淺析油浸式變壓器線圈及線圈組裝中冷卻油道

王 寧 趙 如 李 靜

（特變電工沈陽變壓器集團有限公司，遼寧 沈陽110144）

1 線圈中的冷卻油道

油浸式變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)中，如靜電板、絕緣端圈、角環(huán)、擋油板等零件均具有由撐條、墊塊等構(gòu)成的滿足電氣強度的油道，并同時滿足散熱要求。作為散熱的冷卻油道，應(yīng)盡力減少油流阻力，避免有“死油區(qū)”。線圈內(nèi)部通常采用擋油板、軸向油道進行分割油區(qū)。

2 線圈擋油板設(shè)計

擋油板可以限制線圈中油流走向，按限制油流走向可分為內(nèi)擋油板和外擋油板；根據(jù)油道排列分為1.5mm擋油板和3mm擋油板（線圈基本油隙墊塊1.5mm 厚）、2mm 擋油板和4mm 擋油板（線圈基本油隙墊塊2mm厚）；根據(jù)輻向不同分為全擋油板和半擋油板；根據(jù)撐條形式分為帶內(nèi)副撐條、帶外撐條、帶外撐條及外副撐條、帶外鎖撐條擋油板。

2.1 線圈在電抗高度方向用擋油板分割成若干個油區(qū)，一般分為6 個油區(qū)、8 個油區(qū)、10 個油區(qū)。油區(qū)數(shù)量與電抗高度成正比（個別產(chǎn)品受絕緣結(jié)構(gòu)影響可能會略有調(diào)整）。

2.2 對于強油導向結(jié)構(gòu)，線圈上下端均需放置擋油板，保證線圈油路外進外出；對于非導向結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，線圈下端不放置擋油板，上端放內(nèi)擋油板，即保證線圈下部兩側(cè)進油，上部外側(cè)出油，見下圖。

2.3 線圈上下端部的成型角環(huán)也可以起到了封堵油路的作用，在擋油板放置時要與成型角環(huán)配合設(shè)計。下圖是幾種典型的配合端部角環(huán)的擋油板放置。

2.4 擋油板按油道高度均勻分布，但對于中部進線的高壓線圈，擋油板放置時需遠離線圈中部，一般可距離中部4～7 段位置放置擋油板。對于帶分接段的線圈，分接段內(nèi)不允許放置擋油板。

2.5 內(nèi)擋油板放置在向內(nèi)油道處，外擋油板放置在向外油道處。中部進線的高壓線圈離中部線圈出頭最近的一道內(nèi)擋油板，如果向內(nèi)油道處兩側(cè)導線皆有小角環(huán)，為避免油道不暢，此處內(nèi)擋油板可移至相鄰向外油道處，并說明換位處內(nèi)擋油板需配制。

2.6 線圈套裝時受到向上的摩擦力，當線圈無內(nèi)硬絕緣筒時，擋油板若向下彎折，彎折處就會受到向上的反向力，彎折處有損壞的可能，所以內(nèi)擋油板彎折朝上放置。除此之外所有擋油板彎折朝下放置，見下圖。

2.7 線圈輻向小于等于70mm時，線圈放置不粘墊塊的全輻向擋油板；線圈輻向大于70mm 時，線圈中放置半輻向擋油板，如下圖。

2.8 根據(jù)設(shè)計習慣放置擋油板的一般規(guī)定有：（1）圓筒式線圈不放擋油板；（2）雙分裂的低壓線圈（即雙U 型線圈）不放擋油板；（3）采用旁柱激磁的自耦變壓器的調(diào)壓線圈需每匝間放擋油板，其余調(diào)壓線圈不放擋油板。

3 線圈軸向油道設(shè)計

當線圈內(nèi)撐條和外撐條構(gòu)成的冷卻油道無法滿足線圈的溫升要求時，可在線圈輻向里加軸向油道來加大線圈的散熱面積。軸向油道由0.5mm紙條粘4mm墊塊構(gòu)成。

