CN101969193A - 高压超导限流器新型结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压超导限流器新型结构，包括由铁心绕组、制冷系统、直流控制回路和监控系统组成的超导限流器系统，其中，铁心绕组包括单相或三相的铁心、交流绕组和直流励磁绕组；还包括为超导限流器交流绕组提供绝缘的油箱单元；其仅有交流绕组置于油箱单元内。该结构采取仅将交流绕组置于油箱中的措施，解决了交流绕组与直流励磁绕组间温差过大，以及直流励磁绕组出线困难的问题，可灵活运用于单相或三相饱和铁心型超导故障限流器，且有结构紧凑、体积小、节约资源的优势。

Description

高压超导限流器新型结构
技术领域
本发明涉及一种单相或三相饱和铁心型超导故障限流器，适用于具有直流励磁绕组和交流工作绕组的高压电磁设备中，尤其适用于高压电网用单相或三相饱和铁心型超导故障限流器。
背景技术
在利用绝缘油作为高压绝缘和散热介质的一些电气设备中，如饱和铁心型超导故障限流器，主要由电抗系统、直流控制系统、低温系统和监控系统几部分组成。其中电抗系统由铁心、交流工作绕组和直流励磁绕组组成；低温系统由低温杜瓦和制冷机组成。交流工作绕组与直流励磁绕组以及接地部件的绝缘主要由绝缘油承担。传统油绝缘高压设备(如油浸式变压器、电抗器等)的铁心和所有绕组是全部浸于绝缘油中的，且共用油箱；作为容器和骨架的油箱一般为金属材料，便于可靠接地，有利于散热。
对于饱和铁心型超导故障限流器因具有低温系统-杜瓦，若将其置于油箱中，则会在杜瓦和绕组间造成较大的温度梯度差，在油温较低的杜瓦周围介质分布、流动性不均匀，绝缘油强度下降，造成电场偏高，电场分布不均匀；同时，低温系统-杜瓦在油箱中的引出线连接以及定期维护都存在很大困难；另外，交流工作绕组和铁心以及直流控制绕组共用油箱还存在绝缘油用量大，油箱体积庞大，运输困难，现场装配困难等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压超导限流器新型结构，其采用仅将交流绕组置于油箱中的方式，可以避免上述现有技术中所存问题的发生。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种高压超导限流器新型结构，包括由铁心绕组、制冷系统、直流控制回路和监控系统组成的超导限流器系统，其中，铁心绕组包括单相或三相的铁心、交流绕组和直流励磁绕组；还包括为超导限流器交流绕组提供绝缘的油箱单元；其中，仅有交流绕组置于油箱单元内。
所述的油箱中设有内筒，交流柱铁心穿过内筒，交流绕组套在对应位置处的内筒上；内筒外壁、箱底与外箱体的内壁形成的空间内盛有绝缘油。
所述的油箱单元为一组独立的油箱，油箱的数量与该铁心绕组具有的交流绕组数量一致；各交流绕组分别置于对应油箱内。
所述的铁心绕组为三相时，所述的油箱单元可以有三个独立设置的油箱，各油箱内同时容置邻接的两个交流绕组；或所述的油箱单元有两个独立设置的油箱，各油箱内同时容置邻接的三个交流绕组。
所述的油箱单元是整体结构式的夹壁油箱；油箱中对应各交流绕组的位置分别设置内筒，各交流绕组套在对应位置处的内筒上。
所述的油箱单元由箱体及箱盖组合构成。在箱体的侧壁及箱盖上设有若干交流绕组出线升高座、散热器通孔及其连接法兰，在箱盖上设有压力释放阀法兰及储油柜法兰。在箱盖上开设温度计、油质监测装置的安装孔。
本发明的优点是：
1、本发明采用仅将交流绕组置于油箱中的方式，解决了交流工作绕组和直流控制绕组共用大油箱结构所带来的温度场不均匀、出线困难及现场装配和运输困难的问题。
2、同时降低了绝缘油用量、减小了设备的体积和重量。
附图说明
图1超导限流器现有结构示意图(不包括油箱，铁心绕组为三相)。
图2为本发明高压超导限流器新型结构一实施例结构示意图(单相分体结构)。
图3为本高压超导限流器新型结构另一实施例结构示意图(三相分体结构)。
图4为本高压超导限流器新型结构又一实施例结构示意图(单相整体结构)。
图5为本高压超导限流器新型结构又一实施例结构示意图(三相整体结构)。
图6为本高压超导限流器新型结构又一实施例结构示意图(三相三分组结构)。
