立体卷铁芯变压器的结构特点

立体卷铁心变压器专利分析摘要：立体卷铁心变压器是一种新型的结构紧凑的高效节能型变压器，具有损耗小、成本低、抗短路能力强等优点。

本文围绕立体卷铁心变压器的专利申请情况进行了统计分析，并就一个具体的专利申请简述了审查过程，以期为相关领域的专利申请和审查提供参考借鉴。

关键词：立体卷铁心变压器；专利一、前言立体卷铁心变压器是一种结构紧凑的高效节能型变压器，它采用三相对称立体式结构，三相铁心磁路完全对称，磁阻减少，励磁电流、空载损耗显著降低[1]。

三维立体卷铁心变压器、立体组合式卷铁心变压器、立体组合式三相卷铁心变压器、三角形立体卷铁心变压器、立体三角形卷铁心变压器等说法均是指立体卷铁心变压器，其型号中会出现字母“RL”，例如S13-MRL-100/10、SCB11-RL-1000/10，其中，R表示卷铁心，L表示立体结构。

立体卷铁心变压器创造性地改革了传统电力变压器的叠片式磁路结构和三相布局，使产品性能更为优化，如三相磁路完全对称、节电效果显著、噪音大大降低、散热及过载能力更强、结构紧凑体积小等[2][3]。

全国现有形成一定的生产能力的立体卷铁心变压器生产厂家不多，限于技术原因，立体卷铁心变压器的生产主要集中在10kV315VA以下油浸式配电变压器，主要应用于农网改造项目。

本文对立体卷铁心变压器的专利申请情况进行了统计分析，并就一个具体的专利申请简述了审查过程，以期为相关领域的专利申请和审查提供参考借鉴。

二、立体卷铁心变压器专利情况统计分析为了统计立体卷铁心变压器的专利申请情况，本文利用S系统中的CNABS、DWPI等数据库，通过IPC分类号、比较准确的关键词、转库检索等检索策略相结合，获得初步结果后通过概要浏览和详细浏览将检索文献中明显的噪音去除，然后结合S系统中的统计命令和Excel功能从多方面对该领域的中国专利申请进行了统计分析。

1、国内专利申请的年度发展趋势2005年以前，卷铁心变压器技术在我国还处于刚刚起步阶段，国内专利申请量较小。

《装备维修技术》2021年第9期浅谈110kV立体卷铁心电力变压器郑海英（沈阳中变电气有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）摘 要：为了对110kV立体卷铁心电力变压器有全面的了解，本文结合笔者多年工作实际，在分析该变压器基本情况的基础上，对其应用优势进行研究。

而后对该变压器的实践要点探讨，希望解析之后，可以给相关领域的工作人员提供参考。

关键词：110kV；立体卷铁心；电力变压器；分析对于电力系统而言，电力变压器是稳定电力的关键设备，在科学技术背景下，越来越多的变压器出现在人们的视野中。

110kV立体卷铁心电力变压器属于常见的系统设备，对该系统设备分析，探寻出应用要点对系统运行稳定性有积极作用。

1基本情况110kV电压的变压器装置是电力系统内非常重要的设备，主要的作用是将网络输送电压下降到10kV或35kV，然后和这些电力输送的系统连接起来，很多情况下也可以起升压的作用，目前该类型的变压比较多，比如油浸风冷、油浸自冷、无励磁调压、有载调压等等。

110kV变压器是等级比较高的变压器装置，生产工艺、设备等方面的要求都是非常高的，目前我国生产该类型的变压器厂家有100余家，但是制作成为立体卷铁心结构形式的变压器只有海鸿电气公司可以生产。

2 110kV立体卷铁心电力变压器具备的优势分析2.1节能立体卷心变压器在制作中主要是通过连续性的铁芯卷绕组合成为变压器的形式，利用退火处理工艺，一般工艺系数可以达到1.01～1.05，而叠铁心工艺系数为1.05～1.15。