3.1 軸向油道要避開屏線的放置位置。多根導線并繞時，軸向油道要放在匝間，當無法避開屏線時可以考慮放在線間。當線圈輻向上有層間紙墊條時，層間紙墊條要避開軸向油道放置。

3.2 設(shè)計非強油導向結(jié)構(gòu)時軸向油道要對齊放置,盡量將線圈輻向均分，無法均分時偏向于線圈內(nèi)徑側(cè)，見下圖。

3.3 強油導向結(jié)構(gòu)2 個軸向油道要對齊放置,分別放置線圈內(nèi)徑側(cè)第一根線外側(cè)及線圈外徑側(cè)第一根線內(nèi)側(cè)，如下圖。

3.4 與線圈軸向油道配合時，強油導向結(jié)構(gòu)的絕緣圈需斷開10mm，自冷結(jié)構(gòu)、風冷結(jié)構(gòu)及強油不導向結(jié)構(gòu)的絕緣圈輻向大于160mm時絕緣圈需斷開10mm，如下圖。

3.5 與線圈軸向油道配合時，強油導向結(jié)構(gòu)的靜電板需斷開15mm，自冷結(jié)構(gòu)、風冷結(jié)構(gòu)及強油不導向結(jié)構(gòu)的靜電板輻向大于160mm時靜電板需斷開15mm，如下圖。

4 線圈組裝中的冷卻油道

線圈組裝下部的鐵軛墊塊、鐵軛絕緣或下壓板上需設(shè)置導油口，導油口位置對應(yīng)于主空道，并避開線圈出頭位置。設(shè)計時根據(jù)技術(shù)協(xié)議、計算單和布置圖確定產(chǎn)品的冷卻方式，再根據(jù)產(chǎn)品的冷卻方式進行油路結(jié)構(gòu)設(shè)計。冷卻方式為非強油導向結(jié)構(gòu)時，發(fā)熱部位的變壓器絕緣油溫度升高，熱油在上升的過程中形成油路循環(huán)。非強油導向結(jié)構(gòu)的變壓器，一般只需保證油路暢通，不進行油流速度計算及控制。變壓器在強油導向冷卻方式下，變壓器絕緣油經(jīng)過設(shè)置的油流路徑導入進器身內(nèi)部，其中在三個關(guān)鍵控制點處油流流速的允許數(shù)值分別為：（1）在線圈組裝中鐵軛墊塊、鐵軛絕緣或下壓板單個進油口的平均油流流速允許數(shù)值不超過0.6m/s；（2）線圈組裝端絕緣分流的平均油流流速允許數(shù)值不超過3.0m/s；（3）線圈進油通道的平均油流流速允許數(shù)值不超過0.8m/s。

4.1 非強有導向結(jié)構(gòu)變壓器的油流路徑剖視圖。

4.2 強有導向結(jié)構(gòu)變壓器的油流路徑剖視圖。

5 結(jié)論

線圈中擋油板設(shè)計要符合冷卻方式的要求及線圈自身結(jié)構(gòu)的需求，并且要與線圈端部成型角環(huán)配合設(shè)計。線圈按溫升需求放置軸向油道。當線圈中放置軸向油道時要注意屏線，層間紙墊條及線圈端部絕緣圈或靜電板的設(shè)計要求。

線圈組裝的油路要保證暢通,不能出現(xiàn)“死油區(qū)”和窩氣的情況。強油導向結(jié)構(gòu)變壓器的油流速度要控制在規(guī)定范圍內(nèi)。根據(jù)每個進油口處的油流量和變壓器絕緣油在線圈組裝內(nèi)的油流路徑計算出線圈組裝各處的油流流速，并通過合理布置線圈組裝結(jié)構(gòu)，將各處油流流速數(shù)值控制在允許范圍內(nèi)。