[发明专利]具有绝缘层的多层变压器绕组的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层变压器绕组的制造方法，其中在围绕绕组体卷绕导线层期间或者之后，分别将电绝缘材料层施加在其径向外部的表面上。本发明还涉及一种多层变压器绕组，其可以利用根据本发明的方法来制造。

背景技术

众所周知的是，即当制造电力变压器的绕组时，例如在几kVA至超过50MVA的额定功率范围中，围绕绕组体卷绕多个导线层，以及这些导线层除了围绕导线的绝缘层之外还需要保持彼此电绝缘。这种绝缘应该尽可能不含有残留空气，这是因为其对绝缘材料的电绝缘性能产生不利影响。

绝缘层例如根据DE4445423B4借助于带状的玻璃织物制成，其多次螺旋形地围绕着需要绝缘的导线层卷绕，其中这种所谓的玻璃纤维纱在马上要进行卷绕过程之前灌注了液体树脂。在整个变压器绕组的卷绕过程结束之后，为了使得树脂硬化而对其进行加热，例如加热到160℃，并且在这之后再次冷却到周围环境温度。

在这个程序中，绝缘层的卷绕过程在绝缘材料的潮湿的、也即灌注了树脂的状态中进行，并且由此需要相对较长的时间。

发明内容

从这个现有技术出发，本发明的目的在于，提出一种变压器绕组的尽可能更快速的制造方法以及一种与之相应的变压器绕组。

该目的根据本发明通过一种具有在权利要求1中所述的特征的、多层变压器绕组的制造方法来实现。

因此，开头所述类型的多层变压器绕组的制造方法的特征在于，将干燥的纤维复合材料应用为绝缘材料，以及纤维复合材料通过将变压器绕组加热到预定的接合温度而接合成绝缘层。

通过应用干燥的绝缘材料可以显著地降低绝缘层的制造过程的时间需求，例如通过提高绝缘材料的卷绕速度来实现时间需求的降低。变压器绕组的生产费用同样也有利地降低，这是因为不需要在现场灌注绝缘材料。这例如在绝缘材料的制造厂商那里或者在与卷绕过程无关的程序中就已经实现了。提供了一种已经灌注好并且经干燥的绝缘材料来作为用于制造变压器绕组的半成品。

供应例如可以以围绕线圈体卷绕的带状的绝缘材料的形式来实现，这尤其对于其进一步加工来说是有利的。这种带状的材料应该多次地螺旋形围绕着需要绝缘的导线层来卷绕，从而达到围绕导线层的全部周边的所期望的按照设计需求的最小的绝缘厚度。在卷绕过程中需要注意的是，即这些相应的带尽可能紧密地并且无残留空气地来卷绕。

绝缘的材料适合作为用于灌注的载体材料，绝缘的材料例如是由玻璃、聚酯或另一绝缘材料制成的编织带，其相关于后续的加热过程具有足够的耐高温性。灌注材料例如可以是树脂。

在卷绕具有绝缘的多层变压器绕组的过程结束之后，将其加热到确定的接合温度。由此，预先灌注的绝缘材料的灌注被液化并且纤维复合材料的彼此毗邻的匝(Wendelungen)接合成一个单元。可能出现的空腔被部分地填充。这种加热过程例如可以在大小合适的炉子里进行。随后进行了到周围环境温度的冷却过程，其中灌注物被硬化。

证明为有利的是，即为带状的绝缘材料的灌注或者绝缘材料添加上材料添加物，该材料添加物当第一次达到确定的膨胀温度时不可逆地膨胀。

这种材料添加物例如是产品“Expancel”，其在例如为160℃的膨胀温度时具有唯一的(einmalige)不可逆的膨胀阶段。需要为加热过程相应选择来自于接合温度和膨胀温度的较高温度。

在变压器绕组的卷绕过程之后，也就可能在导线层的各个导线之间存在空腔。当卷绕干燥的绝缘材料的各个线路时也可能产生空腔。这种空腔对绝缘材料的绝缘性能产生损害并且由这样一种材料添加物有利地填充。因此，整个绝缘层的绝缘性能可进一步得到提高并且超过了传统地、在潮湿状态下制造的绝缘层的绝缘性能。

当确定可膨胀的材料的比例时需要考虑的是，当第一次加热到确定的膨胀温度时所产生的体积增量大约符合于需要填充的空腔的预计体积。

在另一个根据本发明的制造方法的设计方案中，在绕组体的径向外部的表面上，在径向最内侧的导线层的卷绕过程之前，首先施加一层电绝缘材料。

由此进一步提高了已经制成的变压器绕组的绝缘性能。

在根据本发明的制造方法的一个有利的变体中，在至少一个导线层的卷绕过程开始之前，首先在绕组的径向外部的表面上施加至少一个在轴向方向上走向的冷却通道。

电力变压器经常需要冷却通道，以便将运行时出现的损耗热量传输走。这些通道通常在整个轴向的绕组长度上延伸。这样一种冷却通道例如可以由两个彼此推入的管件构成并且在两个导线层之间围绕变压器绕组的绕组轴线的整个周边，沿着其整个轴向长度走向。