带有被动冷却的变压器线圈和变压器制造技术

本发明专利技术涉及一种带有初级绕组(3)和次级绕组(4)的可借助于热管(10)冷却的变压器线圈(1)，并且涉及一种变压器，该变压器由可如此冷却的变压器线圈(1)构建。为此热管(10)的蒸发器(12)布置在绕组(3，4)的区域中，并且形成至少一个面型的蒸发器节段(16)，该蒸发器节段(16)在绕组(3，4)的周向上且沿着变压器线圈(1)的缠绕轴线(5)延伸，并且在此，覆盖次级绕组(4)的线匝(401，…，404)的多个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有被动冷却的变压器线圈和变压器
本专利技术涉及带有被动冷却装置的变压器线圈(Transformatorspule)、以及带有至少一个这种线圈的变压器，尤其为带有用于排出产生的热的内装(eingebaut)的热管的树脂封装的(harzgekapselt)干式变压器、以及用于制造可冷却的干式变压器的方法。
技术介绍
在过去几十年中，持续地提高变压器的工作功率并且改进其可靠性。为了保证提高的工作功率和所要求的运行安全性，变压器和其构件的有效且可靠的冷却是重要的。在处于直至典型地800kV的电压范围中工作的功率变压器中广泛已知这样的主动冷却，即，其使用油作为冷却介质。大型功率变压器一般安装在这样的系统中，即，在其中可出现高的短路功率。由此，在短路情况中出现的机械应力通常决定设计方案。当今的功率变压器使用油不仅用于电的绝缘也用于冷却。在此，主动地泵送油通过变压器，并且借助于热交换从回路中提取热。配电变压器(Verteiltransformator)或者实现成油填充型或者实现成干式绝缘型。油填充的配电变压器具有直至72.5kV的初级电压，而带有敞开的或封装的线匝(Windung)的干式变压器典型地具有直至52kV的初级电压并且主要应用在必须将火险或环境污染的风险保持最小的地方。为了冷却干式变压器，已知使用通风机或横流鼓风机。在这种类型的主动的强制冷却中，通过位于变压器中的通道鼓吹空气。出于结构技术的原因，用于空气传导的通道仅仅位于在变压器线圈的初级侧上的绕组(Wicklung)之间，因为在次级侧上典型地首先螺旋形地在径向的方向上在多层中缠绕线匝，并且之后才以相同缠绕的方式缠绕下一个轴向地邻近的绕组，这使设置冷却通道变困难。由此，干式变压器的利用环氧树脂浇注(vergiessen)的次级侧仅仅可通过在环氧树脂的表面处的热传导和对流冷却。由此引起，大多如此冷却的干式变压器的工作功率受在变压器的次级侧上的工作温度限制。此外，主动冷却是不利的，因为这种系统不可自主工作(autonom)并且可较容易地失效。从文件US5656984中已知用于干式变压器的另一类型的冷却。在该文件中提出一种被动冷却，在其中，四个热管安置在变压器芯体附近，并且由初级线匝缠绕。为此，单个热管的蒸发器构造成长形地伸延的薄管，其平行于缠绕轴线(Wickelachse)伸延。通过热管主要在变压器的径向方向上非常局部且单一的布置方案，主要在单个热管附近的区域中提取产生的热，这种热例如由传递损失和磁滞引起。由此，冷却功率局部地非常强烈地变化，并且与单个热管在变压器中的布置方案相关。在提及的结构中，需要多个热管，其主要冷却变压器芯体的附近的区域。在文件US4129845中提出一种主动的变压器冷却，在其中，由存储器包住(ummanteln)待冷却的变压器，流体储存器也位于该存储器中。泵将冷却液从位于变压器之下的储存器向上输送并且将其在变压器线匝上进行分配。如此分配的冷却液在变压器的线匝之间由上而下流动并且蒸发。在文件US6368530中公开了柱形的可冷却的变压器线圈，在其中在内线匝和外线匝之间设置四个冷却通道。冷却通道在旋转轴线的方向上伸延，并且彼此间隔相同。在文件GB764576中公开了一种可冷却的变压器，其由存储器包围，利用冷却液填满存储器。蒸发的冷却液可上升到作为冷凝器起作用的管路中，在该处冷凝并流回。从文件JP6215959中可得出用于变压器的被动冷却的热管的另一应用。在该文件中，以同心地且轴向间隔开的方式围绕变压器芯体安放多个构造成棒形的蒸发器，或者其以U形地弯曲的方式在单个线匝层之间在轴向的方向上伸延。在这些和其它变压器冷却中，布置方案、内装到变压器线圈中以及变压器冷却的结构是值得改进的。在这些类型的干式变压器中用于达到更高的功率密度的改进的冷却方案是值得期待的。
