石墨烯高导铜线圈组、石墨烯高导铜绕组及其加工方法、干式变压器与流程

本技术涉及干式变压器，具体涉及一种石墨烯高导铜线圈组、石墨烯高导铜绕组及其加工方法、干式变压器。

背景技术：

1、环氧树脂浇注干式变压器因其阻燃、安全、免维护的特点，广泛应用于城市电网、数据中心、轨道交通等场所。高压线圈是干式变压器的核心部件，由于干式变压器高压线圈的首、末端是电场最集中的区域，根据电场分布规律，线圈首末端对地的电场强度远高于线圈中部。相关技术中，高压线圈首末端与环氧树脂外壁之间的绝缘距离通常与线圈中部保持一致，导致环氧浇注式的干式变压器高压线圈端部更容易因绝缘距离不足而发生放电击穿。

2、针对上述情况，行业经验往往是采用在线圈首、末端增加绝缘端圈或减少分匝层数来增大绝缘距离，改变分匝层数会使分匝层的电流密度增大，且这些方法未能充分的与浇注工艺协同，无法从根本上解决干式变压器的高压绕组局放和放电击穿风险难题。

技术实现思路

1、本技术提供一种石墨烯高导铜线圈组、石墨烯高导铜绕组及其加工方法、干式变压器，旨在解决高压绕组存在的局放和放电击穿问题。

2、本技术提供一种石墨烯高导铜线圈组，包括依次层叠设置的首端线圈组、中部线圈组和末端线圈组，首端线圈组的外径和末端线圈组的外径均小于中部线圈组的外径，首端线圈组的内径和末端线圈组的内径均大于中部线圈组的内径。

3、可选的，在本技术的一些实施例中，首端线圈组的外径与中部线圈组的外径的差值为3mm~5mm；和/或

4、首端线圈组的内径与中部线圈组的内径的差值为3mm~5mm；和/或

5、末端线圈组的外径与中部线圈组的外径的差值为3mm~5mm；和/或

6、末端线圈组的内径与中部线圈组的内径的差值为3mm~5mm。

7、可选的，在本技术的一些实施例中，首端线圈组、中部线圈组和末端线圈组由导线绕制形成，首端线圈组、末端线圈组的导线的折弯半径大于中部线圈组的导线的折弯半径。

8、可选的，在本技术的一些实施例中，首端线圈组的导线的折弯半径大于等于首端线圈组的导线的宽度的5倍；和/或

9、末端线圈组的导线的折弯半径大于等于末端线圈组的导线的宽度的5倍；和/或

10、中部线圈组的导线的折弯半径为中部线圈组的导线的宽度的2.5倍~3倍。

11、可选的，在本技术的一些实施例中，首端线圈组、中部线圈组和末端线圈组分别包括多个线圈层，每个线圈层包括由内向外的多个线圈；

12、其中，首端线圈组的线圈层的线圈之间的间隙大于中部线圈组的线圈层的线圈之间的间隙；和/或

13、末端线圈组的线圈层的线圈之间的间隙大于中部线圈组的线圈层的线圈之间的间隙。

14、可选的，在本技术的一些实施例中，首端线圈组的线圈层的线圈之间的间隙为0.08mm~0.15mm；和/或

15、末端线圈组的线圈层的线圈之间的间隙为0.08mm~0.15mm；和/或

16、中部线圈组的线圈层的线圈之间的间隙为0.02mm~0.04mm。

17、可选的，在本技术的一些实施例中，首端线圈组包括多个由内向外的层叠设置的第一线圈层，沿背离首端线圈组的轴向，靠近首端线圈组的轴向一侧的第一线圈层的外径大于远离首端线圈组的轴向一侧的第一线圈层的外径；和/或

18、末端线圈组包括多个由内向外的层叠设置的第二线圈层，沿末端线圈组的轴向，靠近末端线圈组的轴向一侧的第二线圈层的外径大于远离末端线圈组的轴向一侧的第二线圈层的外径。