图7为本高压超导限流器新型结构又一实施例结构示意图(三相二分组结构)。
图8a为图4所示实施例的油箱器身结构示意图(主视)。
图8b为图4所示实施例的油箱器身结构示意图(俯视)。
图9a为图4所示实施例的油箱盖结构示意图(主视)。
图9b为图4所示实施例的油箱盖结构示意图(俯视)。
图10为图6所示实施例的油箱器身结构示意图(立体视图)。
图11为图6所示实施例的油箱与交流绕组组装使用状态(分解结构)示意图。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
具体实施方式
本发明高压超导限流器新型结构中的超导限流器基体可以同于或类同于现有技术，亦为由铁心绕组、制冷系统、直流控制回路和监控系统组成的超导限流器系统，其中，铁心绕组可以是单相或三相。不管是单相结构还是三相结构，超导限流器都包括有铁心(包括交流柱21、直流柱4和上、下轭铁)、交流工作绕组2(每一相通常为两个)、直流励磁绕组和杜瓦3等部分，参见图1所示。在高电压等级超导限流器中，为解决高压绝缘，还包括油箱。本发明的创新点在于：打破传统的方式，通过对油箱的特殊设计，使得仅将所有的交流绕组置于油箱中，而除此之外的其他部件均置于空气中。
本发明高压超导限流器新型结构中对油箱的设计主要有以下几种形式：
一、首先，可以将油箱单元设计为一组独立盛有绝缘油的油箱，各交流绕组分别置于对应的油箱中。
①参阅图2所示，是针对单相铁心绕组而设计，具有两个独立盛有绝缘油6的油箱1；两个交流绕组2分别置于对应的油箱中。
其中，油箱的中部有与外油箱壁隔断的内筒11，用于供交流绕组2的交流柱穿出。
整个高压超导限流器结构为：油箱1放置于下轭铁与上轭铁7之间，交流柱铁心从油箱1的内筒11穿出，交流绕组2套装于油箱内筒11上而浸于绝缘油6中；直流柱铁心4置于油箱外，被直流绕组和杜瓦3包围。
②参阅图3所示，是针对三相铁心绕组而设计，具有六个独立盛有绝缘油6的油箱1；六个交流绕组2分别置于对应的油箱中。
同样，油箱1放置于下轭铁与上轭铁7之间，交流柱铁心21从油箱1的内筒11穿出，交流绕组2套装于油箱内筒11上而浸于绝缘油6中；直流柱铁心4置于油箱外，被直流绕组和杜瓦3包围。
二、可以采用整体式油箱的结构设计。
①参阅图4所示，是针对单相铁心绕组而设计：为一个夹壁式箱体结构，具有外箱体1，对应两侧的交流绕组2而设立了两个交流绕组内筒11，在油箱的中心设有中心内筒12，11、12外壁与外箱体1的内壁间盛有绝缘油6。
整个油箱放置于下轭铁与上轭铁7之间，两个交流柱铁心21分别从油箱1的内筒11穿出，两个交流绕组2分别套装于油箱内筒11上而浸于绝缘油6中；直流柱铁心4被直流绕组和杜瓦3包围，均置于中心内筒12中。
②参阅图5所示，是针对三相铁心绕组而设计：具有一整体式的外箱体1，内置于箱体1中且对应六个交流绕组2位置设立六个内筒11，六个内筒11外壁与外箱体1的内壁间盛有绝缘油6。油箱的中心设有中心内筒12。
整个油箱放置于下轭铁与上轭铁7之间，六个交流柱铁芯21分别从油箱1的内筒11穿出，将六个交流绕组2分别套装于油箱内筒11上而浸于绝缘油6中；设立一中心内筒12，直流柱铁芯4被直流绕组和杜瓦3包围，均置于中心内筒12中。
三、还可以将油箱单元设计为三分组形式，每组油箱同时容置两个交流绕组。
参阅图6所示，是针对三相铁心绕组而设计：具有三组可同时容置两个交流绕组的油箱1，各油箱亦为夹壁式箱体结构，各油箱1中仅仅是具有两个内筒11，内筒11的外壁与外箱体1的内壁间盛有绝缘油6，其中将邻近的两个交流绕组分为一组，共设于一组油箱1中，每组中的两个交流绕组2分别套在内筒11上而浸于绝缘油6中。油箱1的外形设计(本实施例中内侧呈弧形)兼顾不影响中间部件(直流绕组和杜瓦3包围着直流柱铁芯4)的设置。
四、亦可以将油箱单元设计为二分组形式，每组油箱同时容置三个交流绕组。
该设计只能是针对三相铁心绕组而设计：参阅图7所示，共具有两组可同时容置三个交流绕组的油箱1，各油箱亦为夹壁式箱体结构，各油箱1中具有三个内筒11，内筒11的外壁与外箱体1的内壁间盛有绝缘油6，其中将邻近的三个交流绕组分为一组，共设于一组油箱1中，每组中的三个交流绕组2分别套在内筒11上而浸于绝缘油6中。油箱1的外形设计(本实施例中内侧呈弧形)亦兼顾不影响中间部件(直流绕组和杜瓦3包围着直流柱铁心4)的设置。