技术实现思路
本专利技术的目的为提供冷却的变压器线圈和冷却的变压器，在其中冷却介质被引导到线匝的这样的区域处，即，以热的且强烈的方式加载该区域。该目的通过根据独立权利要求1的带有热管的变压器线圈实现，并且通过根据独立权利要求14的用于制造可冷却的变压器的方法实现。此外，提出根据权利要求13的带有这种变压器线圈的变压器以及根据权利要求16的这种变压器在风力设备中的用途。从从属权利要求、说明书以及附图中得到本专利技术的其它优点、特征、方面。根据本专利技术的一个方面，提出带有初级绕组和次级绕组的变压器线圈，其具有用于排出热能的热管。沿着变压器线圈的缠绕轴线布置绕组。热管的称为蒸发器的区段布置在绕组的区域中。蒸发器通过其形状形成至少一个面型的蒸发器节段(Verdampfersegment)，其在绕组的周向上沿着缠绕轴线延伸，并且在此覆盖(überstreichen)次级绕组的多个线匝。不仅初级绕组而且次级绕组具有多个线匝。由于高的待传递的电流，初级绕组的线匝实施成面形的，相应于卷绕的带。每个单个线匝的宽度基本上相应于线圈的整个长度。相反地，次级绕组具有明显比初级侧的线匝窄的多个线匝。从这样的线匝中得到次级绕组，即，既在线圈的径向方向上也在轴向方向上缠绕该线匝。就此而言，概念热管不应理解为本身以管的形式的热传递件的纯粹结构上的实施方案，相反地，应理解为作为被动地工作的热传递件的其功能上的实施方案，该热传递件具有带有工作介质的密封地封装的体积，并且在该热传递件的情形下在冷凝器中放出在蒸发器中吸收的蒸发热并且工作介质在冷凝器中冷凝。由一个或多个蒸发器元件构建的蒸发器的形状与线圈的形状相匹配。也就是说，蒸发器元件和由此蒸发器呈现出变压器线圈的形状，例如柱形的形状或至少形成柱形的节段。由此，在蒸发器和线圈之间在变压器线圈的整个表面上的热交换是可能的。通过蒸发器的面形的结构(即，其在周向上且沿着线圈轴线延伸)，单个的蒸发器节段或蒸发器沿着线圈缠绕轴线覆盖次级绕组的多数线匝，由此，使尤其地在线圈的强烈热加载的区域中的冷却成为可能。一个或多个蒸发器节段在底部的区域中封闭(schliessen)。换句话说，一个或多个蒸发器节段形成环柱形的容器，液态的冷却介质汇集(sammeln)在其中。在此，可由次级绕组包围蒸发器节段，但是或者也可由蒸发器节段包围次级绕组。在实施形式中，蒸发器节段在所有绕组上沿着缠绕轴线延伸。由此保证，实现沿着缠绕轴线与所有绕组的均匀的热交换。在实施形式中，多个蒸发器节段在蒸发器底部的区域中如此相互连接，即，工作介质汇集在柱形的蒸发器的底部区域中，并且可循环通过所有蒸发器节段。在实施形式中，多个蒸发器节段在蒸发器排出部(Verdampferauslass)的区域中如此相互连接，即，形成至少一个蒸发器排出部。蒸发器排出部建立到热管的冷凝器的连接。在实施形式中，蒸发器布置在初级绕组的带有最小的线匝直径的线匝之内或布置在初级绕组的两个线匝之间，由此，直接在线圈芯体或初级绕组附近实现线圈的优化的冷却并且可在制造蒸发器时进行缠绕。在实施形式中，蒸发器布置在初级绕组和次级绕组之间，由此，实现在初级绕组和次级绕组之间优化的冷却和介电强度(dielektrischFestigkeit)的改进。在实施形式中，蒸发器包围带有最大的线匝直径的次级绕组的线匝，由此，实现次级侧的线匝的优化的冷却并且通过包住次级绕组简化可冷却的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.05 EP 09161988.21.