CN104485208A - 一种卷铁芯穿心式升流器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卷铁芯穿心式升流器，包括底座，设于所述底座上的中部留有穿心孔的外壳，同中心设于所述外壳内的铁芯；所述铁芯为内径大于1m的圆环卷铁芯，所述卷铁芯外沿与其圆周垂直的方向包绕有环氧布带，所述环氧布带外沿与所述卷铁芯圆周垂直的方向均匀分组绕制有原边绕组；所述外壳下部一侧设有分别与所述原边绕组两端相连的输入套管和输出套管；所述卷铁芯由带状硅钢片沿其圆周方向卷绕制成。本发明提供的技术方案消除了传统铁芯的横向、纵向的接缝，减小了磁阻和损耗，大大降低了噪声，具有良好的冲击电压波分布和足够的短路承受能力，窗口尺寸大，可用于特高压设备，尤其是特高压GIS设备、套管等设备全电压全电流复合试验。

Description

一种卷铁芯穿心式升流器

技术领域

本发明涉及一种卷铁芯穿心式升流器，具体讲涉及一种特高压设备全电压、全电流复合试验用卷铁芯穿心式升流器。

背景技术

电力设备在运行过程中长期承受工作电压和工作电流，即存在电－热联合场效应，电压对设备绝缘材料的电破坏，电流产生的热效应对设备运行性能和老化性能的降低。而对电力设备这些性能检测往往受到各种条件的限制，目前对电力设备的高电压绝缘试验和电流检测是分开进行的，并未进行电压电流综合检测，检测环境存在一定的局限性，检测环境与实际运行工况存在较大的差异，。

为了确保电网运行安全,对于新的电力设备一般要求经过1年或数年的“挂网试运行”,以证明设备运行状态后,方可用于电网。这种方式对于较低电压等级(如110kV、220kV)的设备是可行的，但对于500kV及以上电网，设备质量事故所带来的经济损失,影响范围是不可接受的，因此电网运行部门一方面对设备的选用更加慎重，另一方面更不会贸然为新研制的设备提供挂网试运行。

因此，“挂网试运行”只能在试验室完成，即建立试验回路，对考核设备施加工作电压的同时施加工作电流。高电压等级的电力设备容量一般较大，其通流能力达到几千安，采用大容量电源、大负载并将被考核设备串联接入回路而实现高电压、大电流综合检测的办法成本高，技术难度大。因此，将试验电压、试验电流分别独立施加的办法，对于试验回路所需电压，可通过试验变压器获得，而对于试验回路所需的大电流则通过套装在设备外的穿心式升流器及其他与之连接的调压器、电容器等获得。

对于特高压GIS设备、特高压套管等设备而言，由于试验回路尺寸大，其交流阻抗大，且特高压设备额定电流大(目前国内特高压GIS设备额定电流达6300A)，要实现特高压设备长期通流试验，要求升流器输出端口电压高，容量大。同时，为实现特高压GIS等设备的全电压全电流复合试验，需要将升流器与被试设备的高电位隔离，这就要求特高压GIS母线或套管能够穿过升流器，升流器铁芯窗口直径应达到1m以上。然而，增加升流器铁芯窗口直径，将降低穿心式升流器原边与副边(即试验回路)的耦合程度，降低效率，增加铁芯重量，与此同时存在铁芯加工、绕组绕制、绝缘处理、安装固定等技术难题。

另外，现有的穿心式升流器原边铁芯一般采用硅钢片叠装而成，铁芯窗口为方形，绕组包绕在铁芯外，铁芯侧面采用斜开口方式，铁芯可打开，以便于试验回路安装，但采用这种结构会产生漏磁，磁阻增加，而且窗口尺寸小，输出容量小，不适用于特高压设备包括特高压GIS设备/特高压套管等设备的全电压全电流复合试验。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种卷铁芯穿心式升流器。

本发明提供的技术方案是：一种卷铁芯穿心式升流器，包括底座，设于所述底座上的中部留有穿心孔的外壳，同中心设于所述外壳内的铁芯；其改进之处在于：所述铁芯为内径大于1m的圆环卷铁芯，所述卷铁芯外沿与其圆周垂直的方向包绕有环氧布带，所述环氧布带外沿与所述卷铁芯圆周垂直的方向均匀分组绕制有原边绕组；所述外壳下部一侧设有分别与所述原边绕组两端相连的输入套管和输出套管；所述卷铁芯由带状硅钢片沿其圆周方向卷绕制成。

