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摘要：目前，我国是科技发展的新时期，文章阐述了35kV环氧浇注干式接地变压器线圈的设计要点，包括线圈结构特点、线圈局部放电的控制方法，提出了一种变压器内线圈首、尾头引出线的出线方法，提高了接地变压器整体安全性。
关键词：35kV;环氧浇注;干式接地变压器;线圈设计要点
引言
随着城市建设迅速发展，用电量的不断增大，电力电缆数量明显增多，此时电网的电容电流也随之增大，当系统发生单相接地时，会产生接地电弧，如果接地电弧不能直接熄灭，那么后续产生的一系列问题就会危及到电网安全运行。为了抑制这种弧光接地过电压，就必须改变配网中性点绝缘系统，即在中性点不接地系统中人为地制造出一个中性点，因此需配置接地变压器。环氧浇注干式接地变压器已在35kV 电力系统中广泛应用，只有保证产品性能才能保证电网的安全稳定性，线圈是变压器的重要组成部分，也可以说是变压器的心脏，所以保障线圈的性能显得尤为重要。
1新型焊机控制技术及发展
近年来随着自动控制技术、电力电子技术、人工智能技术的不断进步，使得新一代的焊接设备功能在不断强大，如点焊机器人、多功能高精度微机自适应控制器、逆变技术和柔性焊接技术等。新型焊接技术的发展主要体现在两个方面：1）焊机控制数字化全数字化的控制技术成功应用于焊接领域，大大提高了焊机的控制精度及焊机产品的可靠性。在发达国家，数字焊接控制设备在焊接自动化技术领域己经非常成熟，在焊接加工过程中，全数字化焊接设备己经可以在大规模和有毒有害操作环境中使用。2）工业控制智能化焊接自动化系统采用了先进的传感器技术、计算机技术和智能控制技术，使其能够应用于各种复杂环境及变化的焊接工况。对于单台设备焊接质量的监控方法，以电阻点焊电参数为例，例如恒电流控制、动态电阻监测等带有相关质量监测的焊接自适应控制器都相继问世恒流控制方法目前是比较成熟的方法。它将检测到的焊接电流与给定的数值进行比较，利用其偏差来调整开关管的触发延迟角（如晶闸管）或脉冲宽度（MOSFET或工GBT），实际焊接电流等于给定的值，以达到恒定电流控制。在恒电流控制中，焊接电流信号的采集直接影响到精度。最直接的采集方式是利用二次回路的空心线圈传感器来检测焊接电流，经积分环节，与给定的值相比，利用其偏差值进行恒流控制。该方法不仅能反映焊接电流的变化，而且控制精度高，可达到士2%0动态电阻控制方法是以焊接过程中工件的动态电阻为控制参数，对焊接点质量进行自适应控制，也是一种成熟的监测方法。
2线圈设计要点
2.1线圈局部放电的控制
1）导体和绝缘材料的选择在选择导线时应避免毛刺的存在，铜箔要选用优质的圆角铜箔。一方面当对变压器绕组外加电压时，电场会集中在导体有毛刺的地方，形成尖端放电。另一方面，导体的尖端有可能刺破绝缘层，也会导致局部放电。层间绝缘选择优质的符合耐热等级的材料。2）线圈的绝缘结构变压器的绝缘分为主绝缘和纵绝缘两部分，主绝缘是线圈对地部分的绝缘，纵绝缘是线圈匝间，层间，段间的绝缘。当绕组纵绝缘中某些区域绝缘设计不合理时，在这个位置会因受到过高的电场强度出现放电现象，使固体绝缘加速老化，直至发生击穿现象。为了避免这种现象的发生，首先要根据匝间电压选择具有合适绝缘膜的导线，绝缘膜一般留有较大裕度，这是因为匝间短路不易通过试验发现且匝间绝缘比较分散。然后计算出层间电压，选取合适的层间绝缘层数，层间绝缘层数留有一定裕度即可，层数过多会增大线圈的辐向厚度，影响线圈的散热。最后计算出段间电压，预留合适的段间绝缘距离。3）线圈的浇注工艺真空浇注对线圈的整体质量水平有很大影响，如果浇注后线圈内部存在气隙或者气泡，当气隙或气泡场强升高到一定强度时就会引起局部放电。因此浇注线圈要遵循以下几点：（1）树脂、固化剂、填料配比严格按照比例调配，保证脱气时间，并记录必要的数据，如粘度、真空度。（2）浇注线圈时注意温度和真空度的控制，温度会影响树脂的粘度和脱气的速度，尽可能使线圈完全浸透树脂，浸透程度越好，放电可能性越小。
