CN105070490B - 一种水冷阳极电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水冷阳极电抗器，该电抗器与现有技术的电抗器相比，具有明显较佳的抗震性、绝缘性、耐温性和耐电晕能力，该电抗器特别适用于列车中。该电抗器包括线圈、绝缘块、上夹紧件和下夹紧件；线圈是由剖面为方形的镀镍空心铜管绕成的，线圈匝间形成紧密的面接触；上夹紧件和下夹紧件位于线圈的两端，上夹紧件和下夹紧件通过螺杆连接且将线圈夹紧；线圈与上夹紧件之间以及线圈与下夹紧件之间还设有绝缘块；绕成线圈的镀镍空心铜管上外面包覆有耐电晕绝缘层；所述耐电晕绝缘层至少包括聚亚酰胺薄膜粉云母带层；所述线圈、绝缘块、上夹紧件、下夹紧件和螺杆通过真空压力浸漆而定型成一体。

Description

一种水冷阳极电抗器

技术领域

本发明涉及电力系统逆变技术领域，特别是一种用于列车中的、抗震性和绝缘性良好的水冷阳极电抗器。

背景技术

在高压、大功率变流器中，阳极电抗器主要是为了抑制功率器件(如IGCT)开通时电流上升速度(di/dt)以及较高的浪涌电流，其次是抑制功率器件关断期间线路出现较高的电压上升率(dv/dt)，以避免晶闸管元件所承受的浪涌电压而引起的误开通。

目前，该类电抗器大部分是进口国外ABB、西门子、GE进口或其仿制品。如公开号为CN 101013623A的中国专利公开了一种集成门极换向晶闸管换流用水冷电抗器，该电抗器的线圈是中空异型铜管，中空异型铜管加工成每一匝都为圆形，螺旋环绕成一个圆环形状的电抗器；中空异型铜管的两个端口分别焊接有进水口和出水口；两个母排平行地焊接在中空异型铜管的两端；螺旋环绕的中空异型铜管的周围用环氧树脂浇注成外壳。该电抗器体积小，适合用于IGCT功率相模块。但是该电抗器存采用环氧树脂作为外壳，其耐电晕性能不佳，而且线圈匝间空隙较大、不抗震。

公开号为CN 103474215A的专利申请文件公开了一种新型的水冷电抗器，该电抗器与CN 101013623A专利文件公开的电抗器结构近似，其线圈是采用中空异型铝管螺旋环绕成的，其特征在于，在圆环形的线圈匝间设置了隔离和支撑的绝缘垫块，电抗器的线圈还采用了黄金薄膜半叠包饶。该电抗器加强了线圈匝间的稳定性，使电抗器在振动中避免线圈绕组产生位置偏移，同时也加强了线圈匝间的绝缘性，避免发生短路。

但是上述的现有技术的电抗器均不适合用于列车变流器，其原因是，列车运行中的振动强度很大、工作时间长，现有技术的电抗器其线圈的抗震性不足以对抗长时间高强度的震荡环境；再者现有技术中的电抗器一般最高的绝缘等级为F级，裕度不足，在高压输变电环境中会表现出不耐电晕、容易被击穿的现象；第三，现有技术的电抗器也不具备耐低温性，一般的环氧树脂浇注材料耐温性在-35℃～60℃之间，若在极寒地带，如我国北方达到-40℃的环境，则容易热胀冷缩不均而开裂。

针对以上现有的电抗器的缺陷，我们设计了本发明中所述的电抗器，尤其适用于跨越极寒地区的列车上。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种抗震性、绝缘性良好的，且耐严寒低温的水冷阳极电抗器。

本发明采用以下技术方案：

一种水冷阳极电抗器，包括线圈、绝缘块、上夹紧件和下夹紧件；所述线圈是由剖面为方形的镀镍空心铜管绕成的，绕成线圈的镀镍空心铜管匝间形成面接触；所述上夹紧件位于所述线圈的始端的上方，所述下夹紧件位于所述线圈的末端的下方，所述上夹紧件和下夹紧件还通过螺杆连接，且上夹紧件和下夹紧件将线圈夹紧；所述绝缘块分别置于线圈与上夹紧件之间以及线圈与下夹紧件之间；所述线圈的始段的镀镍空心铜管上和末段的镀镍空心铜管上分别接有母排；所述绕成线圈的镀镍空心铜管外面包覆有耐电晕绝缘层；所述耐电晕绝缘层至少包括聚亚酰胺薄膜粉云母带层；所述线圈、绝缘块、上夹紧件、下夹紧件和螺杆通过真空压力浸漆而定型成一体。

