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構中，如靜電板、絕緣端圈、角環、擋油板等零件均具有由撐條、墊塊等構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，應盡力減少油流阻力，避免有“死油區”。線圈內部通常采用擋油板、軸向油道進行分割油區。

2 線圈擋油板設計

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擋油板和外擋油板；根據油道排列分為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）；根據輻向不同分為全擋油板和半擋油板；根據撐條形式分為帶內副撐條、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，一般分為6 個油區、8 個油區、10 個油區。油區數量與電抗高度成正比（個別產品受絕緣結構影響可能會略有調整）。

2.2 對于強油導向結構，線圈上下端均需放置擋油板，保證線圈油路外進外出；對于非導向結構的產品，線圈下端不放置擋油板，上端放內擋油板，即保證線圈下部兩側進油，上部外側出油，見下圖。

2.3 線圈上下端部的成型角環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配合設計。下圖是幾種典型的配合端部角環的擋油板放置。

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，分接段內不允許放置擋油板。

2.5 內擋油板放置在向內油道處，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擋油板，如果向內油道處兩側導線皆有小角環，為避免油道不暢，此處內擋油板可移至相鄰向外油道處，并說明換位處內擋油板需配制。

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 根據設計習慣放置擋油板的一般規定有：（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壓線圈需每匝間放擋油板，其余調壓線圈不放擋油板。

3 線圈軸向油道設計

當線圈內撐條和外撐條構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 設計非強油導向結構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徑側，見下圖。

3.3 強油導向結構2 個軸向油道要對齊放置,分別放置線圈內徑側第一根線外側及線圈外徑側第一根線內側，如下圖。

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

3.5 與線圈軸向油道配合時，強油導向結構的靜電板需斷開15mm，自冷結構、風冷結構及強油不導向結構的靜電板輻向大于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置導油口，導油口位置對應于主空道，并避開線圈出頭位置。設計時根據技術協議、計算單和布置圖確定產品的冷卻方式，再根據產品的冷卻方式進行油路結構設計。冷卻方式為非強油導向結構時，發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。非強油導向結構的變壓器，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，變壓器絕緣油經過設置的油流路徑導入進器身內部，其中在三個關鍵控制點處油流流速的允許數值分別為：（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值不超過3.0m/s；（3）線圈進油通道的平均油流流速允許數值不超過0.8m/s。

4.1 非強有導向結構變壓器的油流路徑剖視圖。

4.2 強有導向結構變壓器的油流路徑剖視圖。

5 結論

線圈中擋油板設計要符合冷卻方式的要求及線圈自身結構的需求，并且要與線圈端部成型角環配合設計。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計要求。

線圈組裝的油路要保證暢通,不能出現“死油區”和窩氣的情況。強油導向結構變壓器的油流速度要控制在規定范圍內。根據每個進油口處的油流量和變壓器絕緣油在線圈組裝內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構，將各處油流流速數值控制在允許范圍內。