隔离变压器线圈结构与绕制过程中的常见问题有哪些？
2017-11-15 11:02:07 点击：
摘 要：线圈是隔离变压器的心脏，是隔离变压器变换和输配电能的中枢。要保证隔离变压器长期安全可靠地运行，对隔离变压器的线圈，必须保证以下基本要求：a. 电气强度。在隔离变压器长期运行中，其绝缘( 其中最主要是线圈的绝缘) 必须能可靠地承受住以下四种电压的作用，即雷电冲击过电压、操作冲击过电压、暂态过电压和长期工作电压。操作过电压与暂态过电压统称内部过电压。b. 耐热强度。线圈耐热强度包含两方面：其一，在隔离变压器长期工作电流作用下，保证线圈绝缘的使用寿命等于隔离变压器的使用寿命；其二，隔离变压器在运行条件下，发生突然短路时，线圈应能承受住短路电流所产生的热作用而无损伤。c. 机械强度。线圈应能承受突发短路时，短路电流所产生的电动力作用而无损伤。
关键词：隔离变压器；线圈；结构；层式线圈；饼式线圈
1 隔离变压器线圈结构
1.1 层式线圈的基本结构
层式线圈每层如筒状，连续绕成。多层层式是由若干个这样的层同心排列组成，层间导线通常亦连续统制。双层及多层层式线圈结构简单，生产效率高，常用于35千伏级及以下的中小型油浸式隔离变压器。双层及四层层式一般用作400V 的低压线圈，多层层式一般用作3kV 及以上的低压或高压线圈。
1.2 饼式线圈的基本结构
饼式线圈一般用扁线绕成，线段如饼状，其散热性能好，机械强度高，因此适用范围很大。饼式线圈包括各种连续式、纠结式、内屏蔽式、螺旋式，等等。特种隔离变压器用的交错式、“8”字线圈等也属于饼式。几种常用饼式线圈的基本结构分类简述如下：
1.2.1 连续式线圈。连续式线圈线段数大约为30 ～ l40 段，并且一般为偶数( 端部出线) 或4 的倍数( 中部或端部出线)，以保证线圈的线端首尾出头均同时在线圈的外侧或内侧引出。外线圈的匝数可为整数，内线圈通常为分数匝，根据需要，线圈可为有分接头或无分接头。
1.2.2 纠结式线圈。常用的纠结式线圈是双饼为一个纠结单元，一般叫双饼纠结。单元内的油道称向外油道，单元间的油道称向内油道。一个单元的两段都是双数匝称双双纠结；都是单数匝称单单纠结；第一段( 反段)是双，第二段( 正段) 是单，称双单纠结；第一段是单，第二段是双称单双纠结。整个线圈全部由纠结单元组成，称全纠结式。整个线圈仅线端（或两端）有几个纠结单元，其余是连续线段，称纠结连续式。
1.2.3 内屏连续式线圈。内屏连续式是连续式线段内部插入增加纵向电容的屏线而成，故又称之为插入电容式。其外观极似纠结式。每段插入屏线的匝数可视需要自由改变。内屏蔽式线圈所用零部件与连续式相同。屏线上无工作电流，因此通常采用很薄的导线。工作电流通过的导线为连续绕成，与纠结式相比可减少大量焊头，这是内屏蔽式的第一个优点；插入屏线的匝数可以自由调节，从而可以按需要调节纵向电容，这是内屏蔽式的第二个优点。
1.2.4 螺旋式线圈。螺旋式线圈用于低电压、大电流的线圈结构，其导线为多根并联。全部并绕导线重迭组成一个线饼，每绕一匝前进一个线饼，称单螺旋；全部并绕导线组成两个重迭线饼，每绕一匝前进两个线饼者，称双螺旋；依此推之有三螺旋、四螺旋，等等。
2 线圈绕制过程中的常见问题分析
隔离变压器线圈绕制及绝缘件制作过程中会出现各类质量问题，针对我厂过去一年发生的质量问题归纳出以下三大类。
2.1 配合和磕碰问题
部件配合问题在我厂隔离变压器的生产过程中发生的非常频繁，从外部到内部，从金属结构车间到线圈车间，都不能避免。此类问题一旦发生势必会让制造过程停止，产生严重的质量损失。
例：1TT.710.30348 这台产品在超大型项目公司绕线组巡检时发现低压线圈用的纸板筒子上粘的内撑条宽度设计给错了，垫块开口21mm, 撑条宽度应为20mm 宽, 而图纸中所给撑条宽为27mm; 针对此类问题我认为因该从以下几个方面入手来降低磕碰类质量问题发生的可能。
