用于干式變換器的線圈組合件、用于制造線圈組合件和干式變換器的方法
【專利說明】用于干式變換器的線圈組合件、用于制造線圈組合件和干式變換器的方法
[0001]本發(fā)明涉及用于干式高壓變換器的線圈組合件，其包括具有空心柱狀電氣繞組并且具有抽頭的至少一個線圈，其中線圈至少在其徑向外表面上通過硬絕緣材料來包圍，其中電連接到抽頭的抽頭變更器(tap-changer)饒注在絕緣材料的外表面上，其中抽頭的至少一些的電氣連接至少部分通過絕緣材料來引導。
[0002]已知變換器在配電網絡中用來適配不同額定電壓的網絡部分之間的電壓電平，例如高壓側上的30 kV或60 kV以及低壓側上的6 kV或10 kV。那些變換器通常具有在0.5MVA到10 MVA的范圍內的額定功率，并且具有干式變換器的類型。為了改進電壓調節(jié)的目的，如果需要，這類變換器與有載抽頭變更器[0LTC]相結合。在這種情況中，變換器繞組(優(yōu)選地為高壓繞組)中的一個包括若干抽頭，例如在這個繞組的回線的標稱數(shù)量的97%與103%之間的范圍內的11個抽頭。抽頭變更器有選擇地正將那些抽頭中的一個與繞組的連接器相連接。因此，有可能通過暫時適配其傳輸速率來影響變換器的行為。通常，抽頭變更器的開關設備安裝在單獨的殼體中。抽頭連接經由導線從變換器線圈抽頭傳導到抽頭變更器。
[0003]在這種現(xiàn)有技術內不利地是，變換器組合件的覆蓋區(qū)(footprint)隨此而顯著增加，并且要求對現(xiàn)場抽頭變更器的組裝的附加工作量?；谶@種現(xiàn)有技術，本發(fā)明的目的是提供一種具有抽頭變更器的干式變換器組合件，其更加緊湊，并且在現(xiàn)場的組裝期間和/或在生產期間要求較小工作量。本發(fā)明的目的還提供相應的變換器。
[0004]該問題通過一種用于上述種類的干式高壓變換器的線圈組合件來解決。這特征在于，抽頭變更器通過澆注材料來包圍。
[0005]變換器通常構造為三相變換器，因此變換器芯包括兩個磁軛和三個芯柱，其中具有一次和二次繞組的附屬線圈繞各芯柱布置。因此，在各線圈的兩個相對徑向側區(qū)域上，用于布置抽頭變更器或其他控制設備的沿各線圈的整個軸的空間是可用的。附連在這種側區(qū)域上的抽頭變更器按照有利方式將不會增加變換器布置的總尺寸。按照本發(fā)明，抽頭變更器直接澆注在一優(yōu)選地徑向一線圈和/或絕緣材料的外表面上，因此獲得硬并且可靠的連接。通過經過硬絕緣材料引導抽頭的至少一些的電氣連接，獲得抽頭變更器和/或其連接相對于機械處理或應力的高度保護。這按照良好方式增加變換器的可靠性。
[0006]按照本發(fā)明的又一個實施例，抽頭變更器具有基于功率電子的抽頭變更器的類型。大約0.5 MVA到10 MVA的額定功率等級中的功率電子組件的使用例如作為用于驅動器或者等的頻率轉換器是眾所周知的。因為沒有機械接觸元件被使用，所以這種功率電子抽頭變更器的可靠性以及其預期使用期限與機械抽頭變更器相比要高。這也是重要的，因為用于所澆注抽頭變更器的維護的通道可能由于周圍的澆注材料而受到限制。
[0007]按照本發(fā)明的另一個實施例，抽頭變更器具有基于真空開關的抽頭變更器的類型。這提供緊湊設計以及高可靠性和使用期限。
[0008]在本發(fā)明的另一個變體中，抽頭變更器至少部分布置在封裝外殼(chasing)中。封裝外殼在澆注過程期間保護抽頭變更器的組件免受澆注材料。如果外殼例如布置為從一側或兩側可接近的管子，則有可能僅澆注管子和電氣連接，并且以后安裝抽頭變更器的主要組件。這相對可能要求附加熱量的澆注材料的固化過程也具有優(yōu)勢。因此，抽頭變更器的主要組件在變換器的生產期間沒有經受加熱過程，因為它們以后安裝。
[0009]按照本發(fā)明的另一個變體，預知一種用于抽頭變更器的維護的入口。這能例如被實現(xiàn)為如在前所提及的從管狀外殼的一側或兩側的通道。甚至抽頭變更器具有高可靠性和長使用期限的類型，優(yōu)選地布置在封裝外殼側上的這種維護通道易于實現(xiàn)抽頭變更器的維修、更換或維護。
