CN109817410A - 一种电抗器及其线圈组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电抗器及其线圈组件。铁芯外周设有周向排列的多根绝缘柱，线圈组件还包括绕在铁芯外周上的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的一端相互连接形成进线端、另一端为相互独立的出线端，第一、第二线圈均呈S形绕过各个绝缘柱，且各个绝缘柱被第一、第二线圈8字形缠绕。线圈绕组的线圈采用交叉缠绕（8字形缠绕）在绝缘柱上的方式，相对于传统内线圈和外线圈相互套接的方式，使得两个线圈形成一个整体，使线圈紧密耦合，不仅提高相互之间的绝缘性能，同时可利用这种交叉缠绕的方式提高线圈组件的耦合系数，进而降低线路中的电压损耗，在满足中高压电压系统的要求的同时还能进一步满足330KV及以上电压等级的系统的要求。

Description

一种电抗器及其线圈组件

技术领域

本发明涉及电感领域，尤其涉及一种电抗器及其线圈组件。

背景技术

电抗器也叫电感器，其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。相比铁心电抗器可能出现大电流引起铁心饱和引起电感值变化，耦合电抗器电感值仅与外形尺寸、匝数及连接方式有关，在上述条件不变的情况下电感值是一个常数，与所通的电流无关，因此耦合电抗器的线性度较好，具有更广泛的使用场合。

目前，一般的空心电抗器是单个线圈绕组结构，每个线圈由多层并联的圆铝导线绕成，形成一个绕组线包。该空心电抗器提供的电感值是单一的。目前的空心电抗器主要采用树脂固化，空气绝缘的方式，其对于220KV以下系统，绝缘安全性能没有问题，但对于330KV及以上系统，由于此等级以上系统对产品耐压及绝缘要求很高，空气绝缘不能满足要求。在此前提下，为了抵消电抗器上的电压损失，线路的变压器需提高电压，由于线路的绝缘性能不佳，势必造成较高的电压损耗，另外，电抗器的耦合系数较小也会加剧电压损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电抗器，以解决现有电抗器耦合系数低、电压损耗高的技术问题；本发明的目的还在于提供一种耦合系数较高的线圈组件。

为实现上述目的，本发明的线圈组件采用如下的技术方案：

技术方案1：线圈组件包括铁芯，铁芯外周设有周向排列的多根绝缘柱，线圈组件还包括绕在铁芯外周上的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的一端相互连接形成进线端、另一端为相互独立的出线端，第一、第二线圈均呈S形绕过各个绝缘柱，且各个绝缘柱被第一、第二线圈8字形缠绕。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述绝缘柱为空心结构，空心结构内充填有绝缘气体。

技术方案3：在技术方案1的基础上，所述绝缘柱为空心绝缘管。

技术方案4：在技术方案2或3的基础上，所述绝缘柱的材质为玻璃钢。

技术方案5：在技术方案1-3任意一项的基础上，第一、第二线圈和铁芯通过环氧树脂浇注为一个线圈整体，线圈组件还包括夹持线圈整体的安装框架，安装框架和线圈整体之间通过绝缘垫块进行定位。

技术方案6：在技术方案5的基础上，安装框架包括上、下横梁以及分别连在上下横梁的上下对应端上的竖向拉紧件，竖向拉紧件用于提供给上、下横梁夹紧线圈整体的夹紧力。

技术方案7：在技术方案6的基础上，竖向拉紧件为浸胶纤维带。

技术方案8：在技术方案6或7的基础上，安装框架由不导磁材料制成。

本发明的有益效果是：线圈绕组的线圈采用交叉缠绕（8字形缠绕）在绝缘柱上的方式，相对于传统内线圈和外线圈相互套接的方式，使得两个线圈形成一个整体，使线圈紧密耦合，不仅提高相互之间的绝缘性能，同时可利用这种交叉缠绕的方式提高线圈组件的耦合系数，进而降低线路中的电压损耗，在满足中高压电压系统的要求的同时还能进一步满足330KV及以上电压等级的系统的要求。

绝缘柱采用空心结构并在空心结构内填充绝缘气体、绝缘柱采用玻璃钢材质、绝缘树脂浇注线圈、绝缘垫块支撑定位、浸胶措施、壳体内充填绝缘气体等措施均可进一步提高线圈之间的绝缘性能。

安装框架配合绝缘垫块，可使线圈整体尽可能的悬置在电抗器壳体中部，增大与壳体之间的绝缘距离，从而起到更好的绝缘效果和散热性能。

散热片的设置可提高电抗器壳体的散热性能，散热片采用长短交替的布置方式可方便气体对流，进一步提高散热性能。

安装框架和电抗器壳体选用不锈钢或铝合金等不导磁材质，在电抗器工作时，电抗器壳体和安装框架不导磁，因此不会产生环流现象，避免环流产生热量，故而电抗器壳体和安装框架自身不会产生热量。