a. 设计时，可把与设计部件相关的通用件排图预览，便于设计时核对；b. 对于挡油板、角环、垫块等配合的部件，设计校对过程中应仔细核算其数量并针对配合部分选择正确的通用件；c. 制作出头与其配合各部件的检查记录表；d. 更新典型问题案例质量控制表，设计、校核逐条核对，组内加大质量控制表的检查力度；e. 更新组内部件配合表，设计、校核仔细填写和核对部件配合
表。
2.2 计算错误问题
计算错误问题是设计人员所犯错误中最严重一项，一旦发生，不但会阻碍隔离变压器制造进程，还会造成部件返工等，损失巨大。
例：1TT.710.30331 这台产品在组装套调压线圈时发现调压硬纸筒高出要求值20mm；针对此类问题我认为因该从以下几个方面入手来降低磕碰类质量问题发生的可能。
a. 按比例绘制零部件，可测量的尽量不用手算；b. 编制零部件计算小程序进行核算尺寸；c. 整理局部典型图、典型K 表，并制定使用指南，供设计时选取。
2.3 图面标注问题
图面标注问题在2014 年的质量问题中占比也较大，此类问题皆因设计人员不够细心导致，而且后果有时非常严重，部分部件因为标注问题导致重新制作，后果比较严重。
例：1TT.710.30316 这台产品在制作过程中发现高压线圈上下静电板图纸画的是无块静电板。实物静电板是有块的，导致操作人员在没有得到确认的情况下不能进行下一道工序；针对此类问题我认为因该从以下几个方面入手来降低磕碰类质量问题发生的可能。
a. 制定图纸尺寸标注规范（如按整体、槽、孔、与其余组部件配合尺寸的顺序标注），剔除图纸上冗余尺寸，制作尺寸填写检查记录（按加工顺序）；b. 设计、校对过程中，认真核对各组部件尺寸，确保图面所画内容与标注内容相一致，同时保证尺寸信息表述完整；c. 将图面标注问题列入质量控制表中管控；d. 提高标准化水平，降低因设计疏漏、图面标注等问题造成的差错。以上是我在2 年多的隔离变压器内部设计过程中对线圈图纸设计的一点理解。
3 结论
以上浅析了隔离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，希望给隔离变压器线圈设计人员提供借鉴。
关键词：隔离变压器；线圈；结构；层式线圈；饼式线圈
1 隔离变压器线圈结构
1.1 层式线圈的基本结构
层式线圈每层如筒状，连续绕成。多层层式是由若干个这样的层同心排列组成，层间导线通常亦连续统制。双层及多层层式线圈结构简单，生产效率高，常用于35千伏级及以下的中小型油浸式隔离变压器。双层及四层层式一般用作400V 的低压线圈，多层层式一般用作3kV 及以上的低压或高压线圈。
1.2 饼式线圈的基本结构
饼式线圈一般用扁线绕成，线段如饼状，其散热性能好，机械强度高，因此适用范围很大。饼式线圈包括各种连续式、纠结式、内屏蔽式、螺旋式，等等。特种隔离变压器用的交错式、“8”字线圈等也属于饼式。几种常用饼式线圈的基本结构分类简述如下：
1.2.1 连续式线圈。连续式线圈线段数大约为30 ～ l40 段，并且一般为偶数( 端部出线) 或4 的倍数( 中部或端部出线)，以保证线圈的线端首尾出头均同时在线圈的外侧或内侧引出。外线圈的匝数可为整数，内线圈通常为分数匝，根据需要，线圈可为有分接头或无分接头。
1.2.2 纠结式线圈。常用的纠结式线圈是双饼为一个纠结单元，一般叫双饼纠结。单元内的油道称向外油道，单元间的油道称向内油道。一个单元的两段都是双数匝称双双纠结；都是单数匝称单单纠结；第一段( 反段)是双，第二段( 正段) 是单，称双单纠结；第一段是单，第二段是双称单双纠结。整个线圈全部由纠结单元组成，称全纠结式。整个线圈仅线端（或两端）有几个纠结单元，其余是连续线段，称纠结连续式。