立体卷铁心结构工艺性能非常好，综合性是非常好的，要比叠铁芯相对减少22%左右。

此外，该类型的变压器应用的是厚度相对较小的优质铁芯材料制作而成，材料的选择更加的广泛。

立体卷铁心中的三相磁路并未存在接缝的情况，磁力线和铁心材料容易磁化的方向是相同的，通过退火工艺的操作可以保证材料的磁性能得到提升。

而传统形式的变压器，磁路内有接缝存在，导致空气隙增加了磁阻，且内部的铁心磁力与材料容易磁化的方向存在着夹角。

S13(11)型立体组合三相卷铁心变压器概述：本产品具有空载损耗低，空载电流低，噪声低的性能，节电效果显着。

提高了电压质量和供电的可靠性，是有利于环保的绿色节能设备，为城乡电网技术改造工程中推广使用的最新产品。

本公司生产的、系列全密封立体三相卷铁心变压器不同于传统的平面叠片式铁心变压器。

其铁心是由单框片立体三角形布置的三相柱轭组成。

每个柱体由优质冷轧硅钢薄带连续卷制，带宽经数控开料机作直线或曲线剪切。

带料在铁心卷绕机上卷绕组成近圆形或折边圆弧框片后经真空充氮退火处理以消除加工应力，晶格重新取向、提高导磁率，改善电磁性能；高低压线圈使用专用绕线机，直接在铁心柱纸筒上绕制，整体结构坚实紧凑，器身采用上下铁轭绝缘和层压木，四周拉螺杆拉紧线圈，使之稳固牢靠，能承受突发短路时的冲击力。

3．产品特点：损耗低按现行国际GB/T6451-1999《三相油浸电力变压器技术参数和要求》容量30-1600kVA，系列空载损耗平均下降50%，负载损耗平均下降30%；系列空载损耗平均下降30%负载损耗平均下降25%。

空载电流低由于卷铁心材质优良以及绕制加工特点，使空载电流显着降低。

按现行国标GB/T6451-1999、系列空载电流平均下降75%；系列空载电流平均下降75%。

运行噪声低按JB/T10088-1999 噪声标准，及系列噪声均降低约7-9dB。

抗短路能力强变压器器身整体成立体三棱柱形状，四周及中央均设置拉螺杆，与上下铁轭绝缘及层压木块构成一体，能有效抵御突发短路时的轴向，辐向机械应力。

4．结构特点：铁心采用材质性能不低于30ZH110 冷轧硅钢片；三相三柱立体对称结构有最平衡的三相磁路；每组(卷)心片由薄钢带在专用铁心卷绕机上绕制，压力均匀紧实；铁心框片经真空退火处理，消除应力，提高电磁性能；铁心表面涂环氧树脂漆，防潮，固化。

绕组采用低氧铜材质的纸包铜扁线或QQ-2 缩醛漆包圆铜线；低压线圈为双层或四层圆铜式或新螺旋式，或箔式。

三维立体卷铁心高过载变压器的设计要点方案。

2 性能参数2.1主要技术参数三维立体卷铁心高过载变压器主要技术数据按照S13型变压器国家标准执行，并在设计和生产时控制在零偏差范围内。

2.2过载能力参数在正常温升稳定的基础上，满足1.5倍额定容量6h（负荷上升和下降阶段各3h）、1.75倍额定容量3h（负荷上升和下降阶段各1.5h）、2.0倍额定容量1h阶段性连续运行，且不影响变压器正常使用寿命。

2.3 温升限值三维立体卷铁心高过载配电变压器在满足过载曲线的基础上由普通变压器的A级耐热等级提高到F级水平。

3 设计思路及要点3.1 三维立体卷铁心设计要点变压器铁心采用三维立体卷铁心结构，先经专用曲线开料机裁剪成所需不等宽料带，在专用卷绕机卷绕时，料带向一边同步位移，进行非对称卷绕。

铁心框截面呈30度倾斜角的半圆形，从而确保三个完全相同的单框拼合时，拼合面良好，成为三铁心柱横截面近似为圆的三维立体卷铁心。

三相磁路完全对称等长，均为最短磁路，是三相变压器最完美的铁心结构。

卷铁心的导磁方向与硅钢带的轧制方向完全一致，无接缝，不存在高磁阻区，再经专用真空退火炉退火后，可消除因剪切、卷绕产生的机械应力，恢复优质硅钢片高导磁率的性能，噪音降低7-10dB，可满足电网节能环保要求。

3.2 绕组的设计要点变压器绕组为圆筒式结构，导体用无氧铜杆连续挤压而成，保证了导体尺寸同时也保证电阻平衡；层间采用0.2mm厚度F级复合绝缘材料。

低压绕组导线绝缘采用厚度0.45mm的F 级复合绝缘材料，外绕半干无纬玻璃丝粘带和撑条帘；高压绕组直接绕在低压绕组上，采用F级QQ-2/155漆包线，外包无纬玻璃丝粘带，最外层包紧缩带，机械强度好、耐受短路能力强。

3.3 器身的设计要点线圈成三角形对称分布，结构紧凑，空间分布合理，三角中心设中心垫块，紧固采用中心拉杆、相间拉杆和边角拉杆相配合的型式，中心垫块、相间垫块及圆弧形垫块三种压紧垫块均匀分布在线圈周围，与铁轭绝缘配合压紧线圈，压实面积大；三角形夹件强度大，三线圈受力均匀对称，垫块为电工层压木，介电系数高，强度大，确保线圈在承受过负荷及短路冲击时不变形。

