”或“圆顶结构”)。“圆顶”或“圆顶结构”为客户提供了产生到变压器的连接的区域,且因此常常容纳一个或多个抽头,例如起始抽头、结束抽头以及电压调整抽头。因此,该“圆顶”或“圆顶结构”(其常常已经存在于相应绕组上,或在绕组的制造工艺期间、特别是在铸造工艺期间天然产生)可被利用来定位冷却介质入口和冷却介质出口,从而可提供如上文所讨论的一个或多个益处。

34、优选地,冷却介质是气体,优选地是空气,优选地是周围环境空气。

35、优选地,第一冷却通道和第二冷却通道、优选地所述多个冷却通道中的每一个是开放式冷却回路的一部分和/或连接到开放式冷却回路。在本公开的含义内,“开放式冷却回路”意指非循环回路,即冷却介质未从冷却介质出口重新馈送到冷却介质入口。优选地,绕组被配置成经由冷却介质入口将周围环境空气(作为“冷却介质”)引入到冷却通道中并经由冷却介质出口将已从变压器吸收了热量的周围环境空气排放到周围环境。这可简化绕组和/或变压器的构造,例如通过能够省略外部热交换器。

36、优选地,如下平面延伸穿过第一冷却通道的冷却介质入口和冷却介质出口或者第二冷却通道的冷却介质入口和冷却介质出口:当绕组操作性地安装在变压器中时,该平面基本上垂直于绕组和/或变压器和/或芯部的纵向轴线和/或基本上垂直于第一绕组部分和第二绕组部分的绕组轴线延伸。该平面可被称为水平平面。这可促进将冷却系统和/或冷却回路和/或导管连接到冷却介质入口和冷却介质出口,和/或可降低在冷却介质入口和/或冷却介质出口处(即,在上文提到的(多个)连接处)发生泄漏的风险。优选地,该平面延伸穿过冷却介质入口的中心和冷却介质出口的中心。优选地,该平面延伸穿过整个第一冷却通道或整个第二冷却通道。

37、优选地,至少一个间隙至少部分地布置在绕组的每一对相邻绕组部分之间,并且所述多个冷却通道中的至少一个至少部分地布置在每个间隙内,并且相应冷却通道的相应冷却介质入口和冷却介质出口布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中。

38、优选地,冷却介质入口和冷却介质出口布置成使得冷却介质可以经由冷却介质入口进入相应冷却通道并且冷却介质可以沿基本上相反的方向经由冷却介质出口排出相应冷却通道。这可允许相应冷却通道的(多个)相应冷却介质入口和(多个)冷却介质出口布置成彼此相对靠近,例如在变压器和/或绕组的同一侧和/或同一区域上。

39、优选地,当绕组操作性地安装在变压器中时,冷却通道沿着绕组和/或变压器和/或芯部的纵向轴线彼此间隔开。特别地,电绝缘材料中的至少一些可布置在冷却通道之间,特别是布置在相邻冷却通道之间。冷却通道中的至少一些(优选地,所有冷却通道)可基本上彼此平行延伸。替代性地或附加地,第一平面可平行于第二平面,该第一平面延伸穿过冷却通道中的一个冷却通道(例如,第一冷却通道),并且该第二平面延伸穿过冷却通道中的另一个冷却通道(例如,第二冷却通道),优选地延伸穿过相邻冷却通道。

40、优选地,绕组进一步包括至少一个冷却介质供应装置,所述至少一个冷却介质供应装置被配置成将冷却介质供应和分配给冷却介质入口中的每一个。这可允许经由公共装置(即,冷却介质供应装置)将冷却介质供应给冷却通道。优选地,冷却介质供应装置包括冷却介质供应装置入口、优选地单个冷却介质供应装置入口,该冷却介质供应装置入口流体连接或可流体连接到每个冷却介质入口。提供上文所描述的冷却介质供应装置可促进对变压器的冷却和/或对变压器的组装和/或拆卸的操作。另外,例如与单独地向每个冷却介质入口供应(例如,经由冷却介质软管)冷却介质相比,这可提供更紧凑且更可靠的构造。此外,这也可促进提供对冷却通道的足够的流体密封(特别是在冷却介质入口处),和/或可改进流体密封。替代性地或附加地,绕组可进一步包括至少一个冷却介质出口装置,所述至少一个冷却介质出口装置被配置成收集和引导来自冷却介质出口中的每一个的冷却介质。冷却介质出口装置可包括冷却介质出口装置出口、优选地单个冷却介质出口装置出口,该冷却介质出口装置出口流体连接或可流体连接到每个冷却介质出口。如上文关于针对冷却介质供应装置所讨论的优点相应地适用于冷却介质出口装置。

