CN109671559A - 一种三相电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三相电抗器，一种三相电抗器包括上夹件、下夹件以及三相线圈，上夹件、下夹件之间连接有拉杆，所述三相线圈处于上夹件、下夹件之间并被上夹件、下夹件夹紧，各相线圈分别对应连接有进线排、出线排，三相线圈同心且由内向外径向分层设置，相邻线圈之间绝缘隔开，其中一相线圈的绕制方向与另外两相线圈的绕制方向相反。与现有技术中各线圈呈三角形或一字形布置相比，减少了其中两个线圈占用的外部空间，从而减小了电抗器体积，进而减小电抗器的占用空间，解决了现有技术中三相电抗器存在的体积大、占用空间大的问题。

Description

一种三相电抗器

技术领域

本发明涉及一种三相电抗器。

背景技术

电抗器本质就是一个电感元件，其在电气电路上实质是提供电感值，在电路中起到阻抗的作用。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流，如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。目前，变电站一般所采用的限流电抗器为空心结构。

如授权公告号为CN207602369U、授权公告日为2018.07.10的中国实用新型专利公开了一种三相一体空心电抗器的共轭结构，该空心电抗器的共轭结构中三个空心线圈呈一字形并列设置，电抗器的体积大于三个线圈的体积和，存在电抗器体积大、安装需要较多空间的问题，不适用对空间有限制的场所。除此之外，授权公告号为CN205645433U、授权公告日为2016.10.12的中国实用新型专利公开了一种等磁路全粉芯高频立体电抗器，该等磁路全粉芯高频立体电抗器的三个线圈呈三角形排列，与三个线圈采用一字形并列布置相同，电抗器的体积仍大于三个线圈的体积和，同样存在电抗器体积大、安装需要较多空间的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相电抗器，以解决现有技术中的三相电抗器存在的体积大、占用空间大的问题。

本发明的一种三相电抗器采用如下技术方案：

一种三相电抗器包括上夹件、下夹件以及三相线圈，上夹件、下夹件之间连接有拉杆，所述三相线圈处于上夹件、下夹件之间并被上夹件、下夹件夹紧，各相线圈分别对应连接有进线排、出线排，三相线圈同心且由内向外径向分层设置，相邻线圈之间绝缘隔开，其中一相线圈的绕制方向与另外两相线圈的绕制方向相反。

本发明的有益效果是：三相线圈同心且由内向外径向分层设置，相邻线圈之间绝缘隔开，其中一相线圈的绕制方向与另外两相线圈的绕制方向相反，使各相线圈产生的磁场的矢量和不为零，因此仍然能够起到自感作用，完成电抗器的功能。三相线圈同心设置，位于内侧的两层线圈仅占用了最外侧线圈的内部空间，与现有技术中各线圈呈三角形或一字形布置相比，减少了其中两个线圈占用的外部空间，从而减小了电抗器体积，进而减小电抗器的占用空间，解决了现有技术中三相电抗器存在的体积大、占用空间大的问题。

为优化电抗器性能，本方案中处于中间的线圈与内外两侧的线圈的绕制方向相反；采用中间线圈与内侧、外侧线圈绕制方向相反的设计，可以更容易实现三相电抗值平衡，且相间电磁力矢量和最小的效果。

为方便电抗器的加工，本方案中所述三相线圈通过环氧树脂一体浇注成型。

为增加相邻线圈之间的散热效果，本方案中所述三相线圈两两之间具有过气通道，上夹件、下夹件上在对应过气通道位置均设有与所述过气通道连通的通道通风孔。

为增加内侧线圈的散热效果，本方案中处于内侧的线圈中空设计，上夹件、下夹件上在对应内侧线圈的中空内腔位置均设有与所述中空内腔连通的内腔通风孔。

为方便各相的进线排、出线排与对应线缆的连接，本方案中与各相线圈对应连接的进线排、出线排在线圈周向方向上对称设置，且与中间线圈对应连接的进线排、出线排的连线垂直于与内外两侧线圈连接的进线排、出线排的连线。

为进一步方便各相的进线排、出线排与对应线缆的连接，本方案中各相线圈均围成腰形圈，与中间线圈对应连接的进线排、出线排位于腰形圈直边的中部位置。三相进出线排的位置布置合理，各线排之间间隔有一定距离，便于接线。

附图说明

图1为本发明的一种三相电抗器的具体实施例的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3的A-A向视图。

