CN113903563A - 一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于特高压直流输电领域，公开了一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，包括线圈固定装置、铁心、水冷电阻、线缆以及第一冷却管；线圈固定装置内设置两个线圈，线圈的线体内部设置冷却通道，线圈的端部设置母排；铁心包括第一C型件和第二C型件，均分别伸入两个线圈的圈孔中；第一C型件和第二C型件上均设置散热器，散热器中设置第二冷却管；线缆一端与水冷电阻的第一电缆接口连接，另一端缠绕铁心后与水冷电阻的第二电缆接口连接，水冷电阻及第一冷却管均为绝缘材质。通过采用水冷电阻，在满足功能需求的同时大大降低了因金属腐蚀造成的漏水风险，也避免由于金属二次阻尼电阻与线缆之间的相互磨损，进而导致线缆外皮破损放电的缺陷。

Description

一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器
技术领域
本发明属于特高压直流输电领域，涉及一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器。
背景技术
特高压直流输电具有输送距离远、输送容量大及损耗低等优势，被广泛使用。其中，换流阀用电抗器是特高压直流输电换流站中的核心设备之一，其串联在晶闸管换流阀的主电流回路中，主要用于抑制换流阀开通时的di/dt峰值电流，限制阀关断时du/dt以及在高频暂态电压条件下起辅助均压作用。
目前，在换流阀实际运行过程中，现有的铁心夹紧式电抗器，由于内部电缆布局不合理和二次阻尼电阻的薄壁结构特性，随着直流运行时间的延长，以及运行中阀塔的震动，导致内部电缆磨损放电、二次阻尼电阻与电缆磨损或者由于电腐蚀而引起漏水等问题，影响电抗器的正常工作。为提换流阀设备运行可靠性，研发设计出新型的电抗器势在必行。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，包括线圈及其固定装置、铁心、水冷电阻、线缆以及第一冷却管；线圈及其固定装置内设置两个线圈，线圈的线体内部设置冷却通道，线圈的端部设置母排；铁心包括第一C型件和第二C型件，第一C型件和第二C型件对称设置在两个线圈的圈孔两侧，且第一C型件和第二C型件的开口端两侧，均分别伸入两个线圈的圈孔中；第一C型件和第二C型件上均设置散热器，散热器中设置第二冷却管；线缆一端与水冷电阻的第一电缆接口连接，另一端缠绕铁心后与水冷电阻的第二电缆接口连接，水冷电阻的外壳为绝缘材质外壳；第一冷却管为绝缘材质冷却管，且第一冷却管的一端用于输入冷却水，另一端与第二冷却管、冷却通道以及水冷电阻的冷却水接口均连接。
本发明基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器进一步的改进在于：
所述线圈固定装置包括两个上夹件、两个下夹件、四个绝缘支撑件、上固定板以及下固定板；两个上夹件的两端分别通过四个绝缘支撑件，与两个下夹件的两端连接；两个线圈位于两个上夹件与两个下夹件之间；上夹件与线圈之间以及下夹件与线圈之间均设置若干用于支撑的绝缘柱；上固定板两端分别与两个上夹件的顶面连接，下固定板的两端分别与两个下夹件的底面连接；两个上夹件的相对侧面分别与第一C型件的两侧面紧贴，两个下夹件的相对侧面分别与第二C型件的两侧面紧贴，水冷电阻与下固定板的底面连接。
所述绝缘柱为伞群结构的陶瓷绝缘柱。
所述上夹件与绝缘支撑件之间、下夹件与绝缘支撑件之间、上固定板与上夹件之间以及下固定板与下夹件之间均为螺栓连接。
所述绝缘支撑件远离线圈的一侧上设置安装块，安装块上开设安装孔。
所述第一C型件和第二C型件均采用高性能冷轧硅钢片叠制而成，所述散热器为铝制板式散热器，第二冷却管为不锈钢冷却管。
