浅析油浸式变压器线圈及线圈组装中冷却油道

2020-05-12王宁赵如李静

科学技术创新 2020年10期

关键词：轴向线圈绝缘

王宁赵如李静

（特变电工沈阳变压器集团有限公司，辽宁沈阳110144）

1 线圈中的冷却油道

油浸式变压器的绝缘结构中，如静电板、绝缘端圈、角环、挡油板等零件均具有由撑条、垫块等构成的满足电气强度的油道，并同时满足散热要求。作为散热的冷却油道，应尽力减少油流阻力，避免有“死油区”。线圈内部通常采用挡油板、轴向油道进行分割油区。

2 线圈挡油板设计

挡油板可以限制线圈中油流走向，按限制油流走向可分为内挡油板和外挡油板；根据油道排列分为1.5mm挡油板和3mm挡油板（线圈基本油隙垫块1.5mm 厚）、2mm 挡油板和4mm 挡油板（线圈基本油隙垫块2mm厚）；根据辐向不同分为全挡油板和半挡油板；根据撑条形式分为带内副撑条、带外撑条、带外撑条及外副撑条、带外锁撑条挡油板。

2.1 线圈在电抗高度方向用挡油板分割成若干个油区，一般分为6 个油区、8 个油区、10 个油区。油区数量与电抗高度成正比（个别产品受绝缘结构影响可能会略有调整）。

2.2 对于强油导向结构，线圈上下端均需放置挡油板，保证线圈油路外进外出；对于非导向结构的产品，线圈下端不放置挡油板，上端放内挡油板，即保证线圈下部两侧进油，上部外侧出油，见下图。

2.3 线圈上下端部的成型角环也可以起到了封堵油路的作用，在挡油板放置时要与成型角环配合设计。下图是几种典型的配合端部角环的挡油板放置。

2.4 挡油板按油道高度均匀分布，但对于中部进线的高压线圈，挡油板放置时需远离线圈中部，一般可距离中部4～7 段位置放置挡油板。对于带分接段的线圈，分接段内不允许放置挡油板。

2.5 内挡油板放置在向内油道处，外挡油板放置在向外油道处。中部进线的高压线圈离中部线圈出头最近的一道内挡油板，如果向内油道处两侧导线皆有小角环，为避免油道不畅，此处内挡油板可移至相邻向外油道处，并说明换位处内挡油板需配制。

2.6 线圈套装时受到向上的摩擦力，当线圈无内硬绝缘筒时，挡油板若向下弯折，弯折处就会受到向上的反向力，弯折处有损坏的可能，所以内挡油板弯折朝上放置。除此之外所有挡油板弯折朝下放置，见下图。

2.7 线圈辐向小于等于70mm时，线圈放置不粘垫块的全辐向挡油板；线圈辐向大于70mm 时，线圈中放置半辐向挡油板，如下图。

2.8 根据设计习惯放置挡油板的一般规定有：（1）圆筒式线圈不放挡油板；（2）双分裂的低压线圈（即双U 型线圈）不放挡油板；（3）采用旁柱激磁的自耦变压器的调压线圈需每匝间放挡油板，其余调压线圈不放挡油板。

3 线圈轴向油道设计

当线圈内撑条和外撑条构成的冷却油道无法满足线圈的温升要求时，可在线圈辐向里加轴向油道来加大线圈的散热面积。轴向油道由0.5mm纸条粘4mm垫块构成。

3.1 轴向油道要避开屏线的放置位置。多根导线并绕时，轴向油道要放在匝间，当无法避开屏线时可以考虑放在线间。当线圈辐向上有层间纸垫条时，层间纸垫条要避开轴向油道放置。

3.2 设计非强油导向结构时轴向油道要对齐放置,尽量将线圈辐向均分，无法均分时偏向于线圈内径侧，见下图。

3.3 强油导向结构2 个轴向油道要对齐放置,分别放置线圈内径侧第一根线外侧及线圈外径侧第一根线内侧，如下图。

3.4 与线圈轴向油道配合时，强油导向结构的绝缘圈需断开10mm，自冷结构、风冷结构及强油不导向结构的绝缘圈辐向大于160mm时绝缘圈需断开10mm，如下图。

3.5 与线圈轴向油道配合时，强油导向结构的静电板需断开15mm，自冷结构、风冷结构及强油不导向结构的静电板辐向大于160mm时静电板需断开15mm，如下图。

4 线圈组装中的冷却油道

线圈组装下部的铁轭垫块、铁轭绝缘或下压板上需设置导油口，导油口位置对应于主空道，并避开线圈出头位置。设计时根据技术协议、计算单和布置图确定产品的冷却方式，再根据产品的冷却方式进行油路结构设计。冷却方式为非强油导向结构时，发热部位的变压器绝缘油温度升高，热油在上升的过程中形成油路循环。非强油导向结构的变压器，一般只需保证油路畅通，不进行油流速度计算及控制。变压器在强油导向冷却方式下，变压器绝缘油经过设置的油流路径导入进器身内部，其中在三个关键控制点处油流流速的允许数值分别为：（1）在线圈组装中铁轭垫块、铁轭绝缘或下压板单个进油口的平均油流流速允许数值不超过0.6m/s；（2）线圈组装端绝缘分流的平均油流流速允许数值不超过3.0m/s；（3）线圈进油通道的平均油流流速允许数值不超过0.8m/s。

4.1 非强有导向结构变压器的油流路径剖视图。