基于本发明的设计思想进行油箱的制作可以由同行业的技术人员实现，此处不一一赘述，仅举一些实施例来进一步帮助说明理解油箱的结构设计：
①图8a、图8b是图4所示实施例中的油箱的结构示意图，为单相铁心绕组而设计的整体油箱结构。所述的油箱由油箱器身1和上箱盖2组合构成，其中，油箱器身1内中间设有中心内筒12，供直流柱铁芯、直流绕组和杜瓦穿过。中心内筒12的两侧各设有一内筒11，供交流绕组套在其上而浸于绝缘油中。在油箱器身1的侧壁上及箱盖上布设若干散热器连接法兰13及升高座连接法兰14，在箱盖上布设散热器法兰13，储油柜法兰15、压力释放阀法兰16，在箱盖上还开设温度计安装孔17。图9a、图9b给出了图4所示实施例的油箱盖结构示意图。
②图10给出了针对图6所示实施例中的油箱(不带上盖)的立体结构展示，图11给出了图9所示的油箱1与交流绕组2组装使用状态(分解结构)示意。
上述各实施例可在不脱离本发明的保护范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。
本发明解决了交流工作绕组和直流控制绕组共用大油箱结构所带来的温度场不均匀、出线困难及现场装配和运输困难的问题，同时降低了绝缘油用量、减小了设备的体积和重量。以220kV三相超导故障限流器为例：采用交流工作绕组与直流绕组共用大油箱需用绝缘油20.5吨，而采用图3所示三相分体油箱需用绝缘油为15.9吨，节约绝缘油4.6吨，节能降耗效果显著。

Claims (9)

1.一种高压超导限流器新型结构，包括由铁心绕组、制冷系统、直流控制回路和监控系统组成的超导限流器系统，其中，铁心绕组包括单相或三相的铁心、交流绕组和直流励磁绕组；还包括为超导限流器交流绕组提供绝缘的油箱单元；其特征在于：仅有交流绕组置于油箱单元内。
2.根据权利要求1所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：所述的油箱中设有内筒，交流柱铁心穿过内筒，交流绕组套在对应位置处的内筒上；内筒外壁、箱底与外箱体的内壁形成的空间内盛有绝缘油。
3.根据权利要求1所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：所述的油箱单元为一组独立的油箱，油箱的数量与该铁心绕组具有的交流绕组数量一致；各交流绕组分别置于对应油箱内。
4.根据权利要求1所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：所述的铁心绕组为三相，所述的油箱单元有三个独立设置的油箱，各油箱内同时容置邻接的两个交流绕组。
5.根据权利要求1所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：所述的铁心绕组为三相，所述的油箱单元有两个独立设置的油箱，各油箱内同时容置邻接的三个交流绕组。
6.根据权利要求1所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：所述的油箱单元是整体结构式的夹壁油箱；油箱中对应各交流绕组的位置分别设置内筒，各交流绕组套在对应的内筒上。
7.根据权利要求1所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：所述的油箱单元由箱体及箱盖组合构成。
8.根据权利要求6所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：在箱体的侧壁上及箱盖上设有若干交流绕组出线升高座、散热器通孔及其连接法兰，在箱盖上设有压力释放阀法兰及储油柜法兰。
9.根据权利要求6所述的高压超导限流器新型结构，其特征在于：在箱盖上开设温度计、油质监测装置的安装孔。
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