19、可选的，在本技术的一些实施例中，首端线圈组包括多个由内向外层叠设置的第一线圈层，相邻第一线圈层间和/或多个第一线圈层的径向一侧设置有第一绝缘层；和/或

20、末端线圈组包括多个由内向外层叠设置的第二线圈层，相邻第二线圈层间和/或多个第二线圈层的径向一侧设置有第二绝缘层。

21、可选的，在本技术的一些实施例中，第一绝缘层的厚度为0.35mm~0.4mm；和/或

22、第二绝缘层的厚度为0.35mm~0.4mm。

23、相应的，本技术还提供一种石墨烯高导铜绕组，包括上述的石墨烯高导铜线圈组和包覆石墨烯高导铜线圈组的绝缘体。

24、可选的，在本技术的一些实施例中，绝缘体包括沿石墨烯高导铜线圈组的径向设置的内绝缘体和外绝缘体，内绝缘体和外绝缘体化学键合。

25、可选的，在本技术的一些实施例中，绝缘体内设置有贯穿绝缘体的气道。

26、相应的，本技术还提供一种石墨烯高导铜绕组的加工方法，包括：

27、将导线绕制成线圈，得到线圈组；

28、向线圈组内侧注入第一浇注料，进行第一凝胶反应，使第一浇注料形成凝胶态，再向线圈组外侧注入第二浇注料，进行第二凝胶反应，形成包覆线圈组的绝缘体，得到石墨烯高导铜绕组。

29、可选的，在本技术的一些实施例中，第一浇注料的粘度低于第二浇注料的粘度；和/或

30、第一浇注料的质量与第二浇注料的质量之比为（06~1）：1。

31、可选的，在本技术的一些实施例中，第一浇注料包括第一环氧树脂，第一环氧树脂在25℃的粘度为800mpa·s~1200mpa·s；

32、第一浇注料包括第二环氧树脂，第二环氧树脂在25℃的粘度为4000mpa·s~6000mpa·s。

33、可选的，在本技术的一些实施例中，向线圈组内侧注入第一浇注料前，还包括：在线圈组表面设置偶联剂；和/或

34、第一浇注料注入完成后，还包括：对体系进行第一电磁振荡和/或超声处理；和/或

35、在第二浇注料的注入过程中，对体系进行第二电磁振荡和/或超声处理；和/或

36、第二浇注料的注入完成后，还包括：将体系在真空环境静置25min~35min。

37、可选的，在本技术的一些实施例中，线圈组包括依次层叠设置的首端线圈组、中部线圈组和末端线圈组，将导线绕制成线圈的过程中，首端线圈组的导线的绕组张力为中部线圈组的导线的绕组张力的15%~20%；和/或

38、第一电磁振荡在真空度小于等于30pa的环境下进行，第一电磁振荡的电磁频率为20hz~50hz，第一电磁振荡的时间为20min~40min；和/或

39、第一浇注料的注入速度为1.5kg/min~2kg/min，第一浇注料由下向上注入，第一浇注料在真空度小于等于30pa的环境下注入；和/或

40、第一凝胶反应在真空度小于等于30pa的环境下进行，第一凝胶反应包括：以小于等于15℃/h的升温速率升温至88℃~92℃，并保温2h~3h；和/或

41、第一凝胶反应形成的凝胶体的邵氏硬度a为20~30；和/或

42、第二浇注料的注入速度为2.0kg/min~3.0kg/min，第二浇注料由下向上注入，第二浇注料的注入过程中，线圈组的顶部压力为0.1mpa~0.3mpa；和/或

43、第二电磁振荡的电磁频率为30hz~60hz，第二电磁振荡持续至第二浇注料注入完成后的15min~25min；和/或

44、第二凝胶反应包括：以8℃/h~12℃/h的升温速率升温至105℃~115℃，并保温3.5h~4.5h，再以13℃/h~17℃/h的升温速率升温至125℃~135℃，并保温5.5h~6.5h。

45、此外，本技术还提供一种干式变压器，包括上述的石墨烯高导铜绕组，或上述的石墨烯高导铜绕组的加工方法加工得到的石墨烯高导铜绕组。

46、本技术通过使首端线圈组的外径和末端线圈组的外径比中部线圈组的外径小，首端线圈组的内径和末端线圈组的内径比中部线圈组的内径大，可以增大首末端线圈与绝缘体内外壁之间的绝缘距离，进而降低首末端电场强度，进而降低放电击穿的概率；由于首端线圈组和末端线圈组的绝缘距离增大，首端线圈组和末端线圈组在注入浇注料时，浇注料的填充空间更大，使得气泡有更多的迁移通道，进而降低首端线圈组和末端线圈组的局部放电量。