立体卷铁芯配变技术学习心得第一篇：立体卷铁芯配变技术学习心得立体卷铁芯配变技术学习心得一、简介三维立体卷铁心由三个几何尺寸相同的卷绕式铁心单框拼合成的三角形立体布置的铁心。

立体卷铁心配电变压器以立体卷铁心为磁路的配电变压器。

立体卷铁心立体卷铁心变压器立体卷铁心变压器，其型号中出现字母RL，S13-MRL-100/10、SCB11-RL-1000/10，其中，R表示卷铁心，L表示立体结构。

立体卷铁心变压器是一种节能型电力变压器，它创造性地改革了传统电力变压器的叠片式磁路结构和三相布局，使产品性能更为优化，如三相磁路完全对称、节电效果显著、噪音大大降低、散热及过载能力更强、结构紧凑体积小等。

二、分类立体卷铁心配电变压器也可以分为两类：1、干式立体卷铁心变压器，包括：非包封式（纸绝缘）干式变压器，例：SGB11-RL-1000/10 包封式（树脂绝缘）干式变压器，例：SCB11-RL-1000/102、油浸式立体卷铁心变压器，例：S13-M.RL-100/10 此外，部分厂家也开发了一些以立体卷铁心为核心的特种变压器，如整流变、隔离变、励磁变、分裂变等。

三、结构与特点编辑1、磁路优化（1）三维立体卷铁心层间没有接缝，磁路各处分布均匀，没有明显的高阻区，没有接缝处磁通密度的畸变现象。

（2）磁通方向与硅钢片晶体取向完全一致（3）三相磁路长度完全相等，三相磁路长度之和最短（4）三相磁路完全对称，三相空载电流完全平衡2、损耗低，节电效果显著（1）三维立体卷铁心的磁化方向完全与硅钢片的轧制方向一致，且铁心层间没有搭头接槰，磁路各处的磁通分布均匀，没有明显的高阻区、没有接缝处磁通密度的畸变现象。

在材质相同的前提下，卷绕式铁心与叠片式铁心相比，其铁损工艺系数从1.3-1.5之间下降到1.05左右，仅此一项可使铁心损耗降低10-20%。

（2）由于特殊的三维立体结构，使铁心的铁轭部分用材量比传统叠片铁心减少25%，且减少的角重量占铁心总重约6%。

变压器立体卷式铁芯夹件
变压器是电力系统中必不可少的设备之一，其主要功能是将高压输电线路上的高电压转变为低电压，并输出给低压用电设备。

而在变压器的构造中，立体卷式铁芯夹件是一个非常重要的部分，它可以确保整个变压器的稳定性和可靠性。

下面我们来详细了解一下立体卷式铁芯夹件的相关知识。

第一步：认识立体卷式铁芯夹件
立体卷式铁芯夹件是变压器的重要组成部分之一，主要用于固定变压器中的立体卷式铁芯，防止其在变压器运行时发生位移。

夹件一般由钢板材料制成，并具有较高的强度和稳定性。

立体卷式铁芯夹件的形状多样，常见的有U型夹件、L型夹件、V型夹件等。

第二步：制作立体卷式铁芯夹件
制作立体卷式铁芯夹件通常需要经历以下几个步骤：
1.材料准备：根据夹件图纸要求，选择相应厚度、规格和材质的钢板材料，进行切割和切边处理。

2.加工成型：使用折弯机、卷板机等加工设备，对钢板进行成型、折弯、卷曲等处理，制成夹件的各个部分。

3.焊接组装：将已加工成型的各个部件进行组装、铆接或焊接，组成完整的立体卷式铁芯夹件。

4.表面处理：对已组装好的夹件表面进行除锈、砂光、喷漆等处理，提高其耐腐蚀性和美观度。

第三步：应用领域
立体卷式铁芯夹件广泛应用于各种类型的变压器中，如发电厂变压器、变电站变压器、配电变压器等，其主要作用是确保立体卷式铁芯和绕组在变压器运行时的稳定性和相对位置不变性。