41、冷却介质供应装置和/或冷却介质出口装置可各自被配置为空气箱或歧管。

42、优选地,所述多个冷却通道中的每一个包括用于将冷却介质引入到冷却通道中的冷却介质入口和/或用于允许冷却介质从冷却通道排出的冷却介质出口。换句话说,每个冷却通道可具有它自己的冷却介质入口和/或冷却介质出口。这可允许实现冷却介质的更大的质量流量,和/或可减少冷却介质在冷却介质入口和/或冷却介质出口处的压力损失。

43、替代性地,所述多个冷却通道中的至少两个可包括用于将冷却介质引入到所述多个冷却通道中的至少两个中的公共冷却介质入口和/或用于允许冷却介质从所述多个冷却通道中的至少两个排出的公共冷却介质出口。这可减少到冷却通道的流体连接数量,和/或可降低在冷却介质入口和/或冷却介质出口处发生泄漏的风险。

44、优选地,冷却通道中的至少一些包括一个或多个分隔元件,所述一个或多个分隔元件被配置成将(多个)相应冷却通道的横截面区域分割成两个或更多个分区,优选地分割成三个或更多个分区。所述一个或多个分隔元件可允许操纵和/或增强冷却介质的流动,例如通过更改(多个)相应冷却通道的形状和/或一个或多个尺寸。另外,这可允许更精确地引导冷却介质的流动。此外,这可允许减少和/或增加冷却介质的流动中的湍流,例如以减少流动分离和/或改进在(多个)相应冷却通道中冷却介质的边界层的性质。这可改进冷却效率和/或有效性。此外,所述一个或多个分隔元件可将机械加固提供给(多个)相应冷却通道,例如以提高(多个)相应冷却通道的稳定性。优选地,分区基本上彼此平行和/或同轴延伸和/或并排布置。替代性地,分区可彼此以不同的角度延伸。

45、优选地,分区中的至少第一分区沿如下方向与分区中的另外的分区相邻布置,该方向特别地相对于变压器和/或芯部的纵向轴线和/或绕组部分中的一个或多个的绕组轴线基本上径向地延伸。换句话说,至少两个分区(即,第一分区和另外的分区)可沿径向方向并排布置。这可允许在(多个)冷却通道中径向地提供多个隔间。换句话说,(多个)冷却通道可径向地被划分成多个隔间。例如,这可允许改进在(多个)冷却通道的径向内侧部上冷却介质流动的边界层的性质,特别是通过迫使更多的冷却介质更靠近(多个)冷却通道的径向内侧部流动。这可提高冷却效果和/或冷却效率。替代性地或附加地,分区中的至少第一分区沿如下方向与分区中的另外的分区相邻布置,该方向基本上垂直于变压器和/或芯部的纵向轴线和/或绕组部分中的一个或多个的绕组轴线延伸。这可提供冷却介质在(多个)冷却通道中的更大分布,和/或可允许调整冷却介质在(多个)冷却通道中的分布。

46、优选地,分区中的至少第一分区沿着变压器和/或芯部的纵向轴线和/或沿着第一绕组部分和第二绕组部分的绕组轴线与分区中的另外的分区相邻布置。这可允许在(多个)冷却通道中轴向地提供多个隔间。换句话说,(多个)冷却通道可轴向地被划分成多个隔间。这可提供冷却介质在(多个)冷却通道中的更大轴向分布,和/或可允许调整冷却介质在(多个)冷却通道中的轴向分布。