2.2线圈结构对损耗的影响
线圈结构是影响线圈损耗的重要因素之一。线圈采用三明治结构或交叉换位技术，使原、副边线圈藕合更加紧密，不仅能够有效减小变压器线圈窗口的漏磁通，而且使得各线圈电流分布比较均匀，线圈涡流损耗也随之减小。图1是一个平面变压器的三种不同结构，匝比为4：2。原边线圈为四匝，由四层PCB导体串联组成;副边线圈两匝，分别由两层PCB导体先并联得到一匝线圈，然后再串联起来得到两匝的副边线圈。所有PCB导体厚度均为4盎司（0.14mm，宽为Smm，绝缘层厚度为O.15mmo图2分别为图1三种结构线圈沿导体厚度方向的电流密度分布。原边电流幅值1A，电流频率100kHz。三种结构线圈的损耗比值为：2：1：1。由图2可知，三种线圈结构中，P-P-P-P-S-S-S-S结构线圈的PCB导体内电流密度分布最不均匀，而且各并联线圈层电流的分配也最不均匀，从而导致线圈损耗最大;P-P-S-S-S-S-P-P结构和P-P-S-S-P-P-S-S结构线圈导体的电流密度分布相同，且比P-P-P-P-S-S-S-S结构的均匀，各并联线圈层电流分配也比较均匀，因而线圈涡流损耗也比较小。线圈结构是通过影响穿过线圈导体层的磁场，从而影响线圈电流的层间分配和层内分布，进而影响线圈涡流损耗的。
2.3线圈结构对漏感的影响
漏感对应的线圈窗口磁场能量有两部分，一部分存储在线圈导体内，另一部分存储在绝缘层内。其中导体内的磁场能量与导体内的磁场强度He、分布有关，而He、受频率影响，频率越高，由于导体内的电流越趋于表面分布，所以该部分磁场能量趋于减小;而另一部分储存于绝缘层内的磁场能量和绝缘层内的磁场强度Hi、分布有关，但其不受频率影响 （对于串联PCB线圈）。综上两部分磁场能量的频率特点，可见漏感受频率影响，但是影响程度取决于导体内的磁能与绝缘层内磁能的比例以及导体内磁能随频率变化的程度。相比较于线圈交流损耗随频率变化的幅度，在大部分设计中，由于绝缘层内的磁能所占比例较大，且导体内磁能随频率变化幅度较小，所以总磁场能量随频率变化不大。因此为方便起见，可近似认为漏感为一常数，不随频率变化而变化。基于这种特性，在采用有限元等方法仿真计算漏感时，可近似用静磁场仿真，相比较于用涡流场，可以节省大量仿真时间（也可把上述分析的漏感频率特性推广应用于单一的电感，即电感量随频率变化不大，从而用静磁场代替涡流场仿真计算电感）。
2.4內线圈引出线的处理
由于35kV接地变压器内线圈的内侧靠近贴铁芯柱，外侧靠近外线圈，所以线圈首、尾头引出线只能从上、下端部引出，导体引出线根部因间隙绝缘无法加强，当产品运行或遇到过电压时，容易发生放电或局部放电，使产品存在安全隐患。此时可以选则一种10kV电缆，其导体截面积要大于线圈导线的截面积，然后将线圈首、尾头原导线与10kV电缆的一端焊接在一起，电缆的另一端从线圈的端部引出，最后将线圈进行整体浇筑，使电缆与线圈形成一个整体，这样线圈端部引出线的根部为10kV电缆，消除了安全隐患。
结语
通过提出几点线圈的设计要点，希望能够从设计上提高线圈质量，减少缺陷。除了上述几点外绕线工艺，材料性能，以及线圈固化和拆模工艺也会对线圈造成各种影响，要消除这些影响需要从原材料采购和生产制造工艺全过程去控制，只有实现设计和制造两方面共同控制，才能真正的提高线圈质量乃至整个产品的品质。
参考文献
[1]路长柏.干式电力变压器理论与计算[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，2003.
