一种变压器的绕组组件及变压器的制作方法

本发明属于变压器电极设计，具体涉及一种变压器的绕组组件及变压器。

背景技术：

1、随着电力系统的快速发展，电压等级不断地提高，对产品能效等级、运行可靠性的要求随之提升。由于全球对于电网的要求越来越高，变压器的容量也越来越大。变压器在运行过程中，有时遭受大气影响，会导致过电压、操作过电压和工频电压升高，这会对变压器的绝缘结构造成一定的威胁，尤其是大容量变压器的绝缘性能更加需要进行提升以保障电网正常运行。

2、近年来研究发现，10kv及以上电压等级的主空道小饼式线圈结构中，绝缘薄弱的地方通常位于棱边、尖端等部位。现有技术中，为了改善线圈端部电场，对于高电压产品常常在线圈的端部设置有静电板。比如中国专利cn117976369a中公开了一种油浸式变压器，设置在多组绕组沿竖直方向的两侧，且位于两组角环组件之间的静电板，用以改善端部电场分布。该做法虽然可以在一定程度上缓解大容量变压器的绝缘强度压力，但由于静电板横截面较大，会占用铁心窗口的填充率，导致硅钢片使用量增加，使得大容量变压器的制造成本持续增高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种变压器的绕组组件及变压器，用以解决目前大容量变压器生产成本高的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种变压器的绕组组件，其中，包括：饼式线圈以及堆叠于所述饼式线圈上的若干导线层，位于顶部的导线层为顶部导线层，所述顶部导线层包括由内到外依次同心排布的内径侧圆弧电极、若干个导线圈以及外径侧圆弧电极。

3、本发明一个较佳实施例中，所述内径侧圆弧电极的辐向尺寸a内与所述外径侧圆弧电极的辐向尺寸a外通过式1获得：

4、a内=a外=ma                       （1）

5、其中，a为导线圈的辐向尺寸，m为调整系数，m为0.4到0.6。

6、本发明一个较佳实施例中，m的取值为0.5。

7、本发明一个较佳实施例中，所述内径侧圆弧电极的截面包括辐向圆角和三个倒圆角，所述辐向圆角位于所述内径侧圆弧电极的内上侧；所述外径侧圆弧电极的截面包括辐向圆角和三个倒圆角，所述辐向圆角位于所述外径侧圆弧电极的外上侧；

8、所述内径侧圆弧电极的辐向圆角的辐向尺寸r1和所述外径侧圆弧电极的辐向尺寸r2

9、通过式2获得：

10、r1=r2=0.5a内                                （2）

11、其中，a内为内径侧圆弧电极的辐向尺寸；

12、所述内径侧圆弧电极的倒圆角尺寸r1和所述外径侧圆弧电极的倒圆角尺寸r2通过式3获得：

13、r1=r2=r                        （3）

14、其中，r为导线圈的圆弧角的尺寸。

15、本发明一个较佳实施例中，若r1的计算结果大于6mm，则r1取6mm。

16、本发明一个较佳实施例中，所述内径侧圆弧电极的长度l通过式4获得：

17、l=l0-z                        (4)

18、其中，l0为与该圆弧电极相邻的导线圈长度，z为圆弧电极的焊接长度。

19、本发明一个较佳实施例中，所述内径侧圆弧电极的焊接长度为15~20mm，外径侧圆弧电极的焊接 长度为10~15mm。

20、本发明一个较佳实施例中，所述内径侧圆弧电极的绝缘厚度与所述外径侧圆弧电极的绝缘厚度相等，所述内径侧圆弧电极的绝缘厚度d通过式5获得：

21、d=d+x                          (5)