一种变压器线圈(1)，带有初级绕组(3)和次级绕组(4)，所述初级绕组(3)和所述次级绕组(4)具有线匝(301,302,401,…,404)并且带有用于排出所述变压器线圈(1)的热能的被动地工作的热管(10)，其中，所述变压器线圈(1)具有缠绕轴线(5)，沿着所述缠绕轴线(5)布置所述初级绕组(3)和所述次级绕组(4)，并且其中，所述热管(10)的称为蒸发器(12)的用于蒸发工作介质(11)的区段布置在所述初级绕组(3)和所述次级绕组(4)的区域中，其特征在于，所述蒸发器(12)形成至少一个面型的且容纳所述工作介质(11)的蒸发器节段(16)，所述蒸发器节段(16)在所述初级绕组(3)和所述次级绕组(4)的周向上且沿着所述缠绕轴线(5)延伸，并且在此覆盖所述次级绕组(4)的线匝(401,402)的多个，所述蒸发器节段(16)在底部区域中封闭并且构造成环柱形的容器，其中，由所述次级绕组(4)包围所述蒸发器节段(16)，或者由所述蒸发器节段(16)包围所述次级绕组(4)，其中所述热管(10)包括通过柔性的区段连接到所述蒸发器(12)的蒸发器排出部(13)上的冷凝器。2.根据权利要求1所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述面型的蒸发器节段(16)覆盖所述次级绕组(4)和/或所述初级绕组(3)的所有线匝(301,302,401,402)。3.根据权利要求1所述的变压器线圈(1)，其特征在于，多个面型的蒸发器节段(16)在其第一端部的区域中相互连接，以用于形成用于所述工作介质的汇聚槽并且以用于使所述工作介质(11)循环穿过所有蒸发器节段(16)成为可能。4.根据权利要求2所述的变压器线圈(1)，其特征在于，多个面型的蒸发器节段(16)在其第一端部的区域中相互连接，以用于形成用于所述工作介质的汇聚槽并且以用于使所述工作介质(11)循环穿过所有蒸发器节段(16)成为可能。5.根据权利要求3所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述面型的蒸发器节段(16)在其第二端部的区域中相互连接，以用于形成用于所述工作介质(11)的至少一个蒸发器排出部(13)。6.根据权利要求1所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述至少一个面型的形成所述蒸发器(12)的蒸发器节段(16)为环形的和/或构造成与所述缠绕轴线(5)同心。7.根据权利要求2所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述至少一个面型的形成所述蒸发器(12)的蒸发器节段(16)为环形的和/或构造成与所述缠绕轴线(5)同心。8.根据权利要求1所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述蒸发器布置在所述初级绕组(3)的带有最小的线匝直径的线匝(301)之内或布置在所述初级绕组(3)的两个线匝(301,302)之间。9.根据权利要求1所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述蒸发器布置在初级绕组(3)和次级绕组(4)之间。10.根据权利要求1所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述蒸发器包围带有最大的线匝直径的次级绕组(4)的线匝(402)。11.根据权利要求1所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述蒸发器(12)与所述次级绕组(4)借助于浇注树脂浇注成组块。12.根据权利要求8所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述蒸发器(12)由电绝缘的材料制成并且经受在所述次级绕组(4)中的电位梯度。13.根据权利要求10所述的变压器线圈(1)，其特征在于，所述蒸发器(12)由电绝缘的材料制成并且经受在所述次级绕组(4)中的电位梯度。14.根据前述权利要求2-7中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·查托尼，R·穆里洛，T·比勒，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：