图中：1-A相线圈；2-B相线圈；3-C相线圈；4-通道通风孔；5-进线排；6-出线排；7-支撑绝缘子；8-接地槽钢；9-上夹板；10-下夹板；11-螺杆；12-螺母；13-内腔通风孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的一种三相电抗器的具体实施例，如图1至图4所示，三相电抗器包括三相线圈、上夹板9和下夹板10，上夹板9和下夹板10之间连接有螺杆11，螺杆11的上、下两端均安装有螺母12，三相线圈处于上夹板9和下夹板10之间，通过螺母12对两个夹板施加将三相线圈夹紧的夹紧力。本实施例中的三相线圈同心且由内向外分层设置，其中A相线圈1设置在最外侧、C相线圈3设置在最内侧、B相线圈2设置在中间位置，其中，B相线圈2的绕制方向与A相线圈1、C相线圈3的绕制方向相反。正常工作时电抗器电流不大，电磁力不大，当系统发生短路时，短路电流在电抗器各相线圈上形成的电磁力就不可忽视，这种相互吸引或者排斥的巨大电磁力会破坏电抗器整体结构。采用B相线圈2与A相线圈1、C相线圈3的绕制方向相反的设计，可以更容易的实现三相电抗值平衡且相间电磁力矢量和最小的效果。

本实施例中的上夹板9、下夹板10为环氧玻璃布板，螺杆11为碳纤维螺杆，一方面保证上夹板9、下夹板10和螺杆11具有足够的强度，另一方面，上夹板9、下夹板10和螺杆11采用绝缘材质，可避免受到电抗器的电磁影响。在其他实施例中，上夹板、下夹板也可为硅胶板，螺杆也可为金属螺杆或尼龙螺杆。本实施例中的上夹板9、下夹板10即为上夹件、下夹件，在其他实施例中，上夹件、下夹件也可为框架式结构。

需要说明的是，用相关的计算机辅助软件选取导线规格以及合理控制线圈高度、包封内外径。本实施例中的线圈采用铜箔绕制，同时进行计算机辅助优化设计，保证各包封导线间的电流平衡；线圈导线层间使用多层DMD材料，并且包封绝缘采用玻璃丝网格和多层DMD组合的方式，以满足层间绝缘水平。各相线圈依据实际要求，进行线圈耦合系数的设计，使线圈具有满足要求的电感值。本实施例中的三相线圈通过环氧树脂一体浇注成型，浇注方式为真空浇注。

为方便电抗器散热，相邻的线圈之间通过绝缘支撑相对固定设置，且相邻的线圈之间形成有用于散热的过气通道。具体的，可以在三相线圈进行浇注成型时，在相邻的线圈之间沿其周向间隔设置八个垫块，然后再进行线圈的浇注，浇注完成凝固后将垫块取出，此时处于相邻的垫块之间的环氧树脂则形成绝缘支撑，三相线圈之间通过绝缘支撑隔开，且原来放置垫块的位置处形成过气通道，因此，如图3所示，本实施例中相邻线圈之间的过气通道为八个，上夹板9、下夹板10上在对应过气通道位置还设有与过气通道连通的通道通风孔4。另外，A相线圈1中空设计，上夹板9、下夹板10上在对应于A相线圈1的中空内腔位置还设有与中空内腔连通的内腔通风孔13。通过过气通道、通道通风孔4、中空内腔及内腔通风孔13增加电抗器的散热面积以限制温升，从而降低损耗。需要说明的是，本实施例中的上夹板9、下夹板10夹持在三相线圈的上、下两端。在其他实施例中，相邻线圈之间沿其周向可具有两个以上、八个以下或八个以上的过气通道。

本发明的电抗器的三相线圈同心且由内向外径向分层设置，相邻线圈之间通过绝缘支撑绝缘隔开，B相线圈2的绕制方向与A相线圈1、C相线圈3的绕制方向相反，使各相线圈产生的磁场的矢量和不为零，因此仍然能够起到自感作用，完成电抗器的功能。三相线圈同心设置，位于内侧的两层线圈仅占用了最外侧线圈的内部空间，与现有技术中各相线圈呈三角形或一字形布置相比，这种结构设计从根本上减小了空心电抗器的空间体积，适用于空间有限的现场，解决了现有技术中三相电抗器存在的体积大、占用空间大的问题。

本实施例中的三相线圈均围成腰形圈，各相线圈分别对应连接有进线排5和出线排6，且同相线圈的进线排5和出线排6在线圈的周向方向上对称设置，如图3所示，其中，与B相线圈2连接的进线排5和出线排6位于腰形圈的直边中部位置，与A相线圈1、C相线圈3连接的的进线排5和出线排6分别位于腰形圈的两弧形边的中部位置，使与中间线圈连接的进线排5、出线排6的连线垂直于与内外两侧的线圈连接的进线排5、出线排6的连线。这样，三相线圈的进线排5、出线排6的位置布置合理，与各相线圈对应连接的各进线排5之间具有一定的间距，与各相线圈对应连接的各出线排6之间也具有一定的间距，方便各线排与对应线缆的连接。

