装有间隔件的绕组制造技术

一种绕组（３）按照一个具有在径向上一个位于另一个顶部上的绕组线匝的线圈构成，其中绕组（３）由设有外半导电层（１１５）的高压电缆（１１１）构成，以及其中绕组（３）装有沿轴向配置在绕组每匝之间的间隔件（８、９），以便将绕组分开，所述间隔件装有一个连接到高压电缆（１１１）中的半导电层（１１５）上的接地元件（１１，１７，１８，２８）。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在空气冷却的由电缆绕制的电力变压器中的绕组或者在电抗器中的绕组，所述绕组装有在各电缆绕组之间的间隔件，以便按照机械上相关的绕组结构能够实现空气冷却和接地。现代电力变压器通常是油冷却的。变压器具有由磁轭连接起来的一些铁芯支臂构成的铁芯，以及由线圈形成的绕组(初级，次级，控制)，这些部件浸入在充油的密封容器中。在线圈和铁芯中产生的热量利用通过线圈和铁芯的内部油循环带走，将该热量通过容器的器壁传输到周围的空气中。该油循环可以是强迫式的即用泵将油循环或者可以是自然式的即利用在油中的温度差形成。利用空气冷却或者水冷却装置在外部将循环油冷却。外部空气冷却可以或者是强迫式的和/或者是通过自然通风来实现的。除了传热作用以外在油冷却式高压变压器中油还起绝缘作用。干式变压器通常是空气冷却的。由于当代干式变压器用于低电力负载它们通常是通过自然通风冷却的。本专利技术的技术涉及利用绕制的绕组产生的轴向冷却通道，如在GB 1147049中所介绍的，用于冷却绕组的轴向通道埋置在浇铸的树脂中，如在EP 83107410.9中所介绍的，以及在峰值负载下利用横流式风扇，如在SE 7303919-0中所介绍的。由于可以利用高压电缆形成的绕组构成容量大于已有的干式电力变压器的干式变压器，这些新的电力变压器需要更有效地冷却。因此为了满足在所有的绕组中冷却需要强制通风。利用短的途径将热量传输到冷却剂中是重要的，还要使热量有效地传输到冷却剂中。因此重要的是使所有绕组直接地与充分数量的冷却剂相接触。常规的电力变压器还装有一些特定的环，以便保证绕组承受短路引起的电动力的稳定性。各绕组作为一个整体组装在铁芯上。在将一系列的压板安装之后，再相对于一个隔板圆筒将它们夹紧。整个组件根据下间隔环安装对准。一个加压环位于在铁芯磁轭和绕组之间以便对各绕组预加压。因此短路引起的电动力必须由铁芯磁轭本身以及将叠层固定在一起的夹具来承担。如果该绕组用在电抗器中以便补偿无功功率，该绕组可以按照没有铁芯的方式构成。在这种情况下绕组仅由一个线圈构成。根据US 5036165已知一种绝缘导体其具有半导电的热解玻璃纤维的内层和外层。还已知提供一种在电动机中具有这种绝缘的导体。例如在US 5066881中所介绍的，其中，半导电的热解玻璃纤维层与形成该导体的两个平行的杆相接触，以及在定子槽中的绝缘由半导电的热解玻璃纤维的外层所围绕。据介绍该热解玻璃纤维材料是适宜的，这是因为其即使在浸渍处理之后也能保持其电阻率。本专利技术的目的是提供一种包含高压电缆的新型的绕组，用于电力变压器或者用于电抗器。与具有绝缘绕组的常规电力变压器不同，本电力变压器具有由高压电缆构成的绕组，其具有接地的外半导电层，以便基本上消除电缆外层上的电位和以及为了降低容性电流。根据本专利技术通过提供具有外半导电层的高压电缆解决了这一层的接地问题。该绕组具有一些分布的间隔件以便在绕组中沿轴向施加预应力，意在解决在绕组中因短路引起的电动力问题，因此例如在变压器中不再需要承受电动力的夹具。根据本专利技术间隔件的目的还在于形成大量的接地点，以便实现对于该绕组的所有线匝，该绕组的外半导电层的有效接地。正像在每一电缆中一样，容性电流存在于变压器的绕组中。