一种海上风电66kV大容量油浸式变压器线圈结构的制作方法

本发明涉及变压器，尤其涉及一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构。

背景技术：

1、随着海上风电的迅速发展，风电功率大容量、远距离传输需求越来越迫切。海上风电系统受到变频装置、安装空间和恶劣环境的限制，因此变压器输变电设备及运行维护都有特殊要求。海上风电变压器高质量的稳定运行已成为海上风电开发中的重要环节，也是海上风电向更大规模、更深、更远海域发展的关键所在。

2、目前，作为海上风力发电机组中重要部件的66kv大容量油浸式变压器，其线圈的结构直接就影响了变压器的运行质量，绕组一旦发生故障无法进行现场维修，只能采取整体更换，而整体更换的成本非常高，且周期长，导致海上风电设备运维难度大，而高低压线圈出现异常，其状态不能被及时发现。

3、因为66kv大容量油浸式变压器运行时除雷电冲击和工频过电压外，还有就是风电变压器运行失效风险最大的特快速暂态过电压(vfto)，不同的风电变压器线圈结构具有不同的固有频率，真空断路器具有极为快速的开断时间，高、低压侧断路器分合闸操作产生的特快速暂态过电压，持续时间仅几毫秒，波前时间几纳秒至几十纳秒，高压断路器开断过程中，特快速暂态过电压的波前时间约比雷电冲击全波1.2μs短50倍，这已超过常规变压器的最大过电压，过电压可能导致匝间场强超过绝缘耐受强度而发生匝间或层间击穿。另外，海洋风电系统中的断路器、旋转电机、变频驱动等额外非线性负载都会产生谐波，这些累积谐波不断重复，不断增加绕组导体涡流和循环电流，使得变压器内的涡流和杂散损耗增大，会造成变压器过早绝缘老化和局部过热故障。

4、而且不论高压电压等级是66kv或35kv，其低压一般都是1.14kv，对于大容量油浸式变压器来说，低压线圈通过的额定电流将达到8000a左右，那么低压线圈就会采用铜箔箔绕的型式来绕制，即是采用一根出线铜排焊接在单层铜箔上，但是若要满足8000a电流，以及温升不能超过要求值，则需选取大截面的出线铜排，根据实际油中允许的电流密度3.5a/mm2，出线铜排的面积约为8000/3.5≈2280mm2，那么出线铜排规格尺寸至少是16×140(mm)，这么大的出线铜排不仅在绕制时操作困难，而且在固定焊接时必须借用起重设备来配合完成，也很难保证相对位置的准确性。另外单层铜箔的厚度为满足低压电流要求其厚度也比较厚，这样大的出线铜排在和厚铜箔焊接时局部位置很容易出线虚焊现象，并且在绕制过程中由于设备的张紧力会使虚焊的部位更加严重，从而造成虚焊部位在通过大电流时产生局部过热现象。

5、同时，因为大截面出线铜排在通过电流时，出线铜排的外表面几乎通过了所有的电流，其内部确无电流通过，这就称之为“集肤效应”，表面电流越大则其温升就越高，由于单根厚出线铜排和单层厚铜箔在焊接的操作不稳定性，极容易造成一些焊接缺陷，致使低压线圈局部温升突高，严重影响变压器的安全可靠运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中存在的过电压，焊接缺陷的不足之处，提供一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其设计合理，结构巧妙，不仅能够解决高压线圈层间绝缘耐压及运行时过电压，而且还能够解决低压线圈局部温升过高，保证变压器安全可靠运行，适于推广。

2、本发明是通过下述技术方案来实现的：一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，包括布置于铁芯外径侧的高压线圈和低压线圈，高压线圈包括上半段线圈和下半段线圈，上半段线圈与下半段线圈构成上下两段的层式绕组结构；低压线圈位于高压线圈的内径侧，并且低压线圈为铜箔箔绕的结构；低压线圈的出线铜排包括变压器铜排a和变压器铜排b；变压器铜排a与变压器铜排b对称间隔设置于同一平面处，并且变压器铜排a与变压器铜排b焊接于变压器低压线圈铜箔上，从而使出线铜排构成“双排”结构。

