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
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。
浅谈110kV立体卷铁心电力变压器
《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变压器
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。
三角形立体卷铁芯电力变压器单
三角形立体卷铁芯电力变压器的性能数据表： Single-phase iol-immersed transformer
额定容量 Rated capacity (kVA) 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 电压组合及分接范围 Voltage Combination and Tap range 高压 HV(kV) 低压 LV (kV) 联结组 标号 Vector group Symble 空载损耗 No-load loss (kW) 200 240 290 340 410 480 570 700 830 970 1170 负载损耗 Load loss (kW) 2200 2600 3050 3650 4300 5100 6200 7500 10300 12000 14500 空载电流 No-load current (%) 1.3 1.2 1.2 1.1 1.0 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.6 短路阻抗 Short-circult Impedance Voltage % 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
10±5%
0.4±5%
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Байду номын сангаас
1、节能降耗、降低噪音 S13-MRL 新型节能型立体三角形卷铁芯变压器与 S7 同容量变压器相比，空载损耗下降 55%，负载损耗下降 33%，空载电流下降 85% 以上，噪声下 降 8db(A)-13db(A); 与 S9 同容量变压器相比，空载损耗下降 50%，空载电流下降 80% 以上，噪声下降 8db(A)-11db(A); 与国标 S11 同容量变压器相比，空载损耗下降 25% 以上，空载电流下降 70%，噪音下降 7db(A)-10db(A); 与 S13 叠片结构同容量变压器相比，空载电流下降 70% 以上，噪音下降 5db(A)-8db(A)。 2、三相平衡 立体三角形卷铁芯是由三个相同的单框拼接而成，三个心柱呈等边三角形排列，三个心柱的磁路长度完全一致，且都最短，三个心柱损耗一致，因 而三相平衡。 3、质量稳定，生产效率提高 立体三角形卷铁芯与平面卷铁芯的相同之处在于铁芯均在生产线上进行卷制， 不需要横剪设备， 消除了由人工叠片、 叠装、 拆插铁轭造成的质量波动； 比叠铁芯变压器可减少 5-6 道工序，因此生产效率高，质量稳定可靠，较少受人为因素影响。 4、抗短路能力强 立体三角形卷铁芯变压器本身结构决定了它抗短路能力比平面形变压器好，原因如下： ⑴垫块分布在器身周围，中央用铁压板压紧垫块，三相受力均匀对称。 ⑵线圈被压的面积比平面形布置线圈被压面积增加 15.7%，夹件为立体三角形框架结构，焊接成一体，由于立体三角形稳定性，所以整体强度大，使 三相受力一致。 5、防盗 叠铁芯变压器由于在技术上的原因而易于失窃。拆开器身的坚固件，将变压器的硅钢片敲落，此时变压器的 3 个绕组与硅钢片当即分离，就可以轻 而易举地将硅钢片、线圈等有价值的材料窃取运走。由于卷铁芯变压器的铁芯是一个整体，铁心敲不散，线圈取不下来。把整体铁心和线圈搬走， 也是相当困难的，不容易将硅钢片、铜线等有使用价值的物件分离。所以，卷铁芯变压器具有较好的防盗性。 6、占地面积小，外形美观 变压器油箱采用近似三角形结构，故体积比常规长方形油箱要小，结构紧凑，外形美观，占地面积小。 7、产品经济好，性价比高 立体三角形卷铁芯变压器相对于同性能水平的叠片式变压器，损耗值降低且成本降低，因此即可为用户降低投资成本，又可为用户节约运行成本。
三维立体卷铁心高过载变压器的设计要点
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
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%。
立体卷铁心与非晶合金变压器的技术经济性能分析
３ ． １ Ｏ Ｋ Ｖ叠片式 、立体卷 铁心与非晶合金变压器 的技术 性 能 比较
◇ 科技论 坛◇
科技 圈向导
