CN101373655B - 一种铁心电抗器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁心电抗器，其包括电抗器器身，所述电抗器器身包括两个单独的器身，两器身组成双器身结构，两器身内部的线圈联接在一起。本发明满足高电压、大容量的电抗器的要求，且装配容易、漏磁损耗小、运行可靠。

Description

一种铁心电抗器
技术领域
本发明属于电抗器技术领域，涉及一种铁心电抗器。
背景技术
现有的单相铁心电抗器都是由单个日字形铁心，单个线圈套装，这种结构对于一定电压、一定容量以下的产品是合适的，但是当电压等级、容量达到一定程度(如电压等级为800KV、容量为100000kvar的产品)后，随着产品的大型化，产品的宽度、高度尺寸进一步增加，给电抗器的运输带来了困难。另外，由于产品本身的绝缘件爬电距离是有限制的，并不是在一定绝缘距离下，可以允许电压无限制的增加。当产品的电压等级进一步升高时，绝缘件所承受的爬电电压增加，会给产品带来安全隐患。
另外，现有的电抗器中，线圈的出线是由固定在夹紧铁心上下轭(日字形铁心的边框)上的绝缘板条支撑，当电压等级达到一定程度时，它的爬电距离受到制约，绝缘板条对地的爬电电压大，容易造成电抗器运行的不可靠。
此外，现有技术中用于放置变抗器器身的油箱箱壁为单层，这种结构适用的系统电压和防止电抗器本体的噪声和振动有局限性，当作用在铁心电抗器上的电压、容量达到一定程度时，由于运输和绝缘材料的限制，单个铁心和线圈不能满足高电压、大容量产品的运输和绝缘要求，相对于大容量产品的单个铁心的铁心饼的电磁力和其引起的振动也难控制，同时铁心产生的振动和噪声通过固体和绝缘油传递到油箱外侧，不能满足电力系统运行的环境环保要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种装配相对简单、运输方便、漏磁损耗小、且运行可靠的铁心电抗器。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该铁心电抗器包括电抗器器身，其中，所述电抗器器身包括两个单独的器身，两器身组成双器身结构，两器身内部的线圈联接在一起。
两器身内部的线圈联接在一起可以通过串联联接，也可以通过并联联接。即两线圈的连接方式可以为串联，也可以为并联。
两器身内部的线圈通过串联联接在一起可以是第一器身中的线圈即第一线圈的一端为进线端，第一线圈的另一端与第二器身中的线圈即第二线圈的一端连接，第二线圈的另一端为出线端，形成串联联接；串联也可以是第一线圈与第二线圈采用中部进线串联连接，即第一线圈采用在线圈的中间部位进线，其两端部出线并且并联后作为第二线圈的进线，第二线圈采用在线圈的中部进线，其两端部并联后出线，第一线圈两端部并联后与第二线圈的中部进线串联。
当本发明两器身内的两个线圈串联时，在满足运输高度的前提下，两线圈的线圈排列段数比单柱线圈的总段数增加，总的线圈高度增加，使在工作电压下的线圈沿面的爬电距离大大增加，两个线圈共同承受工作电压，保证了工作电压下的电抗器产品绝缘的可靠性。
两器身的线圈通过并联联接在一起可以是：线圈端部并联，即两器身的两线圈的一端作为进线端并联在一起作进线端，两线圈的另一端作为出线端并联在一起作出线端；并联联接在一起也可以是：第一器身中的线圈即第一线圈与第二器身中的线圈即第二线圈都采用中部进线，并且中部进线端并联连接，两线圈的上下两端并联在一起后再并联作为出线端，即第一线圈采用在线圈的中部进线，其上下端部出线并且并联，第二线圈采用在线圈的中部进线，其上下端部出线并且并联，第一线圈与第二线圈两线圈的中部进线端并联，第一线圈两端部与第二线圈的两端部并联联接作为出线端。
在满足运输和电气性能情况下可以采用并联的方式，当采用中部进线的方式时，对线圈末端的绝缘水平要求不高。
当然，本发明线圈的连接方式决不限于上述四种连接方式。