此外，夹件的应用还可提高变压器的散热效率、延长使用寿命。

总之，立体卷式铁芯夹件作为变压器的重要组成部分，尤为关键。

在制作和使用过程中，需要严格按照标准流程进行操作，保证其良好的性能和稳定性，从而在电力系统中发挥更大的作用。

卷绕式铁芯卷绕式铁芯常用语中小型变压器（1000kVA以下）、互感器、磁放大器及漏电保护器之零序电流互感器等。

用于卷绕式铁芯的材料为高导磁率超薄冷轧硅钢片和坡莫合金等软磁带材。

硅钢片的厚度为0.18~0.30；坡莫合金带的厚度为0.03~0.10mm。

以中小型变压器为例，采用卷绕式铁芯有如下优点：1）在条件相同的情况下，卷绕式铁芯与叠装铁芯相比，空载损耗下降7%~10%；空载电流可下降50%~75%。

2）卷绕铁芯可采用很薄的高导磁冷轧硅钢片，可以生产更低损耗的变压器。

3）卷绕铁芯工艺性好，没有剪切废料，利用率几乎是100%。

还可采用机械化作业，免除了叠装工序，生产效率比叠装铁芯提高5~10倍。

4）卷绕式铁芯自身是一个整体，不需支持件夹紧固定，又没有一个接缝，因此在与叠装铁芯同样条件下，变压器噪声可降低5~10dB。

5）卷绕式铁芯的工艺系数单相变压器为1.1左右；三相在1.15以下；而叠装铁芯，小容量的工艺系数为1.45左右，大容量的工艺系数也在1.15左右。

因此卷绕式铁芯特别适合于中小型变压器。

立体三角形卷铁心、叠片式铁心及平面卷铁心对比1、立体三角形卷铁心立体卷铁心：由三个几何尺寸相同的卷绕式铁心单框拼合成的三角形立体布置的铁心。

立体卷铁心变压器：以立体卷铁心为磁路的配电变压器。

工艺特点：整个铁心是由三个完全相同的单框拼合而成，拼合后的铁心的三个心柱呈等边三角形立体排列。

每个单框是由若干根梯形料带依次连续卷绕而成。

卷绕后的单框横截面接近半圆形，拼合后的横截面呈非常接近整圆的准多边形，卷绕单框的不同尺寸梯形料带，由专用折线开料机进行套裁加工得到。

这种套裁加工可以做到无费料加工，即套裁时，材料利用率为100%。

2、叠片式铁心叠片式铁心：是由纵剪生产线和横剪生产线，将硅钢带加工成一定形状的硅钢片，再将硅钢片按一定方式叠成。

叠片式铁心存在着三个缺点：在磁路中存在着许多接缝形成的空气隙，这种空气隙加大了磁路的磁阻，从而增加了损耗和空载电流。

平面非晶合金变压器与立体卷铁心变压器的技术经济性能分析工作，继而使得相关工序朝着简单化的方向发展。

其次就是卷铁心在生产的过程中主要进行机械化的处理方式，因而生产效率较高。

三是该变压器的重要部件——三相卷铁心中的三相铁心磁路对称等长，因而能够有效节省材料，降低变压器的整机综合成本。

四是由于立体三角形卷铁心具有无接缝的特点，这使得变压器在实际的使用过程中能够高效发挥优质铁心材料高导磁特点，并减少不必要的电能损耗。

五是该变压器的体积较小，结构紧凑，外型美观。

六是该变压器在实际的运行过程中能够将运行噪音降到最低。

（二）非晶合金变压器的技术性能特点关于非晶合金变压器的技术性能特点，笔者仍旧以海鸿电气有限公司生产的非晶合金立体卷铁心油浸式变压器（图2）为例，进行相关的讲述。

目前，该公司在进行实现非晶合金变压器构造的过程中，实现了三相磁路的完全对称、等长，继而由此推动了三相供电的平衡性。

此外，由于其主要结构为三角形结构，因而具有较高的稳定性。

此外，这种结构也促使了铁心的机械强度高，增强了变压器的抗短路能力。

三是非晶合金变压器在实际的运行过程中能够有效地降低空载损耗以及电流，由此实现了对于电能的节省。

但是，平面非晶合金变压器在制造过程当中需要使用大量的非晶合金材料，前期投资成本较高而且制造使用的材料重量较大、投资较高，产生同样效果时平面非晶合金变压器相比立体卷铁心变压器具有较大的资源消耗量，投资高的同时就导致了平面非晶合金变压器的售价较高，因此在大规模制造以及推广使用过程中都会受到较大的影响。

平面非晶合金变压器在实际的使用过程中为了能够有效地提高空间利用系数，缩小体积的同时使变压器的散热性能受到较大的影响，长期工作后变压器局部处于高温工作状态发生危险的可能性较大，平面非晶合金变压器运行过程产生噪音较高，影响人们的生活质量。

二、立体卷铁心与非晶合金变压器的技术经济性能分析关于立体卷铁心与非晶合金变压器的技术经济性能分析，笔者从铁心制造所需设备、器身制造、重量、材料成本以及节能评价等方面进行评价分析，见表1。