[2]金朝辉.35kV环氧树脂浇注干式变压器局放的控制[J].电气制造，2012（10）：75-76.
关键词：35kV;环氧浇注;干式接地变压器;线圈设计要点
引言
随着城市建设迅速发展，用电量的不断增大，电力电缆数量明显增多，此时电网的电容电流也随之增大，当系统发生单相接地时，会产生接地电弧，如果接地电弧不能直接熄灭，那么后续产生的一系列问题就会危及到电网安全运行。为了抑制这种弧光接地过电压，就必须改变配网中性点绝缘系统，即在中性点不接地系统中人为地制造出一个中性点，因此需配置接地变压器。环氧浇注干式接地变压器已在35kV 电力系统中广泛应用，只有保证产品性能才能保证电网的安全稳定性，线圈是变压器的重要组成部分，也可以说是变压器的心脏，所以保障线圈的性能显得尤为重要。
1新型焊机控制技术及发展
近年来随着自动控制技术、电力电子技术、人工智能技术的不断进步，使得新一代的焊接设备功能在不断强大，如点焊机器人、多功能高精度微机自适应控制器、逆变技术和柔性焊接技术等。新型焊接技术的发展主要体现在两个方面：1）焊机控制数字化全数字化的控制技术成功应用于焊接领域，大大提高了焊机的控制精度及焊机产品的可靠性。在发达国家，数字焊接控制设备在焊接自动化技术领域己经非常成熟，在焊接加工过程中，全数字化焊接设备己经可以在大规模和有毒有害操作环境中使用。2）工业控制智能化焊接自动化系统采用了先进的传感器技术、计算机技术和智能控制技术，使其能够应用于各种复杂环境及变化的焊接工况。对于单台设备焊接质量的监控方法，以电阻点焊电参数为例，例如恒电流控制、动态电阻监测等带有相关质量监测的焊接自适应控制器都相继问世恒流控制方法目前是比较成熟的方法。它将检测到的焊接电流与给定的数值进行比较，利用其偏差来调整开关管的触发延迟角（如晶闸管）或脉冲宽度（MOSFET或工GBT），实际焊接电流等于给定的值，以达到恒定电流控制。在恒电流控制中，焊接电流信号的采集直接影响到精度。最直接的采集方式是利用二次回路的空心线圈传感器来检测焊接电流，经积分环节，与给定的值相比，利用其偏差值进行恒流控制。该方法不仅能反映焊接电流的变化，而且控制精度高，可达到士2%0动态电阻控制方法是以焊接过程中工件的动态电阻为控制参数，对焊接点质量进行自适应控制，也是一种成熟的监测方法。
2线圈设计要点
2.1线圈局部放电的控制
1）导体和绝缘材料的选择在选择导线时应避免毛刺的存在，铜箔要选用优质的圆角铜箔。一方面当对变压器绕组外加电压时，电场会集中在导体有毛刺的地方，形成尖端放电。另一方面，导体的尖端有可能刺破绝缘层，也会导致局部放电。层间绝缘选择优质的符合耐热等级的材料。2）线圈的绝缘结构变压器的绝缘分为主绝缘和纵绝缘两部分，主绝缘是线圈对地部分的绝缘，纵绝缘是线圈匝间，层间，段间的绝缘。当绕组纵绝缘中某些区域绝缘设计不合理时，在这个位置会因受到过高的电场强度出现放电现象，使固体绝缘加速老化，直至发生击穿现象。为了避免这种现象的发生，首先要根据匝间电压选择具有合适绝缘膜的导线，绝缘膜一般留有较大裕度，这是因为匝间短路不易通过试验发现且匝间绝缘比较分散。然后计算出层间电压，选取合适的层间绝缘层数，层间绝缘层数留有一定裕度即可，层数过多会增大线圈的辐向厚度，影响线圈的散热。最后计算出段间电压，预留合适的段间绝缘距离。3）线圈的浇注工艺真空浇注对线圈的整体质量水平有很大影响，如果浇注后线圈内部存在气隙或者气泡，当气隙或气泡场强升高到一定强度时就会引起局部放电。因此浇注线圈要遵循以下几点：（1）树脂、固化剂、填料配比严格按照比例调配，保证脱气时间，并记录必要的数据，如粘度、真空度。（2）浇注线圈时注意温度和真空度的控制，温度会影响树脂的粘度和脱气的速度，尽可能使线圈完全浸透树脂，浸透程度越好，放电可能性越小。
