发明专利｜一款缓解抗短路能力差问题的立体卷铁心变压器专利

一种立体卷铁心变压器，涉及电力设备技术领域，立体卷铁心变压器包括立体卷铁心、压紧组件以及两个垫板组件；立体卷铁心包括上铁轭、下铁轭以及三个铁心柱，三个铁心柱均绕设有绕组，两个垫板组件分设于绕组的两端，两个垫板组件中的一者部分夹设于上铁轭和绕组之间，另一者部分夹设于下铁轭和绕组之间，压紧组件用于阻止两个垫板组件相互远离。缓解了现有技术中的立体卷铁心变压器的抗短路能力差的技术问题。

申请人 山东电工电气集团智能电气有限公司

发明人 李西勋 马玎 孙业荣 乔春来 陈飞 魏彩霞 齐云龙 周欣林 田春生 付栋 李龙

技术背景：

随着社会对供电质量要求越来越高，对变压器的质量要求也越来越严格。从变压器事故情况分析看，抗短路能力不足已成为电力变压器事故的重要原因。变压器短路时产生的电磁力取决于产品的结构，不同结构产生的电磁力也不尽相同；变压器耐受短路能力很大程度上取决于产品的制造工艺和材料的选取。变压器突发短路时，绕组通过短路电流，在漏磁场的作用下，绕组受到电磁力。用左手定则进行判断，在纵向漏磁场的纵向分量的作用下，绕组受到辐向作用力，高压绕组受向外拉的力，低压绕组受向内挤压的力。在纵向漏磁场的横向分量的作用下，高低压绕组均受到轴向的电磁力。

立体卷铁心变压器的绕组虽然为圆柱体形，但由于立体卷铁心变压器特殊的绕制方法和铁心结构，导致绕组绕制及夹紧困难，造成立体卷铁心变压器的抗短路能力难以提升。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种立体卷铁心变压器，以缓解现有技术中的立体卷铁心变压器的抗短路能力差的技术问题。

本发明提供一种立体卷铁心变压器，包括立体卷铁心、压紧组件以及两个垫板组件；

所述立体卷铁心包括上铁轭、下铁轭以及三个铁心柱，三个所述铁心柱均绕设有绕组，两个所述垫板组件分设于所述绕组的两端，两个所述垫板组件中的一者部分夹设于所述上铁轭和所述绕组之间，另一者部分夹设于所述下铁轭和所述绕组之间，所述压紧组件用于阻止两个所述垫板组件相互远离。

进一步的，所述垫板组件包括第一外圈垫板以及铁轭绝缘垫板；

沿所述铁心柱的幅向，所述第一外圈垫板位于所述立体卷铁心外并与所述上铁轭并列设置，其中，设置于所述上铁轭和所述绕组之间的所述垫板组件中，所述铁轭绝缘垫板夹设于所述上铁轭和所述绕组之间，设置于所述下铁轭和所述绕组之间的所述垫板组件中，所述铁轭绝缘垫板夹设于所述下铁轭和所述绕组之间；

所述铁轭绝缘垫板部分位于所述立体卷铁心外，部分位于所述立体卷铁心的三棱柱体形空腔内。

进一步的，所述垫板组件还包括中心垫板和第二外圈垫板；

沿所述铁心柱的幅向，所述中心垫板位于所述立体卷铁心内的三棱柱体形空腔并与所述铁轭绝缘垫板背离所述绕组的一侧抵接，所述第二外圈垫板位于所述立体卷铁心外并与所述铁轭绝缘垫板背离所述绕组的一侧抵接。

进一步的，所述铁轭绝缘垫板的横截面形状为扇形，所述铁轭绝缘垫板的两端均位于立体卷铁心外。

进一步的，所述铁轭绝缘垫板朝向所述绕组的一侧设有多个铣槽，多个所述铣槽的长度方向相交于所述铁轭绝缘垫板的中轴线，且所述铣槽的一端开口设置，沿所述绕组的轴线方向，所述铣槽朝向所述绕组。

进一步的，所述垫板组件还包括辅助垫板，所述辅助垫板包括第一斜面和第二斜面；

设置于所述上铁轭和所述绕组之间的所述垫板组件中，所述辅助垫板部分夹设于所述上铁轭和所述铁轭绝缘垫板之间，部分夹设于所述中心垫板和所述铁轭绝缘垫板之间，所述第一斜面与所述上铁轭抵接，所述第二斜面与所述中心垫板抵接；