[0010]按照本發(fā)明的又一個變體，抽頭變更器和/或其外殼至少主要通過澆注材料來包圍。因此，按照極好的方式來保護抽頭變更器免受來自外部的機械力或應力。現(xiàn)場的變換器的運輸和布置變得更簡易。
[0011 ] 按照本發(fā)明的具體實施例，包圍線圈的硬絕緣材料與澆注材料相同。優(yōu)選地，線圈的周圍的絕緣材料和抽頭變更器的周圍的絕緣材料已在相同澆注過程中一起澆注。因此，消除生產內的一個步驟，并且生產隨此而變得更簡易。
[0012]按照本發(fā)明的又一個實施例，包圍線圈的硬絕緣材料是纏繞線圈的樹脂浸漬粗紡(resin impregnated roving)。也可能是基于纖維的這類粗紡的使用因為更長的時間而成功地用于干式變換器線圈的絕緣?？傊?，這種絕緣層的外表面適合于在其上澆注一些對象例如抽頭變更器和/或外殼。
[0013]按照本發(fā)明的又一個實施例，粗紡繞組的至少一些纏繞抽頭變更器和/或其外殼。因此，在澆注過程期間提供抽頭變更器的良好固定。
[0014]按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，預知線圈的外表面與抽頭變更器之間的冷卻通道。由于操作期間不可避免的損耗，變換器線圈是熱源。通過使用冷卻通道，抽頭變更器在一側上變成與熱源熱絕緣，并且在另一側上通過流動諸如空氣的冷卻液體來冷卻。這是重要的，因為抽頭變更器本身也可能是熱源，例如如果它通過使用功率電子組件來實現(xiàn)的話。抽頭變更器的熱應力按照有利地隨此而降低。當然，能夠預知附加冷卻部件例如熱交換器或吹風機等。
[0015]按照本發(fā)明的又一個變體，抽頭變更器布置在操作期間具有所降低熱發(fā)射的線圈的軸向長度的一段中。這個的示例是軸向分開線圈，其中上半部經受比下半部要高的熱發(fā)射。因為抽頭變更器的軸向長度可能小于變換器線圈的軸向高度，所以抽頭變更器優(yōu)選地澆注在線圈表面的外區(qū)域(其中熱發(fā)射為最低)上。
[0016]本發(fā)明的問題也通過按照本發(fā)明的一種干式變換器來解決，該干式變換器包括至少一個變換器芯和線圈。在其上澆注有抽頭變更器的線圈已經描述了相應的優(yōu)點。
[0017]按照本發(fā)明的變換器的優(yōu)選實施例，它包括按照電氣三相連接、在其上澆注有抽頭變更器的三個線圈。這使變換器能夠用于三相輸電網絡中。各線圈包括低壓和高壓繞組，其中相應的抽頭變更器通常電布置在高壓側上。在從屬權利要求中提及本發(fā)明的其他有利實施例。
[0018]現(xiàn)在通過示范性實施例并且參照附圖進一步解釋本發(fā)明，其中:
圖1示出按照現(xiàn)有技術、具有分開抽頭變更器的示范性第一線圈，
圖2示出在其上澆注有抽頭變更器的示范性第二線圈，
圖3示出在其上澆注有抽頭變更器的示范性第三線圈， 圖4示出在其上澆注有抽頭變更器的示范性第四線圈，以及圖5示出在其上澆注有抽頭變更器的示范性第五線圈。
【具體實施方式】
[0019]圖1以略圖10示出按照現(xiàn)有技術、具有分開抽頭變更器的示范性第一線圈組合件?？招闹鶢罹€圈12繞未示出的變換器的芯柱14來布置。線圈12包括低壓和高壓繞組，其中高壓繞組包括若干接頭，其通過使用連接18 (在這個情況為導線)遠程從其中連接到抽頭變更器16。與其上澆注有抽頭變更器的線圈相比，這種布置的覆蓋區(qū)不利地增加。
[0020]圖2以截面圖20示出其上澆注有抽頭變更器的示范性第二線圈?？招闹鶢罹€圈22繞未示出的變換器的芯柱來布置。線圈22包括空心柱狀繞組24，其通過硬絕緣材料26來包圍。在這種情況中，硬絕緣材料26是樹脂浸漬纖維粗紡。繞組26具有若干抽頭，其通過使用電氣連接32與抽頭變更器28連接。電氣連接32通過硬絕緣材料32并且通過澆注材料30 (其包圍抽頭變更器28)來引導。
[0021]通過周圍硬絕緣材料26和/或澆注材料30，按照良好方式保護連接32以及抽頭變更器28本身免受機械處理。抽頭變更器28具有基于功率電子的類