优选的是，两器身的排列方式可以为平行排列，采用这种排列方式可以使引出线(两线圈之间的连线)远离地电位，并且引出线的电极直径可以缩小；或呈一字形排列，采用这种排列方式时电抗器两器身内两线圈之间的漏磁互相干扰小。
当然，本发明电抗器两器身也可以采用其他的排列方式。
两个单独的器身各包括一个日字形铁心，日字形铁心中部为多个带有中心孔的铁心饼和多个气隙交叠而成的铁心柱。
所述电抗器两器身都置于同一电抗器油箱内，由于工作电压下所作用的电压不同，绝缘距离可以不同，因此两器身的尺寸可为一大一小，在两器身为串联结构时，根据具体情况，第一个器身的电压容量可为30-70％，则第二个器身的电压容量为70-30％。当然，两器身的尺寸也可以为完全相同。
优选的是，本发明中，线圈的出线装置可直接连接在电抗器器身上。所述出线装置可包括U形金属均压屏蔽、覆于U形金属均压屏蔽外的绝缘层、覆于金属均压屏蔽绝缘层外的外包绝缘层，在外包绝缘层与金属均压屏蔽绝缘层之间有油隙。
进一步优选的是，所述电抗器油箱采用局部双层油箱壁的结构，在箱壁的内侧面上有多个板条，板条上固定有第二箱壁。
所述板条包括横向板条和竖向板条，形成多个网格，第二箱壁由与每个网格大小相对应的块板覆盖在各个网格上构成。
所述板条采用金属制成，每个横向板条的尺寸可以为：长×宽＝650mm×50mm，厚度为4-50mm。竖向板条的长度与电抗器油箱的高度有关，一般根据实际情况来确定，其宽度为50mm。
此外，电抗器的油箱上还可连接有散热器。
所述散热器对称分布在电抗器油箱的一侧或二侧或在电抗器油箱的四周分布。
本发明由于采用了双器身结构，使单独铁心的心柱的压紧和铁轭的夹紧容易保证，进而对噪声和振动得到了控制，同时比相同容量产品采用单器身的电抗器损耗集中得到了改善，改善了整个产品的温度分布，避免了器身中的局部存在的热点问题(局部过热与漏磁的大小有关，不同容量的产品的漏磁大小是不同的，容量越大，漏磁越多，当采用两个器身时，相当于每个器身容量要减少一半，相对的漏磁就减少一半)。
本发明的出线装置直接固定在器身上，解决了在有限的运输允许高度下，绝缘物质的爬电距离的裕度小，避免了由于以往结构采用支撑绝缘板条的对地爬电问题，保证了高电压产品的运行可靠性。
本发明的局部双层油箱结构，限制了在电抗器中通有交流电流时，铁心饼的电磁力和铁轭的磁滞伸缩引起的噪声和振动传到油箱和油箱外侧，采用本发明的双层油箱结构的交叉连接的金属板条对整个第一层油箱壁进行了区域分割，降低了箱壁钢铁表面的振动幅值，同时双层油箱结构对铁心产生的噪声起到了隔音的作用，对产品在现场的运行起到了环保的作用。
由于本发明电抗器使单柱容量减小，这种双器身结构对漏磁的控制、绕组的散热都有利，因此可适用于任何一款有不同电压等级、容量要求的电抗器，对于1000kV、100000kvar的产品，其绝缘可靠性和运输方面都能满足要求。
附图说明
图1为本发明铁心电抗器两器身的结构主视图
图2为图1的侧视图
图3为本发明铁心电抗器中双器身结构的主视图(两器身平行排列时)
图4为图3的俯视图
图5为本发明铁心电抗器中双器身结构的主视图(两器身呈一字形排列时)
图6为图5的俯视图
图7为图4的放大视图
图8为本发明铁心电抗器的俯视图(带有四组散热器)
图9为本发明两线圈中部进线串联的连接图
图10为本发明两线圈端部进线串联的连接图
图11为本发明两线圈中部进线并联的连接图
图12为本发明两线圈端部进线并联的连接图
图13A为本发明出线装置的安装结构主视图
图13B为图13A的俯视图
图14为本发明出线装置装于弧形板上的结构示意图
图15为本发明出线装置的结构示意图
图16为本发明油箱的结构俯视图
图17为图16中油箱壁的平面结构图
图18为图17中P处的A-A向视图