本发明的电抗器采用如下的技术方案：

技术方案1：电抗器包括电抗器壳体及安装在电抗器壳体内的线圈组件，线圈组件包括铁芯，铁芯外周设有周向排列的多根绝缘柱，线圈组件还包括绕在铁芯外周上的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的一端相互连接形成进线端、另一端为相互独立的出线端，第一、第二线圈均呈S形绕过各个绝缘柱，且各个绝缘柱被第一、第二线圈8字形缠绕。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述绝缘柱为空心结构，空心结构内充填有绝缘气体。

技术方案3：在技术方案1的基础上，所述绝缘柱为空心绝缘管。

技术方案4：在技术方案2或3的基础上，所述绝缘柱的材质为玻璃钢。

技术方案5：在技术方案1-3任意一项的基础上，第一、第二线圈和铁芯通过环氧树脂浇注为一个线圈整体，线圈组件还包括夹持线圈整体的安装框架，安装框架和线圈整体之间通过绝缘垫块进行定位。

技术方案6：在技术方案5的基础上，安装框架包括上、下横梁以及分别连在上下横梁的上下对应端上的竖向拉紧件，竖向拉紧件用于提供给上、下横梁夹紧线圈整体的夹紧力。

技术方案7：在技术方案6的基础上，竖向拉紧件为浸胶纤维带。

技术方案8：在技术方案6或7的基础上，安装框架由不导磁材料制成。

技术方案9：在技术方案1-3任意一项的基础上，电抗器壳体为封闭壳体，其内部充填有绝缘气体。

技术方案10：在技术方案1-3任意一项的基础上，电抗器壳体外部设有长短交替布置的散热片。

技术方案11：在技术方案1-3任意一项的基础上，电抗器壳体材质为不锈钢。

本发明的有益效果是：线圈绕组的线圈采用交叉缠绕（8字形缠绕）在绝缘柱上的方式，相对于传统内线圈和外线圈相互套接的方式，使得两个线圈形成一个整体，使线圈紧密耦合，不仅提高相互之间的绝缘性能，同时可利用这种交叉缠绕的方式提高线圈组件的耦合系数，进而降低线路中的电压损耗，在满足中高压电压系统的要求的同时还能进一步满足330KV及以上电压等级的系统的要求。

绝缘柱采用空心结构并在空心结构内填充绝缘气体、绝缘柱采用玻璃钢材质、绝缘树脂浇注线圈、绝缘垫块支撑定位、浸胶措施、壳体内充填绝缘气体等措施均可进一步提高线圈之间的绝缘性能。

安装框架配合绝缘垫块，可使线圈整体尽可能的悬置在电抗器壳体中部，增大与壳体之间的绝缘距离，从而起到更好的绝缘效果和散热性能。

散热片的设置可提高电抗器壳体的散热性能，散热片采用长短交替的布置方式可方便气体对流，进一步提高散热性能。

安装框架和电抗器壳体选用不锈钢或铝合金等不导磁材质，在电抗器工作时，电抗器壳体和安装框架不导磁，因此不会产生环流现象，避免环流产生热量，故而电抗器壳体和安装框架自身不会产生热量。

附图说明

图1为本发明的电抗器的具体实施例的主视结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中的线圈组件的结构示意图；

图4为图3的左视示意图；

图5为图3的俯视示意图；

图6为线圈组件的圈的绕线原理图；

图中：1-电抗器，11-壳体，12-线圈组件，121-安装框架，1211-上横梁，1212-下横梁，1213-浸胶纤维带，122-线圈，123-绝缘树脂垫块，124-玻璃钢空心绝缘棒，125-铁芯，13-散热片，14-进线端子，15-出线端子。

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。

本发明的电抗器的具体实施例，本实施例的电抗器1为气体绝缘电抗器，绝缘气体采用六氟化硫，如图1至图2所示，电抗器1包括壳体11和位于壳体11内的线圈组件12，壳体11为304不锈钢材质制成的密闭箱体，内部充填有六氟化硫气体，起到绝缘作用。壳体11上部设有三个绝缘柱，外周设有散热片13，如图2所示，散热片13包括长短交替设置的翅片，可增强散热效果。散热片13分布在壳体11四周。线圈组件12的进线端子14和两个出线端子15均从壳体11上部的绝缘柱上引出。