47、优选地,冷却通道的至少一个区段沿着绕组的至少一个区段环形地或半环形地延伸。换句话说,冷却通道可在其至少一个区段中是弯曲的。这可允许冷却通道覆盖绕组的相对大的部分以从绕组的相对大的部分吸收热量。冷却通道(该冷却通道的至少一个区段沿着绕组的至少一个区段环形地或半环形地延伸)可以任何形状(例如,以圆形形状、椭圆形形状或矩形形状)延伸。换句话说,术语“环形地”或“半环形地”并未将冷却通道的形状限制到圆形形状。

48、优选地,绕组被配置成实现冷却介质穿过冷却通道的如下速度:至少10 m/s、优选地至少12.5 m/s、更优选地至少15 m/s、更优选地至少17.5 m/s、更优选地至少20 m/s。此类相对高的速度可增加冷却介质穿过冷却通道的质量流量,和/或可增加从变压器(特别是绕组)到冷却介质的热传递的热传递系数。这可增加从变压器(特别是绕组)到冷却介质的热传递。

49、优选地,绕组被配置成实现冷却通道的壁与冷却介质之间的如下热传递系数:至少20 w/(m2k)、优选地至少25 w/(m2k)、更优选地至少30 w/(m2k)、更优选地至少35 w/(m2k)、更优选地至少40 w/(m2k)、更优选地至少45 w/(m2k)、更优选地至少50 w/(m2k)。

50、优选地,绕组是高压hv绕组或低压lv绕组。

51、优选地,绕组包括具有管腔的至少一个管,该管腔限定和/或是相应冷却通道。优选地,管至少部分地嵌入电绝缘材料中。管可由塑料制成。替代性地或附加地,管可由3d打印部件制成。优选地,管由电绝缘材料(例如,环氧树脂)制成。

52、优选地,在组装绕组之前的管状态下,管是柔性的和/或可弯曲的。这可促进制造绕组和/或变压器的过程,特别是在绕组中、更具体地在电绝缘材料中提供或集成冷却通道的过程。

53、优选地,冷却通道中的至少一些被配置成将冷却介质重定向至少90°、优选地至少120°、更优选地至少150°、更优选地至少180°、更优选地至少210°、更优选地至少240°、更优选地至少270°、更优选地至少300°、更优选地至少330°、更优选地360°。上文提到的(多个)角度可被理解为相应冷却通道的冷却介质入口面向和/或指向的方向与相应冷却通道的冷却介质出口面向和/或指向的方向之间的角度,即,使得360°的角度可意指相应冷却通道的冷却介质入口和冷却介质出口指向和/或面向基本上相同的方向。这可允许冷却通道覆盖绕组的相对大的部分以从绕组的相对大的部分吸收热量。

54、优选地,冷却通道中的至少一些被配置成当绕组操作性地安装在变压器中时绕变压器的芯部的圆周的至少50%、优选地至少60%、更优选地至少70%、更优选地至少80%、更优选地至少90%来引导冷却介质。

55、优选地,绕组进一步包括至少一个流动发生装置,所述至少一个流动发生装置可以被供能、优选地被电力供能以生成冷却介质穿过冷却通道的强制对流流动。

56、优选地,第一绕组部分、第二绕组部分和第三绕组部分沿着变压器的纵向轴线和/或芯部的纵向轴线和/或沿着第一绕组部分、第二绕组部分和/或第三绕组部分的绕组轴线堆叠。

57、本公开还涉及一种变压器,其可包括至少一个芯部和至少部分地包围芯部的至少一个绕组(优选地,根据本文中所描述的实施例中的任一个的至少一个绕组)。

58、优选地,变压器进一步包括至少一个流动发生装置,优选地可以被供能、优选地被电力供能以生成冷却介质穿过冷却通道的强制对流流动的至少一个流动发生装置。与自然对流流动相比,这可增加冷却介质穿过冷却通道的质量流量。流动发生装置可被配置和布置成迫使(例如,吹送或推动)冷却介质(例如,空气)进入冷却介质入口中。换句话说,流动发生装置可布置在冷却介质入口的上游。替代性地或附加地,变压器可包括至少一个流动发生装置(例如,上文提到的流动发生装置或另外的流动发生装置),所述至少一个流动发生装置被配置和布置成将冷却介质(例如,空气)从冷却介质出口中吸出。换句话说,流动发生装置可布置在冷却介质出口的下游。替代性地,冷却介质的流动可仅由自然对流引起。