这些容性电流通过外半导电层流动并且使电压沿半导电层分布。为了将电压降低到在外半导电层上的安全电压值，两个接地点之间的距离必须相对短。对于在配电中使用的频率(50/60赫)，接地距离(两个接地点之间的距离)可以高达几米。对于间隔件的一个任务是实现在外半导电层和接地的间隔件之间的电接触。对于冲击电压、暂态过程需要较短的接地距离，这是因为在电压脉冲中具有高频分量。对于防冲击接地所需要的间隔件不需要具有特别良好的接触。在外半导电层和间隔件的金属部分之间的小的空气隙可以是允许的。如果出现冲击电压，在外半导电层上的电压(由容性电流引起)将很高，足以在外半导电层和间隔件的金属部分之间的空气隙之间产生火花。该火花则在外半导电层和间隔件的金属部分之间形成地接触。间隔件的金属部分(例如由不锈钢制成)任务是由外半导电层汇集所有接地电流。因此绕组的良好接地是通过将各间隔件接地实现的。该绕组被构成机械上紧凑和均匀接地的绕组组件，使得能够承受载荷例如短路引起的电动力，而不会将该力传递到在变压器中的铁芯上。本专利技术的目的还在于提供在绕组每匝之间的轴向圆柱形的通道，其中的冷却剂能适当的分布，以便满足在绕组中各种各样的冷却要求。当绕制线圈时通过插入间隔件可以形成该圆柱形的通道。利用扇片实现冷却剂的流动以及确定间隔件的尺寸，以便在该通道中形成满足各个绕组的冷却要求的流量。本专利技术的电力变压器的结构的另一个优点在于，绕组可以在电缆制造厂的电缆卷筒上预组装，然后在现场围绕铁芯组装。这就是对于这些类型的变压器制造技术的主要改进。本专利技术涉及用于电力变压器或者用于电抗器的绕组。绕组包含可以围绕磁性材料铁芯绕制的高压电缆。该绕组装有一些沿轴向设置的将沿径向的绕组的每一电缆线匝分开的间隔件，以便形成轴向上的圆柱形的冷却通道。根据本专利技术的一个实施例，绕组配置有在绕组中的一个在另一个顶部上的每匝之间的轴向圆柱形冷却通道，所述通道是由于在绕制线圈的过程中插入的间隔件形成的。该实施例还包含用于输送空气通过该轴向圆柱形的通道的风扇。确定各个间隔件的尺寸，以便按照相同的压降分布冷却剂的流量，使得能够满足各个轴向通道冷却要求，这是由于对于各个绕组冷却要求是不同的。还配置根据本专利技术的间隔件以便沿轴向将绕组一起夹紧形成一个均匀的绕组组件，其能够承受由于短路引起的机械力的作用以及构成一个电缆的最外层的接地连接部分。根据本专利技术的电缆具有在表面上的半导电层，该半导电层必须接地以便实现在绕组表面上零电位。该间隔件还设有弹性层，以吸收绕组中可能出现的振动。根据本专利技术的优选的实施例设计有永久性的间隔件，即使在绕组已经绕制完成之后它们仍保留在绕组中，以及还具有暂时的间隔件，它们在绕组的加工操作的过程中使用，当绕制已经完工时取下。沿径向方向将绕组的各个线匝分开的暂时的间隔件实现如下的功能1)在绕制欲构成绕组的一部分的电缆的过程中，各个间隔件(暂时的间隔件和永久性间隔件)应当保证绕组的各个线匝在径向方向上沿整个圆周适当的隔开，即使在绕制阶段由于电缆的刚性必须作用相当大的作用力/力矩。如果各个间隔件分得太开，则绕组线匝将类似多边形而不是圆。当利用具有小的承载表面的各个间隔件时，需要尽可能多的间隔件，否则间隔件应具有大的承载表面。2)在运行过程中永久性的间隔件的任务是维持在各个绕组线匝之间的间隔以便使得冷却剂能够通过以及尽可能有效冷却。对这项任务，永久性的间隔件应当以相对远地被隔开，以便使它们本身不必具有太大的横截面积，因此使冷却剂的流动变差。对于绕组的机械稳定性例如由于短路引起的电动力仅需要少量的间隔件。根据本专利技术的一个优选的实施例，这一问题的解决是利用了某些间隔件，例如另外的一些间隔件，它们是暂时性的，在绕组制成之后可取走。