如图3-5所示，线圈组件12包括内部的铁芯125以及围在铁芯125外周的多根玻璃钢空心绝缘棒124，玻璃钢空心绝缘棒124间隔设置，线圈组件12还包括线圈122，如图6所示，线圈122的两根线束的一端连接在一起形成进线端，并连接有进线端子14，两根线束通过S形分别依次缠绕在玻璃钢空心绝缘棒124上，两根线束绕过同一根玻璃钢空心绝缘棒124时缠绕方向相反以形成交叉式缠绕，即形成“8”字形依次缠绕在玻璃钢空心绝缘棒上，通过交叉式缠绕实现紧密耦合，从而提高线圈组件12的耦合系数，同时，两根线束在S形依次缠绕玻璃钢空心绝缘棒124的同时又一同绕在铁芯125上形成绕组线圈。玻璃钢空心绝缘棒124为空心结构，内腔中填充有六氟化硫气体以提高绝缘性能。线束缠绕完毕后通过环氧树脂将铁芯125、玻璃钢空心绝缘棒124和线束浇注为一个线圈整体。

如图3-5所示，线圈整体外还设有安装框架121，安装框架121包括上横梁1211和下横梁1212，上横梁1211和下横梁1212均采用铝合金材质。安装框架121还包括两根浸胶纤维带1213，浸胶纤维带1213的两端分别与上、下横梁的同一侧的端部连接，形成矩形框架结构。线圈整体通过上下各两个绝缘树脂垫块123支垫在线圈整体和上、下横梁之间，并通过紧固件固定、通过浸胶纤维带1213拉紧，并将安装框架121安装在壳体11中间部位，使得整个线圈整体处于壳体11的中间位置且近乎悬置，尽量使壳体11与线圈之间的距离较大以提高绝缘性能的同时也便于散热。

本发明的电抗器在使用时：由于线圈采用交叉缠绕在间隔设置的玻璃钢空心绝缘棒124的方式缠绕而成，使得线圈紧密耦合，提高了线圈的耦合系数，从而降低了线路中的电压损耗。

在其他实施例中：玻璃钢空心绝缘棒的材质也可替换为橡胶、陶瓷等其他绝缘材质，也可替换为实心结构；玻璃钢空心绝缘棒内和壳体内充填的六氟化硫气体也可替换为氮气等绝缘惰性气体；玻璃钢空心绝缘棒也可替换为空心绝缘管，空心绝缘管的的两端开口或者一端开口一端封堵或者两端封堵但在侧边开有开口，使得壳体内的六氟化硫绝缘气体可以进入空心绝缘管内；环氧树脂浇注也可替换为其他绝缘浇注材质；安装框架也可采用其他夹紧机构对线圈整体进行加紧固定，例如通过螺杆与螺母配合实现调整；绝缘垫块也不限于树脂材质，也可替换为橡胶、塑料等绝缘材质；散热片也可替换为其他散热器，如水冷散热器等；壳体的材质也不限于304不锈钢，也可替换为其他阻磁的金属或非金属材质。

本发明的线圈组件的实施例与本发明的电抗器的各实施例中的线圈组件的各实施例相同，不再赘述。

Claims (10)

1.线圈组件，包括铁芯，其特征是，铁芯外周设有周向排列的多根绝缘柱，线圈组件还包括绕在铁芯外周上的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的一端相互连接形成进线端、另一端为相互独立的出线端，第一、第二线圈均呈S形绕过各个绝缘柱，且各个绝缘柱被第一、第二线圈8字形缠绕。

2.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征是，所述绝缘柱为空心结构，空心结构内充填有绝缘气体。

3.根据权利要求1所述的线圈组件，其特征是，所述绝缘柱为空心绝缘管。

4.根据权利要求2或3所述的线圈组件，其特征是，所述绝缘柱的材质为玻璃钢。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的线圈组件，其特征是，第一、第二线圈和铁芯通过环氧树脂浇注为一个线圈整体，线圈组件还包括夹持线圈整体的安装框架，安装框架和线圈整体之间通过绝缘垫块进行定位。

6.根据权利要求5所述的线圈组件，其特征是，安装框架包括上、下横梁以及分别连在上下横梁的上下对应端上的竖向拉紧件，竖向拉紧件用于提供给上、下横梁夹紧线圈整体的夹紧力。

7.根据权利要求6所述的线圈组件，其特征是，竖向拉紧件为浸胶纤维带。

8.根据权利要求6或7所述的线圈组件，其特征是，安装框架由不导磁材料制成。

9.电抗器，包括电抗器壳体及安装在电抗器壳体内的线圈组件，线圈组件包括铁芯，其特征是，铁芯外周设有周向排列的多根绝缘柱，线圈组件还包括绕在铁芯外周上的第一线圈和第二线圈，第一线圈和第二线圈的一端相互连接形成进线端、另一端为相互独立的出线端，第一、第二线圈均呈S形绕过各个绝缘柱，且各个绝缘柱被第一、第二线圈8字形缠绕。

10.根据权利要求9所述的电抗器，其特征是，所述绝缘柱为空心结构，空心结构内充填有绝缘气体。