59、优选地,变压器没有散热器。在本公开的上下文内,除了绕组中提供的冷却通道之外,“散热器”还意指热交换装置,并且从更狭义上来说,即唯一或至少主要的功能是交换热量的热交换装置,例如壳管式热交换器等。换句话说,变压器可没有布置在绕组外部的散热器。换句话说,冷却通道可不连接到散热器。代替地,例如,冷却通道可以是开放式冷却回路(如上文提到的)的一部分。特别地,冷却介质可从周围环境和/或环境和/或在周围环境条件下吸取到冷却介质入口中,即,可在不进行先前调节(特别是冷却)的情况下从周围环境和/或环境吸取冷却介质,并且冷却介质可排放到周围环境和/或环境中。

60、开篇提到的目的还通过一种制造变压器的绕组(优选地,根据本文中所描述的实施例中的任一个的绕组)的方法来实现。如本文中关于绕组详述的特征、实施例和优点相应地适用于该方法。

61、本文中所描述的方法的步骤并不限于特定顺序,并且可以任何技术上可行的顺序执行。

62、绕组可被配置成布置成至少部分地包围变压器的芯部。

63、该方法可包括:

64、布置包括导电材料的第一绕组部分。

65、该方法可包括:

66、布置包括导电材料的第二绕组部分,使得第一间隙至少部分地布置在第一绕组部分与第二绕组部分之间。

67、该方法可包括:

68、布置包括导电材料的至少一个第三绕组部分,使得第二间隙至少部分地布置在第二绕组部分与第三绕组部分之间。

69、该方法可包括:

70、提供多个冷却通道,所述多个冷却通道被配置成引导至少一种冷却介质穿过其以将热量从变压器传递到冷却介质。

71、所述多个冷却通道可包括布置在第一间隙内的第一冷却通道和布置在第二间隙内的至少一个第二冷却通道。

72、第一冷却通道和第二冷却通道可各自包括用于将冷却介质引入到相应冷却通道中的至少一个冷却介质入口以及用于允许冷却介质从相应冷却通道排出的至少一个冷却介质出口。冷却介质入口和冷却介质出口可布置在变压器的侧壁中。

73、该方法可包括:

74、至少部分地用电绝缘材料填充第一间隙和第二间隙。

75、优选地,冷却通道是通过将至少一个管(优选地,多个管)至少部分地布置在相应间隙中并将(多个)管至少部分地嵌入电绝缘材料中来提供的。(多个)管优选地具有管腔,该管腔限定和/或是相应冷却通道。

76、开篇提到的目的还通过一种操作变压器(优选地,干式变压器)、优选地根据本文中所描述的实施例中的任一个的变压器的方法来实现。如本文中关于绕组详述的特征、实施例和优点相应地适用于该方法。

77、本文中所描述的方法的步骤并不限于特定顺序,并且可以任何技术上可行的顺序执行。

78、变压器可包括至少一个芯部和至少部分地包围芯部的至少一个绕组。绕组可包括多个绕组部分。绕组部分可包括:第一绕组部分,其包括导电材料;第二绕组部分,其包括导电材料;以及至少一个第三绕组部分,其包括导电材料。绕组可包括:第一间隙,其至少部分地布置在第一绕组部分与第二绕组部分之间并且至少部分地填充有电绝缘材料;以及至少一个第二间隙,其至少部分地布置在第二绕组部分与第三绕组部分之间并且至少部分地填充有电绝缘材料。绕组可包括多个冷却通道,所述多个冷却通道被配置成引导至少一种冷却介质穿过其以将热量从变压器传递到冷却介质。所述多个冷却通道可包括布置在第一间隙内的第一冷却通道和布置在第二间隙内的至少一个第二冷却通道。

79、该方法可包括:

80、通过第一冷却通道的至少一个冷却介质入口将冷却介质引入到第一冷却通道中、以及通过第二冷却通道的至少一个冷却介质入口将冷却介质引入到第二冷却通道中。

81、冷却介质入口可布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中。

82、该方法可包括:

83、通过第一冷却通道的至少一个冷却介质出口从第一冷却通道排放冷却介质、以及通过第二冷却通道的至少一个冷却介质出口从第二冷却通道排放冷却介质。

84、冷却介质出口可布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中。

85、各方面的以下列表提供了本公开的优选实施例:

86、1. 一种变压器(优选地,干式变压器)的绕组,该绕组被配置成布置成至少部分地包围变压器的至少一个芯部,该绕组包括:

87、多个绕组部分,所述多个绕组部分各自包括导电材料;

88、优选地其中,所述多个绕组部分包括:

89、第一绕组部分,其包括导电材料;

90、第二绕组部分,其包括导电材料,

91、至少一个第三绕组部分,其包括导电材料;

92、至少一个间隙(优选地,第一间隙),其至少部分地布置在绕组部分中的两个之间,优选地布置在第一绕组部分与第二绕组部分之间,该间隙至少部分地填充有电绝缘材料;

93、优选地至少一个第二间隙,其至少部分地布置在绕组部分中的两个之间,优选地布置在第二绕组部分与第三绕组部分之间,并且至少部分地填充有电绝缘材料;

94、多个冷却通道,其被配置成引导至少一种冷却介质穿过其以将热量从变压器传递到冷却介质,优选地其中,所述多个冷却通道包括布置在第一间隙内的第一冷却通道和布置在第二间隙内的至少一个第二冷却通道,

95、优选地其中,冷却通道中的一个或多个(优选地,第一冷却通道和第二冷却通道)各自包括用于将冷却介质引入到相应冷却通道中的至少一个冷却介质入口以及用于允许冷却介质从相应冷却通道排出的至少一个冷却介质出口,

96、优选地其中,(多个)冷却介质入口和(多个)冷却介质出口布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中。

97、2. 根据方面1所述的绕组,其中,冷却介质入口和/或冷却介质出口布置成使得当绕组操作性地安装在变压器中时,相对于绕组的圆周基本上径向地和/或基本上垂直于绕组和/或变压器和/或芯部的纵向轴线和/或基本上垂直于第一绕组部分和第二绕组部分的绕组轴线,冷却介质可以经由冷却介质入口进入冷却通道和/或可以经由冷却介质出口从冷却通道排出。

98、3. 根据方面1或2所述的绕组,其中,冷却介质是气体,优选地是空气,优选地是周围环境空气。

99、4. 根据方面1至3中任一项所述的绕组,其中,第一冷却通道和第二冷却通道、优选地所述多个冷却通道中的每一个是开放式冷却回路的一部分和/或连接到开放式冷却回路。

100、5. 根据方面1至4中任一项所述的绕组,其中,如下平面延伸穿过第一冷却通道的冷却介质入口和冷却介质出口以及第二冷却通道的冷却介质入口和冷却介质出口:当绕组操作性地安装在变压器中时,该平面基本上垂直于绕组和/或变压器和/或芯部的纵向轴线和/或基本上垂直于第一绕组部分和第二绕组部分的绕组轴线延伸。

101、6. 根据方面5所述的绕组,其中,该平面延伸穿过冷却介质入口的中心和冷却介质出口的中心。

102、7. 根据方面5或6所述的绕组,其中,该平面延伸穿过整个第一冷却通道或整个第二冷却通道。

103、8. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,至少一个间隙至少部分地布置在绕组的每一对相邻绕组部分之间,并且所述多个冷却通道中的至少一个至少部分地布置在每个间隙内,并且相应冷却通道的相应冷却介质入口和冷却介质出口布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中。

104、9. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却介质入口和冷却介质出口布置成使得冷却介质可以经由冷却介质入口进入相应冷却通道并且冷却介质可以沿基本上相反的方向经由冷却介质出口排出相应冷却通道。

105、10. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,当绕组操作性地安装在变压器中时,冷却通道沿着绕组和/或变压器和/或芯部的纵向轴线彼此间隔开。

106、11. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其进一步包括:

107、至少一个冷却介质供应装置,其被配置成将冷却介质供应和分配给冷却介质入口中的每一个;

108、和/或

109、至少一个冷却介质出口装置,其被配置成收集和引导来自冷却介质出口中的每一个的冷却介质。

110、12. 根据方面11所述的绕组,其中:

111、冷却介质供应装置包括冷却介质供应装置入口、优选地单个冷却介质供应装置入口,该冷却介质供应装置入口流体连接或可流体连接到每个冷却介质入口;