1.2.3 内屏连续式线圈。内屏连续式是连续式线段内部插入增加纵向电容的屏线而成，故又称之为插入电容式。其外观极似纠结式。每段插入屏线的匝数可视需要自由改变。内屏蔽式线圈所用零部件与连续式相同。屏线上无工作电流，因此通常采用很薄的导线。工作电流通过的导线为连续绕成，与纠结式相比可减少大量焊头，这是内屏蔽式的第一个优点；插入屏线的匝数可以自由调节，从而可以按需要调节纵向电容，这是内屏蔽式的第二个优点。
1.2.4 螺旋式线圈。螺旋式线圈用于低电压、大电流的线圈结构，其导线为多根并联。全部并绕导线重迭组成一个线饼，每绕一匝前进一个线饼，称单螺旋；全部并绕导线组成两个重迭线饼，每绕一匝前进两个线饼者，称双螺旋；依此推之有三螺旋、四螺旋，等等。
2 线圈绕制过程中的常见问题分析
隔离变压器线圈绕制及绝缘件制作过程中会出现各类质量问题，针对我厂过去一年发生的质量问题归纳出以下三大类。
2.1 配合和磕碰问题
部件配合问题在我厂隔离变压器的生产过程中发生的非常频繁，从外部到内部，从金属结构车间到线圈车间，都不能避免。此类问题一旦发生势必会让制造过程停止，产生严重的质量损失。
例：1TT.710.30348 这台产品在超大型项目公司绕线组巡检时发现低压线圈用的纸板筒子上粘的内撑条宽度设计给错了，垫块开口21mm, 撑条宽度应为20mm 宽, 而图纸中所给撑条宽为27mm; 针对此类问题我认为因该从以下几个方面入手来降低磕碰类质量问题发生的可能。
a. 设计时，可把与设计部件相关的通用件排图预览，便于设计时核对；b. 对于挡油板、角环、垫块等配合的部件，设计校对过程中应仔细核算其数量并针对配合部分选择正确的通用件；c. 制作出头与其配合各部件的检查记录表；d. 更新典型问题案例质量控制表，设计、校核逐条核对，组内加大质量控制表的检查力度；e. 更新组内部件配合表，设计、校核仔细填写和核对部件配合
表。
2.2 计算错误问题
计算错误问题是设计人员所犯错误中最严重一项，一旦发生，不但会阻碍隔离变压器制造进程，还会造成部件返工等，损失巨大。
例：1TT.710.30331 这台产品在组装套调压线圈时发现调压硬纸筒高出要求值20mm；针对此类问题我认为因该从以下几个方面入手来降低磕碰类质量问题发生的可能。
a. 按比例绘制零部件，可测量的尽量不用手算；b. 编制零部件计算小程序进行核算尺寸；c. 整理局部典型图、典型K 表，并制定使用指南，供设计时选取。
2.3 图面标注问题
图面标注问题在2014 年的质量问题中占比也较大，此类问题皆因设计人员不够细心导致，而且后果有时非常严重，部分部件因为标注问题导致重新制作，后果比较严重。
例：1TT.710.30316 这台产品在制作过程中发现高压线圈上下静电板图纸画的是无块静电板。实物静电板是有块的，导致操作人员在没有得到确认的情况下不能进行下一道工序；针对此类问题我认为因该从以下几个方面入手来降低磕碰类质量问题发生的可能。
a. 制定图纸尺寸标注规范（如按整体、槽、孔、与其余组部件配合尺寸的顺序标注），剔除图纸上冗余尺寸，制作尺寸填写检查记录（按加工顺序）；b. 设计、校对过程中，认真核对各组部件尺寸，确保图面所画内容与标注内容相一致，同时保证尺寸信息表述完整；c. 将图面标注问题列入质量控制表中管控；d. 提高标准化水平，降低因设计疏漏、图面标注等问题造成的差错。以上是我在2 年多的隔离变压器内部设计过程中对线圈图纸设计的一点理解。
3 结论
以上浅析了隔离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，希望给隔离变压器线圈设计人员提供借鉴。
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