需要说明的是，本实施例中浇注线圈的环氧树脂为柔韧性环氧树脂。装配时，各相线圈的上端面、下端面紧贴上夹板9、下夹板10并且通过螺杆11和旋拧在螺杆11上的螺母12固定，支撑绝缘子7的上、下两端分别通过连接结构与下夹板10、接地槽钢8连接，电抗器通过接地槽钢8固定在现场地基上。本实施例中，各相线圈的进线排5和出线排6位于电抗器上端供相应线缆连接；在其他实施例中，各相线圈的进线排和出线排也可位于电抗器下端，此时，由于线排的连接孔处于电抗器下端，不便于观察，因此会造成线缆与相应线排连接不方便的问题。

在其他实施例中，可将A相线圈设置在最内侧、C相线圈设置在最外侧、B相线圈设置在中间位置，B相线圈与另外两相线圈的绕制方向相反；也可将A相线圈设置在中间位置、B相线圈和C相线圈分别设置在A相线圈的两侧；或者将C相线圈设置在中间位置、B相线圈和A相线圈分别设置在C相线圈的两侧；也可使A相线圈的绕制方向与另外两相线圈的绕制方向相反；或者C相线圈的绕制方向与另外两相线圈的绕制方向相反。

在其他实施例中，上夹板、下夹板上也可不设置内腔通风孔，与在上夹板、下夹板上设置内腔通风孔相比，内侧线圈的中空内腔产生的热量仅能通过热传导和热辐射的方式向外传递，无法通过热对流方式向外传递，不利于电抗器向外散热；上夹板、下夹板上也可不设置通道通风孔，与在上夹板、下夹板上设置通道通风孔相比，散热通道产生的热量仅能通过热传导和热辐射的方式向外传递，无法通过热对流方式向外传递，不利于电抗器向外散热；内侧线圈也可为实心设计，此时内侧线圈的散热面积仅为上端面、下端面，无法通过内侧线圈围成的腰形圈内部向外散热，不利于电抗器向外散热，可以考虑在内侧线圈围成的腰形圈内部设置流道，同时在流道内通入冷却油进行电抗器的冷却。

在其他实施例中，相邻线圈之间也可均填充有环氧树脂，此时相邻线圈之间不具有过气通道，相邻线圈仅可通过上端面、下端面进行散热；三相线圈也可分别通过环氧树脂浇筑，上夹板、下夹板夹持在三相线圈的上、下两端，并在相邻的线圈之间放置绝缘支撑，之后三相线圈通过上夹板、下夹板和绝缘支撑保持相对固定；同一相线圈的进线排、出线排也可在线圈周向方向上间隔一定距离设置；三相线圈的进线排、出线排的连线也可均处于同一条直线上，此时与相邻线圈对应连接在进线排、出线排之间的距离较近，在进行线排与线缆的连接时，与其相邻的线排可能影响连接操作，不便于线排与线缆的连接；线圈也可为圆形，此时中间线圈的进线排、出线排的连线与另外两相线圈的进线排、出线排的连线分别与圆形的两条相互垂直的直径重合。

Claims (7)

1.一种三相电抗器，包括上夹件、下夹件以及三相线圈，上夹件、下夹件之间连接有拉杆，所述三相线圈处于上夹件、下夹件之间并被上夹件、下夹件夹紧，其特征是，各相线圈分别对应连接有进线排、出线排，三相线圈同心且由内向外径向分层设置，相邻线圈之间绝缘隔开，其中一相线圈的绕制方向与另外两相线圈的绕制方向相反。

2.根据权利要求1所述的三相电抗器，其特征是，处于中间的线圈与内外两侧的线圈的绕制方向相反。

3.根据权利要求1所述的三相电抗器，其特征是，所述三相线圈通过环氧树脂一体浇注成型。

4.根据权利要求1或2或3所述的三相电抗器，其特征是，所述三相线圈两两之间具有过气通道，上夹件、下夹件上在对应过气通道位置均设有与所述过气通道连通的通道通风孔。

5.根据权利要求1或2或3所述的三相电抗器，其特征是，处于内侧的线圈中空设计，上夹件、下夹件上在对应内侧线圈的中空内腔位置均设有与所述中空内腔连通的内腔通风孔。

6.根据权利要求1或2或3所述的三相电抗器，其特征是，与各相线圈对应连接的进线排、出线排在线圈周向方向上对称设置，且与中间线圈对应连接的进线排、出线排的连线垂直于与内外两侧线圈连接的进线排、出线排的连线。

7.根据权利要求6所述的三相电抗器，其特征是，各相线圈均围成腰形圈，与中间线圈对应连接的进线排、出线排位于腰形圈直边的中部位置。