2.2线圈结构对损耗的影响
线圈结构是影响线圈损耗的重要因素之一。线圈采用三明治结构或交叉换位技术，使原、副边线圈藕合更加紧密，不仅能够有效减小变压器线圈窗口的漏磁通，而且使得各线圈电流分布比较均匀，线圈涡流损耗也随之减小。图1是一个平面变压器的三种不同结构，匝比为4：2。原边线圈为四匝，由四层PCB导体串联组成;副边线圈两匝，分别由两层PCB导体先并联得到一匝线圈，然后再串联起来得到两匝的副边线圈。所有PCB导体厚度均为4盎司（0.14mm，宽为Smm，绝缘层厚度为O.15mmo图2分别为图1三种结构线圈沿导体厚度方向的电流密度分布。原边电流幅值1A，电流频率100kHz。三种结构线圈的损耗比值为：2：1：1。由图2可知，三种线圈结构中，P-P-P-P-S-S-S-S结构线圈的PCB导体内电流密度分布最不均匀，而且各并联线圈层电流的分配也最不均匀，从而导致线圈损耗最大;P-P-S-S-S-S-P-P结构和P-P-S-S-P-P-S-S结构线圈导体的电流密度分布相同，且比P-P-P-P-S-S-S-S结构的均匀，各并联线圈层电流分配也比较均匀，因而线圈涡流损耗也比较小。线圈结构是通过影响穿过线圈导体层的磁场，从而影响线圈电流的层间分配和层内分布，进而影响线圈涡流损耗的。
2.3线圈结构对漏感的影响
漏感对应的线圈窗口磁场能量有两部分，一部分存储在线圈导体内，另一部分存储在绝缘层内。其中导体内的磁场能量与导体内的磁场强度He、分布有关，而He、受频率影响，频率越高，由于导体内的电流越趋于表面分布，所以该部分磁场能量趋于减小;而另一部分储存于绝缘层内的磁场能量和绝缘层内的磁场强度Hi、分布有关，但其不受频率影响 （对于串联PCB线圈）。综上两部分磁场能量的频率特点，可见漏感受频率影响，但是影响程度取决于导体内的磁能与绝缘层内磁能的比例以及导体内磁能随频率变化的程度。相比较于线圈交流损耗随频率变化的幅度，在大部分设计中，由于绝缘层内的磁能所占比例较大，且导体内磁能随频率变化幅度较小，所以总磁场能量随频率变化不大。因此为方便起见，可近似认为漏感为一常数，不随频率变化而变化。基于这种特性，在采用有限元等方法仿真计算漏感时，可近似用静磁场仿真，相比较于用涡流场，可以节省大量仿真时间（也可把上述分析的漏感频率特性推广应用于单一的电感，即电感量随频率变化不大，从而用静磁场代替涡流场仿真计算电感）。
2.4內线圈引出线的处理
由于35kV接地变压器内线圈的内侧靠近贴铁芯柱，外侧靠近外线圈，所以线圈首、尾头引出线只能从上、下端部引出，导体引出线根部因间隙绝缘无法加强，当产品运行或遇到过电压时，容易发生放电或局部放电，使产品存在安全隐患。此时可以选则一种10kV电缆，其导体截面积要大于线圈导线的截面积，然后将线圈首、尾头原导线与10kV电缆的一端焊接在一起，电缆的另一端从线圈的端部引出，最后将线圈进行整体浇筑，使电缆与线圈形成一个整体，这样线圈端部引出线的根部为10kV电缆，消除了安全隐患。
结语
通过提出几点线圈的设计要点，希望能够从设计上提高线圈质量，减少缺陷。除了上述几点外绕线工艺，材料性能，以及线圈固化和拆模工艺也会对线圈造成各种影响，要消除这些影响需要从原材料采购和生产制造工艺全过程去控制，只有实现设计和制造两方面共同控制，才能真正的提高线圈质量乃至整个产品的品质。
参考文献
[1]路长柏.干式电力变压器理论与计算[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，2003.
[2]金朝辉.35kV环氧树脂浇注干式变压器局放的控制[J].电气制造，2012（10）：75-76.