112、和/或

113、冷却介质出口装置包括冷却介质出口装置出口、优选地单个冷却介质出口装置出口,该冷却介质出口装置出口流体连接或可流体连接到每个冷却介质出口。

114、13. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,所述多个冷却通道中的每一个包括用于将冷却介质引入到冷却通道中的冷却介质入口以及用于允许冷却介质从冷却通道排出的冷却介质出口。

115、14. 根据方面1至12中任一项所述的绕组,其中,所述多个冷却通道中的至少两个包括用于将冷却介质引入到所述多个冷却通道中的至少两个中的公共冷却介质入口以及用于允许冷却介质从所述多个冷却通道中的至少两个排出的公共冷却介质出口。

116、15. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却通道中的至少一些包括一个或多个分隔元件,所述一个或多个分隔元件被配置成将(多个)相应冷却通道的横截面区域分割成两个或更多个分区,优选地分割成三个或更多个分区。

117、16. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,分区基本上彼此平行和/或同轴延伸和/或并排布置。

118、17. 根据方面15或16所述的绕组,其中,分区中的至少第一分区沿如下方向与分区中的另外的分区相邻布置:

119、该方向基本上径向地延伸;

120、和/或

121、基本上垂直于变压器和/或芯部的纵向轴线和/或第一绕组部分和第二绕组部分的绕组轴线延伸。

122、18. 根据方面15至17中任一项所述的绕组,其中,分区中的至少第一分区沿着变压器和/或芯部的纵向轴线和/或沿着第一绕组部分和第二绕组部分的绕组轴线与分区中的另外的分区相邻布置。

123、19. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却通道的至少一个区段沿着绕组的至少一个区段环形地或半环形地延伸。

124、20. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却通道的至少一个区段是弯曲的。

125、21. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,绕组被配置为真空铸造线圈vcc绕组。

126、22. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,绕组被配置成实现冷却介质穿过冷却通道的如下速度:至少10 m/s、优选地至少12.5 m/s、更优选地至少15 m/s、更优选地至少17.5 m/s、更优选地至少20 m/s。

127、23. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,绕组被配置成实现冷却通道的壁与冷却介质之间的如下热传递系数:至少20 w/(m2k)、优选地至少25 w/(m2k)、更优选地至少30 w/(m2k)、更优选地至少35 w/(m2k)、更优选地至少40 w/(m2k)、更优选地至少45w/(m2k)、更优选地至少50 w/(m2k)。

128、24. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,绕组是高压hv绕组或低压lv绕组。

129、25. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其包括具有管腔的至少一个管,该管腔限定和/或是相应冷却通道,优选地其中,管至少部分地嵌入电绝缘材料中。

130、26. 根据方面25所述的绕组,其中,在组装绕组之前的管状态下,管是柔性的和/或可弯曲的。

131、27. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却通道中的至少一些被配置成将冷却介质重定向至少90°、优选地至少120°、更优选地至少150°、更优选地至少180°。

132、28. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却通道中的至少一些被配置成当绕组操作性地安装在变压器中时绕变压器的芯部的圆周的至少50%、优选地至少60%、更优选地至少70%、更优选地至少80%、更优选地至少90%来引导冷却介质。

133、29. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其进一步包括至少一个流动发生装置,所述至少一个流动发生装置可以被供能、优选地被电力供能以生成冷却介质穿过冷却通道的强制对流流动。

134、30. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,第一绕组部分、第二绕组部分和第三绕组部分沿着变压器的纵向轴线和/或芯部的纵向轴线和/或沿着第一绕组部分、第二绕组部分和/或第三绕组部分的绕组轴线堆叠。

135、31. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却介质入口和冷却介质出口布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁的基本上平坦的区段中,优选地其中,冷却介质入口和冷却介质出口布置在绕组和/或变压器的侧壁的圆顶结构中。

136、32. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却介质入口和冷却介质出口布置在以下各者上和/或延伸穿过以下各者:变压器的侧壁的外表面(优选地,径向外表面)、或者绕组的侧壁的外表面(优选地,径向外表面)。

137、33. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却介质入口和冷却介质出口布置在变压器的侧壁的同一表面和/或同一侧、或者绕组的侧壁的同一表面和/或同一侧上。

