变压器线圈技术概述

本文主要介绍了变压器线圈基本型式，叙述了四种常见型式的结构特点和适用范围及设计时注意的问题。
1、引言
线圈是变压器输入和输出电能的电气元件，是较重要、较基本的部件，也是变压器检修的主要部件，有变压器“心脏”之称。因为它基本决定了变压器的容量、电压、电流和使用条件。
线圈形式主要是根据线圈的电压等级和容量的大小来进行选择，同时还要重点考虑电气强度、耐热强度、机械强度、散热面积和制造工艺的可能性等，以保证制造或修理后的变压器可靠的运行。一般对电压低而电流大的线圈，常用多根并联绕制成螺旋式线圈，而对于电压等级较高、电流较小，且在纵绝缘上还有其特殊要求的常可绕制成连续式、纠结式。
2、变压器线圈结构型式
因变压器容量和电压的不同，线圈所具有的结构特点亦各不相同。变压器的线圈大致分为层式和饼式两种。线圈的线匝沿其轴向按层依次排列的称为层式线圈；线圈的线匝在辐向形成线饼（线段）后，再沿轴向排列的称为饼式线圈。变压器线圈形式细分如下：
2.1连续式线圈
连续式线圈是变压器线圈较常用的一种型式。连续式线圈，分为连续式和双连续式线圈。连续式线圈常用于大中型变压器，电压为10～110kⅤ的高压、中压、低压线圈。双连续式线圈常用于大中型变压器，电压为10～66kⅤ中压、低压线圈。根据设计的需要，线圈端部必要时增加保护小角环，并使用成型保护角环，避免了传统纸带型式的角环机械强度不足从而引起堵塞油路的现象。为了改善线圈内部的散热，可以在线圈内部设置挡油板，强迫冷却油按设定的好的路径流动，保证了线圈的散热。对于电压较高的线圈为了改善线圈的冲击电压分布，根据需要采用内屏蔽式线圈或纠结式线圈。
2.2内屏蔽式线圈
内屏蔽式线圈，是在单根或多根并联的连续式线段内插入一些屏蔽匝。每段插入屏线的匝数根据线圈波过程计算来确定的。内屏蔽式线圈，分为跨两段内屏蔽式线圈和跨四段内屏蔽式。内屏蔽式线圈如与连续式线圈相连接，称为内屏连续式线圈。内屏蔽式线圈对于扁导线和换位导线均可使用，同时避免了导线的焊接，减少焊头。
2.3纠结式线圈
纠结式线圈的结构与连续式的不同之处，只在于线匝的排列顺序。它的线匝不以自然数序排列，而是在相邻数序线匝之间插入不相邻数序的线匝。这样原连续式线圈段间线匝需借助于纠结换位（纠位），进行交错纠连形成纠结线段，从而组成纠结式线圈。
纠结式线圈，分为普通纠结式和插花纠结式；每种又分为跨两段纠结式和跨四段纠结式。纠结式线圈如与连续式线圈相连，称为纠结连续式线圈。普通跨两段纠结式线圈常用于110kⅤ及以上三相容量<90MⅤA变压器的高压线圈首端加强段或110kⅤ及以上变压器高压、中压线圈的分接段。普通跨四段纠结式线圈常用于110kⅤ及以上自耦变压器调压线圈。插花纠结式线圈只用于特殊重点产品的高压线圈端部加强段中。纠结式线圈可以更有效的改善线圈内部的冲击电压分布，减小冲击电压梯度，并且纠结式线圈抗短路能路更好。
2.4螺旋式线圈
螺旋式式线圈主要用于低电压大电流变压器的电压线圈。单（半）螺旋式、双（半）螺旋式线圈常用于联络变压器电压在35kV以下的低压线圈或500kⅤ及以上发电机变压器高-低-高结构中的高压线圈Ⅱ（靠近铁心侧高压线圈）；双螺旋式、四螺旋式、八螺旋式线圈常用于调压线圈；八螺旋式、十螺旋式、十六螺旋式线圈常用于500kⅤ及以上自耦变压器旁柱激磁的调压线圈；双层螺旋式线圈常用于110kⅤ及以上发电机变压器的低压线圈，也称U型线圈和220kⅤ及以上的轴向双分裂变压器的低压线圈，也称双U型线圈。由于螺旋式线圈并联导线根数较多，一般采用特殊的换位来降低导线间的换流，对于导线换位留下的空隙用成型垫块垫实以提高线圈的抗短路能力。为防止线圈轴向方向的松动，线圈的端部采用合适的绑扎来固定线圈的出线。线圈的端部采用层压端圈来增强线圈的抗短路能力和稳定性。
3、结构设计时应注意的问题
（1）纠结式结构应尽量减少或改为内屏连续式，因为纠结式与内屏连续式相比焊接头比较多，操作复杂，对焊接处打磨完毕后易产生金属粉尘，这对变压器的局放有一定的影响。改用内屏连续式以后，可以减少工艺困难，减少很多导线焊接头，大约能节省三分之一的线圈绕制时间，同时减少了很多隐患；纠结式中纠位组合导线都在纠位打开进行导线的自身换位，与以往在连位打开换位相比可减少焊接位置，尽而减少绕制时间，提高工作效率。
（2）成型角环外尽量不要存在一个外垫，给工艺增加很多困难浪费不必要的时间，为满足幅向，尽量将外垫改为层间垫，加快线圈绕制速度。
（3）设计插花纠的结构时一定重要考虑焊点，避免出现工艺线的焊点，影响线圈的局放，增加线圈工艺难度，浪费时间。
4、结论
以上浅析了变压器线圈的基本型式和特点及适用范围等，并对在设计中遇到的问题进行了分析，希望给变压器线圈设计人员提供借鉴。