图中：1-高压套管  2-中性点高压套管  3-电抗器主体  4-储油柜  5-散热器  6-油箱  7-铁心  8-线圈  9-铁心饼10-铁心柱  11-第一线圈  12-第二线圈  13-出线装置  14-油箱壁  15-板条  16-第二箱壁  17-弧形板  18-支撑臂  19-U形绝缘板  20-金属均压屏蔽绝缘板  21-外包绝缘层  22-油隙  23-油隙支撑绝缘块
具体实施方式
以下结合实施例和附图，对本发明作进一步详细描述。
下面实施例为本发明的非限定性实施例。
如图1、2、8所示，本发明铁心电抗器包括电抗器主体3、储油柜4、散热器5。电抗器主体3包括电抗器器身，所述电抗器器身包括两个单独的器身，两器身组成双器身结构，两器身通过其内部的线圈连接在一起。两器身都置于电抗器油箱6内，油箱6与储油柜4连通。
如图3-7所示，本发明电抗器双器身结构中，每个器身包括一个日字形铁心7和线圈8，每个日字形铁心中间是多个带有中心孔的铁心饼9和多个气隙交叠成的铁心柱10，铁心柱10由穿过中心孔的多个拉螺杆上下拉紧，上、下和两边是由一定厚度的铁心叠积而成，由穿心螺杆夹紧，线圈8套装在铁心柱10上。
两器身的排列方式可采用平行排列(如图3、4所示)或一字形排列(如图5、6所示)。
两器身中线圈8的连接方式为串联或并联。
图10所示为串联连接方式，第一器身中的线圈即第一线圈11的一端为进线端，第一线圈11的另一端与第二器身中的线圈即第二线圈12的一端连接，第二线圈12的另一端为出线端，形成串联联接。
图12所示为并联连接方式，两器身内部的线圈通过并联联接在一起是两器身的两线圈的进线端并联在一起作为进线端，两线圈的出线端并联在一起作为出线端；第一线圈11与第二线圈12采用端部出线并联方式连接，即第一线圈11与第二线圈12分别从一端进线，从另一端出线，再并联。
上述两种连接方式适用于容量大、电压低的电抗器产品，采用这种连接方式可以简化产品结构。
本实施例中采用图9或图11所示的连接方式，不采用图10、12所示的连接方式。
图9所示为串联连接方式，第一线圈11与第二线圈12采用中部进线串联的方式连接，即第一线圈11采用在线圈的中部进线，其端部出线并且并联，第二线圈12采用在线圈的中部进线，其端部出线并且并联，第一线圈11端部并联后与第二线圈12的中部串联。
图11所示为并联连接方式，第一线圈11与第二线圈12采用中部进线并联方式连接，并联联接在一起是第一器身中的线圈即第一线圈11与第二器身中的线圈即第二线圈12都采用中部进线，并且中部进线端并联连接，两线圈的上下两端端部并联在一起后再并联作为出线端，即第一线圈采用在线圈的中部进线，其上下端部出线并且并联，第二线圈采用在线圈的中部进线，其上下端部出线并且并联，第一线圈与第二线圈两线圈的中部进线端并联，第一线圈两端部与第二线圈的两端部并联联接作为出线端。
上述两种连接方式适用于大容量、高电压的电抗器产品，能确保电抗器具有良好的散热性能，并且绝缘性能可靠。
如图13A、13B所示，本发明的出线装置13通过绝缘纸板制成的弧形板17绑扎在电抗器器身中线圈的外径侧，作为整个出线装置13的支架。如图14所示，沿弧形板17的轴向方向的两个边缘的中部装有绝缘纸板制成的两个支撑臂18，这两个支撑臂18支撑有出线装置13。
如图15所示，所述出线装置13包括U形金属均压屏蔽19、覆于U形金属均压屏蔽19外的绝缘层20，覆于金属均压屏蔽绝缘层20外的外包绝缘层21。在外包绝缘层21与金属均压屏蔽绝缘层20之间有油隙22。
如图16-18所示，本发明中电抗器的双器身都置于电抗器油箱内，所述油箱采用局部双层油箱结构。如图16所示，在油箱壁14正对电抗器器身的部分(即在靠近铁心旁轭处)可采用双层油箱壁结构。
本实施例中，油箱6采用钢铁材料制成，油箱6的形状为矩形或方形。其中，油箱壁14的厚度为6-16mm，箱底厚度为20-60mm，箱顶厚度为10-40mm。