138、34. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,相应冷却通道的冷却介质入口和冷却介质出口布置成沿着变压器和/或绕组的周向方向和/或纵向方向彼此偏移。

139、35. 根据前述方面中任一项所述的绕组,其中,冷却通道被配置和布置成将冷却介质从变压器的周围环境引入、优选地基本上径向向内引入到变压器和/或绕组中。

140、36. 一种变压器,其包括至少一个芯部和至少部分地包围芯部的根据前述方面中任一项所述的至少一个绕组。

141、37. 根据方面36所述的变压器,其进一步包括至少一个流动发生装置,所述至少一个流动发生装置可以被供能、优选地被电力供能以生成冷却介质穿过冷却通道的强制对流流动。

142、38. 根据方面36或37所述的变压器,其中,变压器没有散热器。

143、39. 一种制造变压器的绕组、优选地根据方面1至35中任一项所述的绕组的方法,该绕组被配置成布置成至少部分地包围变压器的至少一个芯部,该方法包括:

144、布置包括导电材料的第一绕组部分;

145、布置包括导电材料的第二绕组部分,使得间隙(优选地,第一间隙)至少部分地布置在第一绕组部分与第二绕组部分之间;

146、优选地布置包括导电材料的至少一个第三绕组部分,使得第二间隙至少部分地布置在第二绕组部分与第三绕组部分之间;

147、提供多个冷却通道,所述多个冷却通道被配置成引导至少一种冷却介质穿过其以将热量从变压器传递到冷却介质,优选地其中,所述多个冷却通道包括布置在第一间隙内的第一冷却通道和布置在第二间隙内的至少一个第二冷却通道,其中,冷却通道中的一个或多个(优选地,第一冷却通道和第二冷却通道)各自包括用于将冷却介质引入到相应冷却通道中的至少一个冷却介质入口以及用于允许冷却介质从相应冷却通道排出的至少一个冷却介质出口,优选地其中,(多个)冷却介质入口和(多个)冷却介质出口布置在变压器的侧壁中;

148、至少部分地用电绝缘材料填充间隙(优选地,第一间隙和第二间隙)。

149、40. 根据方面39所述的方法,其中,冷却通道是通过将至少一个管(优选地,多个管)至少部分地布置在相应间隙中并将(多个)管至少部分地嵌入电绝缘材料中来提供的,优选地其中,(多个)管具有管腔,该管腔限定和/或是相应冷却通道。

150、41. 一种操作变压器(优选地,干式变压器)、优选地根据方面36至38中任一项所述的变压器的方法,该变压器包括至少一个芯部和至少部分地包围芯部的至少一个绕组,该绕组包括多个绕组部分,所述多个绕组部分各自包括导电材料,优选地其中,所述多个绕组部分包括:第一绕组部分,其包括导电材料;第二绕组部分,其包括导电材料;以及至少一个第三绕组部分,其包括导电材料,该变压器进一步包括:至少一个间隙(优选地,第一间隙),其至少部分地布置在绕组部分中的两个之间,优选地布置在第一绕组部分与第二绕组部分之间,该间隙至少部分地填充有电绝缘材料;优选地至少一个第二间隙,其至少部分地布置在绕组部分中的两个之间,优选地布置在第二绕组部分与第三绕组部分之间,并且至少部分地填充有电绝缘材料;以及多个冷却通道,其被配置成引导至少一种冷却介质穿过其以将热量从变压器传递到冷却介质,优选地其中,所述多个冷却通道包括布置在第一间隙内的第一冷却通道和布置在第二间隙内的至少一个第二冷却通道,该方法包括:

151、通过冷却通道中的至少一个(优选地,第一冷却通道)的至少一个冷却介质入口以及优选地通过第二冷却通道的至少一个冷却介质入口来引入冷却介质,(多个)冷却介质入口优选地布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中;

152、通过(多个)相应冷却通道的至少一个冷却介质出口从(多个)相应冷却通道(优选地,第一冷却通道)、以及优选地通过第二冷却通道的至少一个冷却介质出口从第二冷却通道排放冷却介质,(多个)冷却介质出口优选地布置在变压器的侧壁和/或绕组的侧壁中。