本发明与现有技术的电抗器相比，具有优势之处在于：(1)现有技术的线圈均采用圆管，有的圆管线圈的匝间预留有空隙且用绝缘块填充空隙，有的圆管线圈匝与匝之间线性紧贴，但两者的抗震性均较差；本发明采用方管代替传统的圆管，方管紧贴绕成的线圈，方管匝间为面接触，因此在震荡的环境中，线圈匝间的稳定性和抗震性更佳。(2)本发明的电抗器线圈采用了上夹紧件、下夹紧件和螺杆夹紧固定，而且线圈、上夹紧件、下夹紧件和螺杆一并采用真空压力浸漆技术而成一体，有效加强了配件之间的稳固性，这也是本发明的电抗器具有更佳的抗震性的原因。(3)本发明的电抗器具有良好的绝缘性，耐电晕能力强，主要是绕成线圈的镀镍空心铜管表面至少包覆有聚亚酰胺薄膜粉云母带层，所述聚亚酰胺薄膜粉云母带层是采用多层粘合的云母纸，其两外侧面分别用耐电晕的聚酰亚胺薄膜和无碱玻璃布补强，经烘焙、收卷、切割加工而成的盘带状绝缘材料。这种聚亚酰胺薄膜粉云母带在常态下具有良好的柔软性，包覆在镀镍空心铜管表面成型固化后，表现出良好的介电性能、耐电晕性和较高的机械强度，较适用于大中型高压变频电机主绝缘及其它各种电机电器的绝缘。本发明的电抗器的绝缘等级能达到H级，且能克服现有技术的电抗器不具备耐电晕的技术问题。

作为本发明的技术方案的进一步改进结构：

较佳地，所述的耐电晕绝缘层从镀镍空心铜管表面向外依次包括3层，即半叠包2次的聚酰亚胺薄膜粉云母带层、半叠包2次的聚酰亚胺氟46复合薄膜层和半叠包1次无碱玻璃丝带层。所述的聚酰亚胺薄膜粉云母带层、聚酰亚胺氟46复合薄膜层和无碱玻璃丝带层是叠包后再通过2次真空压力浸漆而形成一体耐电晕绝缘层的。经过反复多次试验，上述的3层包覆的耐电晕绝缘层具有较佳的效果。

进一步地，所述线圈是由经防腐蚀处理后的镀镍空心铜管绕成的。

进一步地，所述绝缘块、上夹紧件、下夹紧件和螺杆优选地均由耐低温材料制成。所述耐低温材料的耐温性能达到-35℃以下，确保该电抗器适用于极低温严寒地带的机车中。

附图说明

图1为实施例中电抗器的主视图；

图2为实施例中电抗器的左视图；

图3为实施例中电抗器线圈的剖面图；

附图标记：1-线圈；2-绝缘块；3-上夹紧件；4-下夹紧件；5-螺杆；6-接入母排；7-接出母排；8-镀镍空心铜管；81-进水口；82-出水口；9-耐电晕绝缘层；91-第一绝缘层；92-第二绝缘层；93-第三绝缘层。

具体实施方式

以下结合附图，详细地阐述本发明的电抗器的较佳具体实施方式：

如图1至图3，一种水冷阳极电抗器，包括线圈1、若干个绝缘块2、上夹紧件3和下夹紧件4。

线圈1是由镀镍空心铜管8绕成的，绕成线圈1的镀镍空心铜管8的剖面是空心方形的，镀镍空心铜管8螺旋地绕成筒状体，镀镍空心铜管8绕成的每匝之间紧密相贴而形成面接触。镀镍空心铜管8的始端设有进水口81，镀镍空心铜管8的末端设有出水口82，电抗器处于工作状态时，在镀镍空心铜管8内导入工业纯水循环冷却线圈1。镀镍空心铜管8是经过防腐蚀处理的；镀镍空心铜管8的四个角为圆角，绕成线圈1时，线圈1匝间在镀镍空心铜管8的角位处非紧密相贴，故更有利于消除使用时产生的局部放电，有利于提高线圈1的绝缘可靠性。