还包括汇流包安装架；汇流包安装架一侧上设置汇流包，另一侧的两端均设置汇流包安装块，两汇流包安装块分别与两个线圈连接，第一冷却管通过汇流包与第二冷却管、冷却通道以及水冷电阻的冷却水接口均连接。
所述汇流包安装架与汇流包安装块螺栓连接，所述汇流包安装块与线圈焊接连接。
所述水冷电阻的外壳为PVDF材质外壳，所述第一冷却管为PVDF材质冷却管。
所述线圈为铝材质线圈，所述母排与线圈焊接连接，线圈为螺旋形结构。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，通过第一冷却管输入冷却水，将冷却水输入线圈的线体内部设置的冷却通道，散热器中设置的第二冷却管及水冷电阻中，通过冷却水带走电抗器工作时产生的热量，降低各个发热部件，即线圈、铁心以及水冷电阻的温度，保证电抗器稳定运行。通过采用水冷电阻替代金属二次阻尼电阻，对线缆重新布线，将线缆一端与水冷电阻的第一电缆接口连接，另一端缠绕铁心后与水冷电阻的第二电缆接口连接，水冷电阻没有外漏的金属管线，通过内部的冷水管路实现冷却，在满足功能需求的同时大大降低了因金属腐蚀造成的漏水风险，也彻底避免由于金属二次阻尼电阻与线缆之间的相互磨损，进而导致线缆外皮破损放电的缺陷。同时，水冷电阻的外壳为绝缘材质外壳，不会对周边零件放电，消除现有安全隐患，使电抗器的运行更加安全可靠，也保证了换流阀的安全运行。
进一步的，通过上夹件、下夹件及绝缘支撑件组成稳定的框架结构，实现线圈及铁心的稳定夹持和固定，结构简单、便于实现。同时，水冷电阻与下固定板的底面连接，便于线缆的布线设置，降低线缆的总体长度。
进一步的，绝缘柱为伞群结构的陶瓷绝缘柱，具有较强的绝缘承受能力。
进一步的，还包括汇流包安装架；汇流包安装架一侧上设置汇流包，通过汇流包的设计，便于电抗器内第一冷却管的布局，尽量减少第一冷却管的数量和长度，进而降低冷却水的泄露风险。
附图说明
图1为本发明的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器结构示意图；
图2为本发明的线圈结构示意图。
其中：1-线圈；2-上夹件；3-绝缘柱；4-上固定板；5-铁心；6-绝缘支撑件；7-下夹件；8-汇流包；9-下固定板；10-水冷电阻；11-母排。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明一实施例中，为了解决现有换流阀用电抗器存在的缺点，优化铁心夹紧式电抗器的结构，减小二次阻尼电阻漏水带来的危害，提高换流阀用电抗器的可靠性，提供一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器。
具体的，该基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，包括线圈固定装置、铁心5、水冷电阻10、线缆以及第一冷却管，线圈固定装置内设置两个线圈1，采用双线圈结构，参见图2，线圈1为螺旋形结构。
线圈1的线体内部设置冷却通道，线圈1的端部设置母排11；铁心5包括第一C型件和第二C型件，第一C型件和第二C型件对称设置在两个线圈1的圈孔两侧，且第一C型件和第二C型件的开口端两侧，均分别伸入两个线圈1的圈孔中；第一C型件和第二C型件上均设置散热器，散热器中设置第二冷却管；线缆一端与水冷电阻10的第一电缆接口连接，另一端缠绕铁心5后与水冷电阻10的第二电缆接口连接，水冷电阻10的外壳为绝缘材质外壳；第一冷却管为绝缘材质冷却管，且第一冷却管的一端用于输入冷却水，另一端与第二冷却管、冷却通道以及水冷电阻10的冷却水接口均连接。
特高压换流阀用电抗器是换流阀中的主要设备，本发明基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器在工作时，特高压换流阀的电缆与母排11连接，用来降低换流阀的浪涌电流上升率，抑制雷电、陡波下的换流阀电压上升率，并对换流阀起到均压作用，以达到保护换流阀的目的。同时，通过第一冷却管输入冷却水，将冷却水输入线圈1的线体内部设置的冷却通道，散热器中设置的第二冷却管及水冷电阻10中，通过冷却水带走电抗器工作时产生的热量，降低各个发热部件，即线圈1、铁心5以及水冷电阻10的温度，保证电抗器稳定运行。