22、其中，d为与内径侧圆弧电极相邻导线圈的匝绝缘厚度，x为导线圈与内径侧圆弧电极场强差所需绝缘尺寸。

23、本发明一个较佳实施例中，所述内径侧圆弧电极与相邻的导线圈焊接，其焊接点为所述内径侧圆弧电极的起绕点处，所述内径侧圆弧电极的绕向与相邻导线圈的绕向相同；

24、所述外径侧圆弧电极与相邻的导线圈焊接，其焊接点为所述外径侧圆弧电极的起绕点处，所述外径侧圆弧电极的绕向与相邻导线圈的绕向相同。

25、本发明一个较佳实施例中，所述内径侧圆弧电极的外部设置有绝缘套，所述内径侧圆弧电极与设置在其外部的所述绝缘套之间填充有绝缘材料；

26、所述外径侧圆弧电极的外部设置有绝缘套，所述外径侧圆弧电极与设置在其外部的所述绝缘套之间填充有绝缘材料。

27、本发明还公开了一种变压器，其中，包括任一项所述的一种变压器绕组组件。

28、本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下优势：

29、本发明提供的技术方案将线圈端部的电极形状由原来的尖端电极改进为圆弧电极，实现降低线圈端部电场强度的目的；

30、本发明提供的圆弧电极的结构，与现有技术中金属电极外设置馒头状静电环获得的圆弧状结构也不一样，现有技术中其除了包括馒头状静电环外和需要再其外部设置铜编织带或铜皮，并进一步包裹绝缘，且不论其与本申请所述圆弧电极所起的作用不同，就仅仅考虑结构，其体积依然很大，设置到变压器线圈端部，并不能有效降低铁心窗口的填充率；

31、本发明提供的技术方案充分利用电荷的肌肤效应这一基础理论，解决了线圈端部电荷、电场集中问题，进一步提升了该处的场强许用值，提高了此部位局部放电的起始场强，从而实现了平衡场强的目的；

32、进一步地，摒除了传统静电板降低端部电场强度的方案，也就是不再需要使用静电板，从而降低了铁心窗口的填充率，与静电板方案相比减小了相邻线圈间主绝缘距离，提升了产品的绝缘强度，该技术方案具有生产成本低，结构紧凑、便于操作等优势。

技术特征：

1.一种变压器的绕组组件，其特征在于，包括：饼式线圈以及堆叠于所述饼式线圈上的若干导线层，位于顶部的导线层为顶部导线层，所述顶部导线层包括由内到外依次同心排布的内径侧圆弧电极、若干个导线圈以及外径侧圆弧电极；

2.根据权利要求1所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于：所述内径侧圆弧电极的辐向尺寸a内与所述外径侧圆弧电极的辐向尺寸a外通过式1获得：

3.根据权利要求2所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于：m的取值为0.5。

4.根据权利要求2所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于：所述内径侧圆弧电极的截面包括内侧辐向圆角和三个倒圆角，所述内侧辐向圆角位于所述内径侧圆弧电极的内上侧；所述外径侧圆弧电极的截面包括外侧辐向圆角和三个倒圆角，所述外侧辐向圆角位于所述外径侧圆弧电极的外上侧；所述内侧辐向圆角的辐向尺寸r1和所述外侧辐向圆角的辐向尺寸r2通过式2获得：

5.根据权利要求4所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于：若r1的计算结果大于6mm，则r1取6mm。

6.根据权利要求1所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于：所述内径侧圆弧电极的长度l内通过式3获得：

7.根据权利要求6所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于：所述内径侧圆弧电极的焊接长度为15-20mm，外径侧圆弧电极的焊接长度为10-15mm。

8.根据权利要求1所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于，所述内径侧圆弧电极的绝缘厚度与所述外径侧圆弧电极的绝缘厚度相等，所述内径侧圆弧电极的绝缘厚度d通过式5获得：

9.根据权利要求1所述的一种变压器的绕组组件，其特征在于，所述内径侧圆弧电极与相邻的导线圈焊接，其焊接位置为所述内径侧圆弧电极的起绕点处，所述内径侧圆弧电极的绕向与相邻导线圈的绕向相同；所述外径侧圆弧电极与相邻的导线圈焊接，其焊接位置为所述外径侧圆弧电极的起绕点处，所述外径侧圆弧电极的绕向与相邻导线圈的绕向相同。

10.一种变压器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的一种变压器绕组组件以及箱体，所述一种变压器绕组组件设置于所述箱体内。

技术总结本发明属于变压器电极设计领域，具体公开了一种变压器的绕组组件及变压器，一种变压器的绕组组件包括：饼式线圈以及堆叠于所述饼式线圈上的若干导线层，位于顶部的导线层为顶部导线层，所述顶部导线层包括由内到外依次同心排布的内径侧圆弧电极、若干个导线圈以及外径侧圆弧电极。本发明有效解决了线圈端部电场集中问题。将线圈端部的电极形状由原来的尖端电极改进为圆弧电极，代替了静电板，可以减小相邻线圈间主绝缘距离，提升产品此处的绝缘强度。本发明在变压器线圈上实施之后，较好地解决了产品在过电压条件下，线圈端部电场过渡集中问题，提升了此处的绝缘强度。具有成产成本低，结构紧凑、便于操作、改善沿线圈端部电场分布的优势。技术研发人员：董景义,董潇涵,朱成乾,张广聪,周华受保护的技术使用者：吴江变压器有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9