上夹紧件3位于线圈1的始端的上方，下夹紧件4位于线圈1的末端的下方，上夹紧件3和下夹紧件4还通过螺杆5连接且上夹紧件3和下夹紧件4将线圈1夹紧。所述螺杆5的外周还设有绝缘套。在线圈1与上夹紧件3之间、以及在线圈1与下夹紧件4之间还设有若干个绝缘块2。

线圈1、绝缘块2、上夹紧件3、下夹紧件4和螺杆5是通过真空压力浸漆而定型成紧密连接的一体的。

线圈1的始段的镀镍空心铜管8上设有接入母排6，线圈1的末段的镀镍空心铜管8上设有接出母排7。接入母排6通过螺栓固定在上夹紧件3上，接出母排7通过螺栓固定在下夹紧件4上。所述用于固定接入母排6和接出母排7的螺栓，其外周也设有绝缘套。

绕成线圈1的镀镍空心铜管8外面包覆有耐电晕绝缘层9，耐电晕绝缘层9从镀镍空心铜管8的表面向外依次包括3个绝缘层，紧贴在镀镍空心铜管8表面的为第一绝缘层91，依次往外为第二绝缘层92和第三绝缘层93。第一绝缘层91为半叠包2次的聚酰亚胺薄膜粉云母带层，第二绝缘层92为半叠包2次的聚酰亚胺氟46复合薄膜层，第三绝缘层93为半叠包1次无碱玻璃丝带层。第一绝缘层91、第二绝缘层92和第三绝缘层93是通过2次真空压力浸漆而形成一体的耐电晕绝缘层9的。其中第一绝缘层91，即聚酰亚胺薄膜粉云母带是用粘结剂粘合多层云母纸后，再在其两外侧面分别用耐电晕的聚酰亚胺薄膜和无碱玻璃布补强，经烘焙、收卷、切割加工而成的绝缘材料，具有良好的耐电晕作用。

Claims (5)

1.一种水冷阳极电抗器，包括线圈、绝缘块、上夹紧件和下夹紧件；其特征在于：所述线圈是由剖面为方形的镀镍空心铜管绕成的，绕成线圈的镀镍空心铜管匝间形成面接触；所述上夹紧件位于所述线圈的始端的上方，所述下夹紧件位于所述线圈的末端的下方，所述上夹紧件和下夹紧件还通过螺杆连接，且上夹紧件和下夹紧件将线圈夹紧；所述绝缘块分别置于线圈与上夹紧件之间以及线圈与下夹紧件之间；所述线圈的始段的镀镍空心铜管上和末段的镀镍空心铜管上分别接有母排；所述绕成线圈的镀镍空心铜管外面包覆有耐电晕绝缘层；所述耐电晕绝缘层至少包括聚亚酰胺薄膜粉云母带层；所述线圈、绝缘块、上夹紧件、下夹紧件和螺杆通过真空压力浸漆而定型成一体。

2.根据权利要求1所述的一种水冷阳极电抗器，其特征在于：所述的耐电晕绝缘层从镀镍空心铜管表面向外依次包括3层，即半叠包2次的聚酰亚胺薄膜粉云母带层、半叠包2次的聚酰亚胺氟46复合薄膜层和半叠包1次无碱玻璃丝带层。

3.根据权利要求2所述的一种水冷阳极电抗器，其特征在于：所述的聚酰亚胺薄膜粉云母带层、聚酰亚胺氟46复合薄膜层和无碱玻璃丝带层是叠包后再通过2次真空压力浸漆而形成一体耐电晕绝缘层的。

4.根据权利要求1所述的一种水冷阳极电抗器，其特征在于：所述线圈是由经防腐蚀处理后的镀镍空心铜管绕成的。

5.根据权利要求1所述的一种水冷阳极电抗器，其特征在于：所述绝缘块、上夹紧件、下夹紧件和螺杆均由耐低温材料制成。