3、本发明的进一步改进还有，上半段线圈和下半段线圈均采用圆筒式线圈。

4、本发明的进一步改进还有，上半段线圈和下半段线圈的高度以及直径相等。

5、本发明的进一步改进还有，高压线圈的首端和尾端均设置有角环。

6、本发明的进一步改进还有，高压线圈和低压线圈之间设置有静电屏。

7、本发明的进一步改进还有，变压器低压线圈铜箔为双层结构。

8、本发明的进一步改进还有，变压器铜排a和变压器铜排b的整体尺寸相同。

9、本发明的进一步改进还有，变压器铜排a、变压器铜排b的外侧均为等腰梯形结构。

10、本发明的有益效果是：本线圈结构的高压线圈采用了上下两段的层式绕组结构，这种分段结构降低了层间电压的一半，即是减少了一半的层间绝缘，从而降低了绝缘材料和铜线的使用量，解决了高压线圈层间绝缘耐压及运行时过电压。本线圈结构的低压线圈，采用了出线铜排“双排”结构，以及双层的变压器铜箔，两根铜排与双层的变压器铜箔排分别进行焊接，从而达到了低压大电流分别通过两根铜排目的，起到分流的作用，并且两根铜排的厚度和宽度较现有技术的铜排减少了一半，则其表面电流密度大大降低，不仅便于低压线圈绕制操作更是杜绝了局部过热的隐患，保证了变压器的安全可靠运行。

技术特征：

1.一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，包括布置于铁芯外径侧的高压线圈(1)和低压线圈(2)，其特征在于，高压线圈(1)包括上半段线圈(101)和下半段线圈(102)，上半段线圈(101)与下半段线圈(102)构成上下两段的层式绕组结构；低压线圈(2)位于高压线圈(1)的内径侧，并且低压线圈(2)为铜箔箔绕的结构；低压线圈(2)的出线铜排(5)包括变压器铜排a(501)和变压器铜排b(502)；变压器铜排a(501)与变压器铜排b(502)对称间隔设置于同一平面处，并且变压器铜排a(501)与变压器铜排b(502)焊接于变压器低压线圈铜箔(6)上，从而使出线铜排(5)构成“双排”结构。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其特征在于，上半段线圈(101)和下半段线圈(102)均采用圆筒式线圈。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其特征在于，上半段线圈(101)和下半段线圈(102)的高度以及直径相等。

4.根据权利要求1所述的一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其特征在于，高压线圈(1)的首端和尾端均设置有角环(3)。

5.根据权利要求1所述的一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其特征在于，高压线圈(1)和低压线圈(2)之间设置有静电屏(4)。

6.根据权利要求1所述的一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其特征在于，变压器低压线圈铜箔(6)为双层结构。

7.根据权利要求1所述的一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其特征在于，变压器铜排a(501)和变压器铜排b(502)的整体尺寸相同。

8.根据权利要求7所述的一种海上风电66kv大容量油浸式变压器线圈结构，其特征在于，变压器铜排a(501)、变压器铜排b(502)的外侧均为等腰梯形结构。

技术总结一种海上风电66kV大容量油浸式变压器线圈结构，属于变压器技术领域，包括布置于铁芯外径侧的高压线圈和低压线圈，高压线圈包括上半段线圈和下半段线圈，上半段线圈与下半段线圈构成上下两段的层式绕组结构；低压线圈位于高压线圈的内径侧，并且低压线圈为铜箔箔绕的结构；低压线圈的出线铜排包括变压器铜排A和变压器铜排B；变压器铜排A与变压器铜排B对称间隔设于同一平面处，并且变压器铜排A与变压器铜排B焊接于变压器低压线圈铜箔上，从而使出线铜排构成“双排”结构。本发明所述的一种海上风电66kV大容量油浸式变压器线圈结构，其设计合理，结构巧妙，不仅能够解决高压线圈层间绝缘耐压及运行时过电压，而且还能够解决低压线圈局部温升过高，保证变压器安全可靠运行，适于推广。技术研发人员：欧阳元,陈飞,魏彩霞,霍彦博,白羽飞,苏开远,许晨,李炅琴受保护的技术使用者：山东电工电气集团智能电气有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2