优选的，所述底座上设有用于安装所述卷铁芯的安装件。

进一步，所述安装件包括固定在所述底座上的安装底脚、以及由所述安装底脚固定的绝缘支撑台，所述绝缘支撑台的顶部呈与所述卷铁芯的形状和大小相适应的圆弧形凹槽结构。

进一步，所述安装底脚采用不锈钢制作，所述安装底脚通过螺栓固定在所述底座上；所述卷铁芯通过螺杆同轴固定在所述圆弧形凹槽上。

优选的，所述外壳为不锈钢钟罩式外壳，所述外壳上设有百叶窗，所述百叶窗位于所述外壳上部中间。

进一步，所述外壳内安装有冷却风机；所述冷却风机固定在所述底座两侧。

优选的，所述原边绕组上设置有中间抽头，所述外壳下部一侧的输入套管和输出套管之间安装有中间抽头套管。

优选的，所述卷铁芯两端的圆环面上同轴安装有环氧圈；所述环氧圈位于所述卷铁芯和所述环氧布带之间；所述环氧圈的边缘经倒圆处理，使所述环氧布带缠绕所述卷铁芯时过渡圆滑。

进一步，所述卷铁芯的内环面上同轴设置有用于固定原边绕组的环氧衬筒，所述环氧衬筒的直径等于所述外壳中部的穿心孔直径，所述环氧衬筒与所述外壳的接缝处采用密封胶密封。

进一步，原边绕组与所述环氧布带之间设有与所述原边绕组的绕线垂直的绝缘撑条，所述绝缘撑条外包绕有PET薄膜。

与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步：

1)本发明所述卷铁芯穿心式升流器原边采用卷铁芯，无需冲剪、无冲孔，消除了传统铁芯的横向、纵向的接缝，减小磁阻和损耗，可充分利用硅钢片的晶粒取向性，消除因磁路与硅钢片的取向不一致所增加的损耗，并大大降低了噪声；

2)本发明所述卷铁芯穿心式升流器原边绕组采用环型均匀分布绕制，具有良好的冲击电压波分布，具有足够的短路承受能力；

3)本发明所述卷铁芯穿心式升流器输出电压高，输出容量大，同时在输入绕组上设置有中间抽头，电压比具有两种选择，更具灵活性，更适用于大尺寸、大电流试验回路；

4)本发明所述卷铁芯穿心式升流器具有足够大的窗口直径(窗口内径大于1m)，特高压GIS母线或特高压套管可直接穿过升流器，可以实现升流器与被试设备高电位的隔离，在为被试特高压GIS、特高压套管及与之串联的其他特高压设备施加高电压的同时通过本发明所述的升流器感应产生电流，从而实现特高压设备的全电压、全电流复合试验。

附图说明

图1卷铁芯穿心式升流器的结构示意图；

图2为图1中卷铁芯和原边绕组的主视图；

图3为图1中卷铁芯和原边绕组的侧视图；

图4为图3中A区的放大图；

其中1-底座 2-安装底脚 3-绝缘支撑台 4-铁芯 5-原边绕组 6-输入套管 7-输出套管 8-中间抽头套管 9-环氧衬筒 10-外壳 11-冷却风机 12-环氧布带 13-环氧圈 14-绝缘撑条 15-中间抽头引线 16-百叶窗。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

本发明提供的卷铁芯穿心式升流器，额定容量为380kVA，额定输出电流为8000A,额定输出电压为47.5V,内部窗口直径为1.08m,如图1所示。

本升流器主要包括底座1，安装底脚2，绝缘支撑台3，铁芯4，绕组5，输入套管6，输出套管7，中间抽头套管8，环氧衬筒9，外壳10，冷却风机11等。

安装底脚2采用不锈钢材料制成，将其通过绝缘螺栓固定于底座1上。在安装底脚2上安装绝缘支撑台3，绝缘支撑台3顶部为圆弧形凹槽结构，通过绝缘螺杆将铁芯4和绕组5固定在绝缘支撑台3上。