现有的铁心夹紧式电抗器，采用金属二次阻尼电阻，金属二次阻尼电阻为薄壁金属水管，水管内部通水，在换流阀实际运行过程中，金属二次阻尼电阻与电缆磨损、腐蚀，经常导致出现漏水的情况，影响设备的安全运行。本发明基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，采用水冷电阻10替代金属二次阻尼电阻，对线缆重新布线，将线缆一端与水冷电阻10的第一电缆接口连接，另一端缠绕铁心5后与水冷电阻10的第二电缆接口连接，水冷电阻10没有外漏的金属管线，通过内部的冷水管路实现冷却，在满足功能需求的同时大大降低了因金属腐蚀造成的漏水风险，也彻底避免由于金属二次阻尼电阻与线缆之间的相互磨损，进而导致线缆外皮破损放电的缺陷。同时，水冷电阻10的外壳为绝缘材质外壳，不会对周边零件放电，消除现有安全隐患，使电抗器的运行更加安全可靠，也保证了换流阀的安全运行。
优选的，所述线圈固定装置包括两个上夹件2、两个下夹件7、四个绝缘支撑件6、上固定板4以及下固定板9；两个上夹件2的两端分别通过四个绝缘支撑件6，与两个下夹件7的两端连接；两个线圈1位于两个上夹件2与两个下夹件7之间；上夹件2与线圈1之间以及下夹件7与线圈1之间均设置若干用于支撑的绝缘柱3；上固定板4两端分别与两个上夹件2的顶面连接，下固定板9的两端分别与两个下夹件7的底面连接；两个上夹件2的相对侧面分别与第一C型件的两侧面紧贴，两个下夹件7的相对侧面分别与第二C型件的两侧面紧贴，水冷电阻10与下固定板9的底面连接。
通过上夹件2、下夹件7及绝缘支撑件6组成稳定的框架结构，实现线圈1及铁心5的稳定夹持和固定，结构简单、便于实现。同时，水冷电阻10与下固定板9的底面连接，便于线缆的布线设置，降低线缆的总体长度。
优选的，所述绝缘柱3为伞群结构的陶瓷绝缘柱，具有较强的绝缘承受能力。
优选的，所述上夹件2与绝缘支撑件6之间、下夹件7与绝缘支撑件6之间、上固定板4与上夹件2之间以及下固定板9与下夹件7之间均为螺栓连接。采用螺栓连接的方式，便于安装和拆卸，易于后期的检修和损坏部件的更换。
优选的，所述绝缘支撑件6远离线圈1的一侧上设置安装块，安装块上开设安装孔。通过安装块及安装孔的设计，便于将电抗器安装在特定位置。
优选的，所述第一C型件和第二C型件均采用高性能冷轧硅钢片叠制而成，所述散热器为铝制板式散热器，第二冷却管为不锈钢冷却管。
优选的，还包括汇流包安装架；汇流包安装架一侧上设置汇流包8，另一侧的两端均设置汇流包8安装块，两汇流包8安装块分别与两个线圈1连接，第一冷却管通过汇流包8与第二冷却管、冷却通道以及水冷电阻10的冷却水接口均连接。通过汇流包8的设计，便于电抗器内第一冷却管的布局，尽量减少冷却管的数量和长度，进而降低冷却水的泄露风险。
优选的，所述汇流包安装架与汇流包安装块螺栓连接，所述汇流包安装块与线圈1焊接连接，将汇流包8设置在线圈1的一侧，位于第二冷却管、冷却通道以及水冷电阻10的冷却水接口都相对较近的位置，实现冷却管路的优化布局。
优选的，所述水冷电阻10的外壳为PVDF材质外壳，所述第一冷却管为PVDF材质冷却管。PVDF聚偏氟乙烯，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性及热电性等特殊性能，且成本低，易于加工。
优选的，所述线圈1为铝材质线圈，铝材质的选择主要是保持与树脂相同的伸缩率，避免线圈浇注后因工作温度上升引起开裂，所述母排11与线圈1焊接连接，线圈1为螺旋形结构，以保证通流能力。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，包括线圈及其固定装置、铁心(5)、水冷电阻(10)、线缆以及第一冷却管；