这可以按几种方式实现通过提供具有椭圆形横截面的间隔件，在制造过程中椭圆的长轴处于径向方向，然后旋转90°可以将其拉出；或者是利用流体例如气体或者水可膨胀的，在组装之后将抽出；或者通过提供具有可收缩的倒钩的间隔件等。在该实施例中，利用具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绕组（３），按照具有在径向上一个位于另一个的顶部的绕组线匝的线圈构成，其特征在于，绕组（３）由具有外半导电层（１１５）的高压电缆（１１１）构成，以及绕组（３）具有轴向上配置在绕组每匝之间的间隔件（８，９），将绕组间隔，所述间隔件装有至少一个连接到高压电缆（１１１）中的半导电层（１１５）的接地元件（１１，１７，１８，２５，２８）。

【技术特征摘要】
SE 1997-2-3 9700340-4;SE 1997-11-28 9704436-61.一种绕组(3)，按照具有在径向上一个位于另一个的顶部的绕组线匝的线圈构成，其特征在于，绕组(3)由具有外半导电层(115)的高压电缆(111)构成，以及绕组(3)具有轴向上配置在绕组每匝之间的间隔件(8，9)，将绕组间隔，所述间隔件装有至少一个连接到高压电缆(111)中的半导电层(115)的接地元件(11，17，18，25，28)。2.如权利要求1所述的绕组，其特征在于，间隔件(8，9)具有至少一个弹性层(16，26)。3.如权利要求2所述的绕组，其特征在于，一空气隙(27)形成在各层之间或者形成在弹性层(16，26)之内。4.如权利要求2-3中之一所述的绕组，其特征在于，接地元件(28)装有一导电弹性元件(29)，用于在接地元件(11，17，18，25，28)和外半导电层之间形成接触。5.如权利要求4所述的绕组，其特征在于，弹性元件(29)位于在空气隙(27)中。6.如权利要求2-3中之一所述的绕组，其特征在于，接地元件(11，17，18)包含与间隔件(8，9)的外表面相连结的一个导电元件(17)。7.如权利要求6所述的绕组，其特征在于，导电元件(17)由基本覆盖间隔件(8，9)的表面的金属层构成。8.如前述任一权利要求所述的绕组，其特征在于，接地电流的分布为经过径向上放置的导电支撑板(11)由绕组向远传导。9.如权利要求8所述的绕组，其特征在于，支撑板(11)设有间隔件(8，9)经其通过的几个延伸孔，间隔件(8，9)的配置为依靠支撑板(11)沿轴向夹紧。10.如前述任一权利要求所述的绕组，其特征在于，支撑板(11)径向上由绕组最内侧线匝(5)向最外侧线匝延伸经过整个绕组线圈。11.如前述任一权利要求所述的绕组，其特征在于，在与间隔件(8，9)接触的区域内，绕组的半导电层(115)用一种导电漆涂覆。12.一种制造如权利要求1-11中之一所述的绕组的方法，其特征在于，利用暂时放置的沿永久的间隔件(8，9)之间的切线方向施加的支撑元件(50，60)支撑绕组，以便所当顺序绕制时支撑该绕组，在此之后将该暂时支撑元件取走。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，具有依靠电缆支撑的小的表面的支撑元件(70)施加在永久间隔件(8，9)之间。14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，支撑元件(50，60)具有的曲率对应于绕组的曲率以及具有依靠电缆支撑的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂萨瑟，瑟恩伯格林，古纳凯兰德，彼得卡斯藤森，耶尔约翰松，
申请(专利权)人：ABB股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]