设置于所述下铁轭和所述绕组之间的所述垫板组件中，所述辅助垫板部分夹设于所述下铁轭和所述铁轭绝缘垫板之间，部分夹设于所述中心垫板和所述铁轭绝缘垫板之间，所述第一斜面与所述下铁轭抵接，所述第二斜面与所述中心垫板抵接；

所述中心垫板能够给予所述辅助垫板沿所述铁心柱的幅向移动的趋势，以用于限制所述绕组的轴向移动。

进一步的，所述垫板组件由层压木和/或尼龙材料制成。

进一步的，所述绕组包括低压绕组和高压绕组，所述低压绕组的电抗中心高度低于所述高压绕组的电抗中心高度。

进一步的，所述高压绕组的接出头X2和接出头X3相对所述高压绕组的中心所在平面对称设置，接出头X4和接出头X5相对所述高压绕组的中心所在平面对称设置，接出头X6和接出头X7相对所述高压绕组的中心所在平面对称设置。

进一步的，所述低压绕组和所述铁心柱之间隔绝有由环氧玻璃或环氧酚醛制成的布板，或所述低压绕组和所述铁心柱之间隔绝有由环氧玻璃或环氧酚醛制成的圆筒，所述高压绕组最外层绑扎有多层环氧玻璃丝粘带。

进一步的，所述低压绕组的端绝缘由尼龙材料制成，所述端绝缘为圆环开口结构，且所述端绝缘的侧面设有用于弯曲或剪断所述端绝缘的缺口。

进一步的，所述压紧组件包括上压板、下压板和用于固定两者的连接件，所述上压板与其中一个所述垫板组件背离所述绕组的一侧抵接，所述下压板与另一个所述垫板组件背离所述绕组的一侧抵接。

进一步的，所述连接件包括第一螺杆和第一螺母，所述第一螺杆的轴线与所述立体卷铁心的中心轴线重合，所述第一螺杆的侧面靠近端部位置焊接有限位块，所述上压板设有供所述第一螺杆穿行的第一定位孔，所述下压板相应设有供所述第一螺杆和所述限位块穿行的第二定位孔；

所述限位块能够压抵于所述下压板背离所述上压板的一侧，所述第一螺母螺纹连接于所述第一螺杆远离所述限位块的一端并压抵于所述上压板背离所述下压板的一侧。

相对于现有技术，本发明提供的立体卷铁心变压器的有益效果如下：

本发明提供的立体卷铁心变压器，包括立体卷铁心、绕组、压紧组件以及两个垫板组件，其中，三个铁心柱均绕设有绕组，此时，立体卷铁心的上铁轭和下铁轭均与绕组间隔设置，两个垫板组件中，一个垫板组件部分夹设于上铁轭和绕组之间，另一个垫板组件部分夹设于下铁轭和绕组之间，通过压紧组件对两个垫板组件限位，以阻止两者相互远离后，绕组被夹紧在两个垫板组件之间。此时绕组和立体卷铁心相对固定，在绕组因立体卷铁心变压器发生短路而受到沿铁心柱轴线方向的力时，两个垫板组件阻止绕组与铁心柱发生轴向相对移动，保证了绕组以及与绕组连接的各电气连接件(如引线)的稳定。

发明要点简析：

1 .一种立体卷铁心变压器，其特征在于，包括：

立体卷铁心(10)，所述立体卷铁心(10)包括上铁轭(11)、下铁轭(12)以及三个铁心柱(13)，三个所述铁心柱(13)均绕设有绕组(20)；

两个垫板组件，两个所述垫板组件分设于所述绕组(20)的两端，两个所述垫板组件中的一者部分夹设于所述上铁轭(11)和所述绕组(20)之间，另一者部分夹设于所述下铁轭(12)和所述绕组(20)之间；以及压紧组件，所述压紧组件用于阻止两个所述垫板组件相互远离。

2.根据权利要求1所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述垫板组件包括第一外圈垫板(30)以及铁轭绝缘垫板(40)；

沿所述铁心柱(13)的幅向，所述第一外圈垫板(30)位于所述立体卷铁心(10)外并与所述上铁轭(11)并列设置，其中，设置于所述上铁轭(11)和所述绕组(20)之间的所述垫板组件中，所述铁轭绝缘垫板(40)夹设于所述上铁轭(11)和所述绕组(20)之间，设置于所述下铁轭(12)和所述绕组(20)之间的所述垫板组件中，所述铁轭绝缘垫板(40)夹设于所述下铁轭(12)和所述绕组(20)之间；