采用成卷的硅钢片按照所需的宽度和窗口内孔直径直接卷制形成环形铁芯4，硅钢片无需冲剪、无冲孔，消除了传统铁芯的横向、纵向的接缝，有利于减小磁阻和损耗，可充分利用了硅钢片的晶粒取向性，消除因磁路与硅钢片的取向不一致所增加的损耗，并大大降低噪声。

图2为铁芯和绕组的主视图，图3的下部分为铁芯和绕组的整体侧视图，图3上部分为铁芯和绕组横断面的侧视图。

如图2、图3、图4所示：铁芯4整体包绕起绝缘作用的环氧布带12；铁芯4前后两端的圆环面上垫环氧圈13，环氧圈边缘进过倒圆处理，使环氧布带过渡圆滑。

原边绕组5在圆周上均匀分组绕制，在铁芯4外的环氧布带12与绕组之间布置绝缘撑条14，绝缘撑条在安装前包绕PET薄膜，原边绕组绕在PET薄膜上。

绕组5输入端与输出端分别与输入端套管6，输出端套管7连接。在绕组上增加中间抽头，可降低升流器原边和副边的电压比，从而提高升流器输出电压，中间抽头通过引线15与中间抽头套管8连接。对于更大尺寸的试验回路，需要更高输出电压时，可将原边输入电压施加在中间抽头套管8与输出端套管7之间。

在由铁芯4和绕组5构成的环形线圈内侧安装环氧衬筒9，该衬筒一方面用于线圈定位和固定并将线圈与外部空间隔离，另一方面便于在被试设备穿过升流器时，保护内部绕组不被碰撞。环氧衬筒9与升流器外壳10接缝处采用密封胶密封。

升流器外壳10为钟罩式结构，为避免产生涡流损耗，采用不锈钢制作，侧面布置百叶窗16，可以起到通风、防水作用。考虑到本升流器电流大，发热量较大，在升流器底部设置冷却风机11。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种卷铁芯穿心式升流器，包括底座，设于所述底座上的中部留有穿心孔的外壳，同中心设于所述外壳内的铁芯；其特征在于：所述铁芯为内径大于1m的圆环卷铁芯，所述卷铁芯外沿与其圆周垂直的方向包绕有环氧布带，所述环氧布带外沿与所述卷铁芯圆周垂直的方向均匀分组绕制有原边绕组；所述外壳下部一侧设有分别与所述原边绕组两端相连的输入套管和输出套管；所述卷铁芯由带状硅钢片沿其圆周方向卷绕制成。

2.如权利要求1所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述底座上设有用于安装所述卷铁芯的安装件。

3.如权利要求2所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述安装件包括固定在所述底座上的安装底脚、以及由所述安装底脚固定的绝缘支撑台，所述绝缘支撑台的顶部呈与所述卷铁芯的形状和大小相适应的圆弧形凹槽结构。

4.如权利要求3所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述安装底脚采用不锈钢制作，所述安装底脚通过螺栓固定在所述底座上；所述卷铁芯通过螺杆同轴固定在所述圆弧形凹槽上。

5.如权利要求1所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述外壳为不锈钢钟罩式外壳，所述外壳上设有百叶窗，所述百叶窗位于所述外壳上部中间。

6.如权利要求5所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述外壳内安装有冷却风机；所述冷却风机固定在所述底座两侧。

7.如权利要求1所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述原边绕组上设置有中间抽头，所述外壳下部一侧的输入套管和输出套管之间安装有中间抽头套管。

8.如权利要求1所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述卷铁芯两端的圆环面上同轴安装有环氧圈；所述环氧圈位于所述卷铁芯和所述环氧布带之间；所述环氧圈的边缘经倒圆处理，使所述环氧布带缠绕所述卷铁芯时过渡圆滑。

9.如权利要求8所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

所述卷铁芯的内环面上同轴设置有用于固定原边绕组的环氧衬筒，所述环氧衬筒的直径等于所述外壳中部的穿心孔直径，所述环氧衬筒与所述外壳的接缝处采用密封胶密封。

10.如权利要求8所述的一种卷铁芯穿心式升流器，其特征在于：

原边绕组与所述环氧布带之间设有与所述原边绕组的绕线垂直的绝缘撑条，所述绝缘撑条外包绕有PET薄膜。