２ ０ １ ３ 年１ ７ 期 Nhomakorabea立体卷铁心与非晶合金变压器的技术经济性能分析
马 万 军
（ 卧龙 电气银川变压器 有限公 司 宁夏
银川 ７ ５ ０ ２ ０ ０ ）
【 摘 要】 能源短缺是 当今社会普遍 面临的问题 ， 如何节约能 源已成 为各行 各业共 同的 目标 ， 在 电力行 业 ， 如大量采 用新 型节能型 变压 器
将解决我 国电力紧张的局 面， 将会产生可观的经济和社会效益。
【 关键 词】 立体卷铁心 变压 器； 非晶舍金变压器
０ ． 前 言
１ ． ３ ５ Ｔ。
随着 国家电 网改造的不断深入 ， 新 型节能配电变压器的需求越来 （ ２ ） 非晶合金铁心 配 电变 压器的特点是 空载性能值 特别低 ． 与标 越 大． 国网公 司大力推广应用 Ｓ １ ３以上 型号节能型变压器 准中硅钢 ｓ ９ 系列 变压器参数相 比． 空 载损耗下 降 ７ ５ ％左右 ． 空载电流 ０ ％。 国家 电阿公司计划 ２ ０ １ １ 年后 ，新型节能变压器 的使用 比例以每 下降约 ８ （ ３ ） 非 晶合金为无取 向材料 ， 故 可采用直接缝 ． 且可不 分级 ． 因而 年５ ％的速度逐年递增 。非晶合 金变压器 每年每省达 到 １ ０ ０ ０台以上 ． 其 中国产带材非晶合金变压器不低于 ５ ０ ％。 ２ ０ １ ２ 年起 ． 新增配电变压 制造铁心 的工艺方法 、 设备均较简单 。 器全部使用节能型配电变压器 ． 更快推动节能环保型配 电变压 器的应 （ ４ ） 缺点： 非 晶合金材 料价格 昂贵 ． 材料 特性对 机械加 工 十分敏 用。 感． 为 了恢复磁性 ． 必须进行退火。 “ 十二五 ” 期末 ． 国网公司 系统城 市配电 网全部 改造更换 ｓ ９ 及以 （ ５ ） 由于非晶合金片太薄 ． 一旦 受弯曲或压延 ． 其磁 特性将 明显变 下高损耗变压器 。 立 体卷铁心变压器与非 晶合金变压器因其 较低的空 坏 。 故用它叠装铁心时 ， 必须多片为一叠地进行叠装 ． 且片间必须加绝 以降低其损耗。因而它的叠片系数很低 （ 约０ ． ８ ） 。 载性能值 ， 得到 了广 大电力用户 的认可 ， 成为电力 系统更 新换代 的首 缘层 ． （ ６ ） 由于非 晶合金带太薄 ， 所 以卷制铁 心直径越大 ， 费工时越 多 ； 选 产品。 下面是对立体卷铁心变压器 、 非 晶合金 变压 器与叠铁心变压器 的 但 直径越小 ． 空载损耗增加得越 多 ． 而且存在 卷绕 内应力 ， 为 了恢 复磁 性． 必须进行 退火 技术性能 与经济性能的分析
变压器立体卷式铁芯夹件
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。
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立体卷铁芯变压器的结构特点：
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%。
（3）对硅钢片的剪切处理会使其导磁性能恶化，三维立体卷铁心经高温
（800℃）真空充氮退火处理，不仅消除了铁心的机械应力，而且细化了硅
钢片的磁畴，提高了硅钢片二次再结晶能力，使硅钢片的性能大大优于其
出厂时的性能。
（4）经检测，三维立体变压器的空载损耗较国标降低25-35%，空载电流
最高可降低92%。
3、噪音低
由于三维立体卷铁心是将硅钢片条料在专用的铁心卷绕机上不间断、
紧密连续卷制而成，没有接缝，不会产生如叠片式那样因磁路不连续而发
出的噪音。同时，三相磁路、磁通完全对称，工作磁密设计合理，因而产
品噪音大大降低。
4、过载能力强
（1）产品本身的发热量很低：卷铁心变压器其空载损耗、空载电流都非
常小，产品本身发热量就很低；
（2）三相线圈呈“品”字形排布，在线圈间形成一条上下贯通的中心天
然气道——“抽风烟筒”，由于上下铁轭温差30-40℃，产生强烈的空气
对流，冷空气从下面往中心通道补充，热量从上铁轭内斜面辐射出去，自
然循环中迅速带走变压器产生的热量。
5、结构紧凑，占地小
特殊的三维立体铁心使产品结构紧凑、布局合理，器身平面占用面积
比传统产品减少10-15%，器身高度降低10-20%，若安装在箱式变电站中可
缩小箱变体积近1/4。
SCB10-RL三维立体卷铁心干式变压器的特点：
1. 采用三维立体卷铁心，三相平衡，不产生三次谐波，节电效果显著；
2. 采用F级绝缘系统，主绝缘采用环氧树脂包封，阻燃、防爆，防火
等级高；
3. 绕组经真空浇注固化为坚固的整体，局放小，机械强度高，抗短路
能力强；
4. 线圈不吸潮，间断运行无须去潮处理；
5. 树脂绝缘层薄，散热性能好，允许长期过载20%运行。
SCB10（11）-RL三维立体卷铁心干式变压器是我公司研发成功一种全
新磁路结构、高效低耗、节能、安全、环保的理想配电设备，可广泛适
用于城市高层建筑、居民生活小区、重要机关、机场、地铁、石油、化
工、冶金、船舶、港口、矿山及需要防火防爆等场所。