所述铁轭绝缘垫板(40)部分位于所述立体卷铁心(10)外，部分位于所述立体卷铁心(10)的三棱柱体形空腔内。

3.根据权利要求2所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述垫板组件还包括中心垫板(50)和第二外圈垫板(60)；

沿所述铁心柱(13)的幅向，所述中心垫板(50)位于所述立体卷铁心(10)的三棱柱体形空腔内并与所述铁轭绝缘垫板(40)背离所述绕组(20)的一侧抵接，所述第二外圈垫板(60)位于所述立体卷铁心(10)外并与所述铁轭绝缘垫板(40)背离所述绕组(20)的一侧抵接。

4.根据权利要求3所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述铁轭绝缘垫板(40)的横截面形状为扇形，所述铁轭绝缘垫板(40)的两端均位于立体卷铁心(10)外。

5.根据权利要求4所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述铁轭绝缘垫板(40)朝向所述绕组(20)的一侧设有多个铣槽(41)，多个所述铣槽(41)的长度方向相交于所述铁轭绝缘垫板(40)的中轴线，且所述铣槽(41)的一端开口设置，沿所述绕组(20)的轴线方向，所述铣槽(41)朝向所述绕组。

6.根据权利要求3所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述垫板组件还包括辅助垫板(70)，所述辅助垫板(70)包括第一斜面和第二斜面；

设置于所述上铁轭(11)和所述绕组(20)之间的所述垫板组件中，所述辅助垫板(70)部分夹设于所述上铁轭(11)和所述铁轭绝缘垫板(40)之间，部分夹设于所述中心垫板(50)和所述铁轭绝缘垫板(40)之间，所述第一斜面与所述上铁轭(11)抵接，所述第二斜面与所述中心垫板(50)抵接；

设置于所述下铁轭(12)和所述绕组(20)之间的所述垫板组件中，所述辅助垫板(70)部分夹设于所述下铁轭(12)和所述铁轭绝缘垫板(40)之间，部分夹设于所述中心垫板(50)和所述铁轭绝缘垫板(40)之间，所述第一斜面与所述下铁轭(12)抵接，所述第二斜面与所述中心垫板(50)抵接；

所述中心垫板(50)能够给予所述辅助垫板(70)沿所述铁心柱(13)的幅向移动的趋势，以用于限制所述绕组(20)的轴向移动。

7 .根据权利要求1所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述垫板组件由层压木和/或尼龙材料制成。

8.根据权利要求1－7任一项所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述绕组(20)包括低压绕组和高压绕组，所述低压绕组的电抗中心高度低于所述高压绕组的电抗中心高度。

9.根据权利要求8所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述高压绕组的接出头X2和接出头X3相对所述高压绕组的中心所在平面对称设置，接出头X4和接出头X5相对所述高压绕组的中心所在平面对称设置，接出头X6和接出头X7相对所述高压绕组的中心所在平面对称设置。

10.根据权利要求9所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述低压绕组和所述铁心柱(13)之间隔绝有由环氧玻璃或环氧酚醛制成的布板，或所述低压绕组和所述铁心柱(13)之间隔绝有由环氧玻璃或环氧酚醛制成的圆筒，所述高压绕组最外层绑扎有多层环氧玻璃丝粘带。

11 .根据权利要求10所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述低压绕组的端绝缘(140)由尼龙材料制成，所述端绝缘(140)为圆环开口结构，且所述端绝缘(140)的侧面设有用于弯曲或剪断所述端绝缘(140)的缺口(141)。12.根据权利要求1－7任一项所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述压紧组件包括上压板(80)、下压板(90)和用于固定两者的连接件，所述上压板(80)与其中一个所述垫板组件背离所述绕组(20)的一侧抵接，所述下压板(90)与另一个所述垫板组件背离所述绕组(20)的一侧抵接。

13.根据权利要求12所述的立体卷铁心变压器，其特征在于，所述连接件包括第一螺杆(110)和第一螺母(120)，所述第一螺杆(110)的轴线与所述立体卷铁心(10)的中心轴线重合，所述第一螺杆(110)的侧面靠近端部位置焊接有限位块(130)，所述上压板(80)设有供所述第一螺杆(110)穿行的第一定位孔，所述下压板(90)相应设有供所述第一螺杆(110)和所述限位块(130)穿行的第二定位孔；

所述限位块(130)能够压抵于所述下压板(90)背离所述上压板(80)的一侧，所述第一螺母(120)螺纹连接于所述第一螺杆(110)远离所述限位块(130)的一端并压抵于所述上压板(80)背离所述下压板(90)的一侧。