如图17、18所示，在油箱壁14的内侧面上焊接有多个水平和垂直交叉的金属板条15，所述板条15构成了多个矩形框，在多个金属板条的矩形框上可相应地再焊接多块矩形钢板，多块矩形钢板形成了第二箱壁16。其中，板条15的厚度为4-50mm，第二箱壁16的厚度为4-20mm。
如图8所示，本发明电抗器的油箱6上连接有两组散热器5。散热器5对称分布在电抗器油箱6的二侧。

Claims (10)

1.一种铁心电抗器，包括电抗器器身，其特征在于所述电抗器器身包括两个单独的器身，所述电抗器两器身都置于同一电抗器油箱(6)内，两器身组成双器身结构，两器身内部的线圈(8)联接在一起，两器身内部的线圈(8)联接在一起可以通过串联联接，也可以通过并联联接，所述电抗器油箱采用局部双层油箱的结构，即在油箱壁(14)正对电抗器器身的部分采用双层油箱壁结构，在油箱壁的内侧面上有多个板条，板条上固定有第二箱壁，所述板条(15)包括横向板条和竖向板条，交叉连接的金属板条对整个第一层油箱壁进行了区域分割，形成多个网格，第二箱壁(16)由与每个网格大小相对应的块板覆盖在各个网格上构成，降低箱壁钢铁表面的振动幅值。
2.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于两器身内部的线圈通过串联联接在一起可以是第一器身中的线圈即第一线圈(11)的一端为进线端，第一线圈的另一端与第二器身中的线圈即第二线圈(12)的一端连接，第二线圈的另一端为出线端，形成串联联接；串联也可以是第一线圈(11)与第二线圈(12)采用中部进线串联连接，即第一线圈(11)采用在线圈的中间部位进线，其两端部出线并且并联后作为第二线圈(12)的进线，第二线圈采用在线圈的中部进线，其两端部并联后出线，第一线圈两端部并联后与第二线圈的中部进线串联。
3.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于两器身内部的线圈通过并联联接在一起可以是两器身的两线圈的一端作为进线端并联在一起作进线端，两线圈的另一端作为出线端并联在一起作出线端；并联联接在一起也可以是第一器身中的线圈即第一线圈(11)与第二器身中的线圈即第二线圈(12)都采用中部进线，并且中部进线端并联连接，两线圈的上下两端并联在一起后再并联作为出线端，即第一线圈(11)采用在线圈的中部进线，其上下端部出线并且并联，第二线圈(12)采用在线圈的中部进线，其上下端部出线并且并联，第一线圈与第二线圈两线圈的中部进线端并联，第一线圈两端部与第二线圈的两端部并联联接作为出线端。
4.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于两器身的排列方式为平行排列或呈一字形排列。
5.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于两器身各包括一个日字形铁心(7)，日字形铁心中部为多个带有中心孔的铁心饼(9)和多个气隙交叠而成的铁心柱(10)。
6.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于线圈的出线装置(13)直接连接在电抗器器身上。
7.根据权利要求6所述的铁心电抗器，其特征在于所述出线装置(13)包括U形金属均压屏蔽(19)、覆于U形金属均压屏蔽外的绝缘层(20)、覆于金属均压屏蔽绝缘层外的外包绝缘层(21)，在外包绝缘层(21)与金属均压屏蔽绝缘层(20)之间有油隙(22)。
8.根据权利要求1所述的铁心电抗器，其特征在于所述板条(15)采用金属制成，其厚度为4-50mm，第二箱壁(16)的厚度为4-20mm。
9.根据权利要求1-8之一所述的铁心电抗器，其特征在于电抗器的油箱上连接有散热器(5)。
10.根据权利要求9所述的铁心电抗器，其特征在于所述散热器(5)对称分布在电抗器油箱的一侧或二侧或四周。
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