线圈及其固定装置内设置两个线圈(1)，线圈(1)的线体内部设置冷却通道，线圈(1)的端部设置母排(11)；铁心(5)包括第一C型件和第二C型件，第一C型件和第二C型件对称设置在两个线圈(1)的圈孔两侧，且第一C型件和第二C型件的开口端两侧，均分别伸入两个线圈(1)的圈孔中；第一C型件和第二C型件上均设置散热器，散热器中设置第二冷却管；线缆一端与水冷电阻(10)的第一电缆接口连接，另一端缠绕铁心(5)后与水冷电阻(10)的第二电缆接口连接，水冷电阻(10)的外壳为绝缘材质外壳；第一冷却管为绝缘材质冷却管，且第一冷却管的一端用于输入冷却水，另一端与第二冷却管、冷却通道以及水冷电阻(10)的冷却水接口均连接。
2.根据权利要求1所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述线圈固定装置包括两个上夹件(2)、两个下夹件(7)、四个绝缘支撑件(6)、上固定板(4)以及下固定板(9)；
两个上夹件(2)的两端分别通过四个绝缘支撑件(6)，与两个下夹件(7)的两端连接；两个线圈(1)位于两个上夹件(2)与两个下夹件(7)之间；上夹件(2)与线圈(1)之间以及下夹件(7)与线圈(1)之间均设置若干用于支撑的绝缘柱(3)；上固定板(4)两端分别与两个上夹件(2)的顶面连接，下固定板(9)的两端分别与两个下夹件(7)的底面连接；两个上夹件(2)的相对侧面分别与第一C型件的两侧面紧贴，两个下夹件(7)的相对侧面分别与第二C型件的两侧面紧贴，水冷电阻(10)与下固定板(9)的底面连接。
3.根据权利要求2所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述绝缘柱(3)为伞群结构的陶瓷绝缘柱。
4.根据权利要求2所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述上夹件(2)与绝缘支撑件(6)之间、下夹件(7)与绝缘支撑件(6)之间、上固定板(4)与上夹件(2)之间以及下固定板(9)与下夹件(7)之间均为螺栓连接。
5.根据权利要求2所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述绝缘支撑件(6)远离线圈(1)的一侧上设置安装块，安装块上开设安装孔。
6.根据权利要求1所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述第一C型件和第二C型件均采用高性能冷轧硅钢片叠制而成，所述散热器为铝制板式散热器，第二冷却管为不锈钢冷却管。
7.根据权利要求1所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，还包括汇流包安装架；
汇流包安装架一侧上设置汇流包(8)，另一侧的两端均设置汇流包安装块，两汇流包安装块分别与两个线圈(1)连接，第一冷却管通过汇流包(8)与第二冷却管、冷却通道以及水冷电阻(10)的冷却水接口均连接。
8.根据权利要求1所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述汇流包安装架与汇流包安装块螺栓连接，所述汇流包安装块与线圈(1)焊接连接。
9.根据权利要求1所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述水冷电阻(10)的外壳为PVDF材质外壳，所述第一冷却管为PVDF材质冷却管。
10.根据权利要求1所述的基于水冷电阻的特高压换流阀用电抗器，其特征在于，所述线圈(1)为铝材质线圈，所述母排(11)与线圈(1)焊接连接，线圈(1)为螺旋形结构。
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