CN1377049A - 气体绝缘干式空芯电抗器 - Google Patents

Abstract

电网中的电抗器主要用于无功补偿中,而干式电抗器因为无油化免渗漏更是得到广泛应用,本发明采用的是一种气体绝缘的干式空芯电抗器。它包括箱体内装配的电抗器的绕组,箱体外还装有散热器,箱体与电抗器绕组之间有换热器,换热器一边与箱体及散热器紧密连接,另一边与电抗器绕组紧密连接。由于可靠地解决了电抗器的散热问题,可以使电抗器的体积更小,成本更低,是现有空芯电抗器理想的升级换代产品。

Description

气体绝缘干式空芯电抗器

技术领域

本发明是电网中用于无功补偿的一种新型电气设备。

背景技术

电力系统中空芯电抗器的应用是非常广泛的，其主要的用途是作为无功补偿中的串联电抗器，用于限流和滤波。在现有技术中，电抗器分为油浸和干式两大类，油浸电抗器因为有变压器油就会存在泄露、油变质等问题，给使用和维护带来很多问题，所以无油化已经成为电力系统一个应用趋势。干式电抗器又分为有铁芯电抗器和无铁芯电抗器两种，空芯电抗器因为线性度高限流特性好而得到比较好的应用。现有的干式空芯电抗器基本上是采用环氧浇注方式的，或其他绝缘材料固定成型，因为散热问题(没有油作为介质散热，空气的散热性能较差)同油浸电抗器相比绕组的体积要大些，成本就高许多，而且在大容量时的散热是一个很难解决的问题，限制了其向大容量的发展，其实散热问题一直是电抗器设计制造中所要面对的问题，也是一直没有得到很好解决的问题。

空芯电抗器的绕组是会产生热量的，热量散不出去，就会产生超过极限的温升，而将电抗器烧毁。传统的空芯电抗器设计中，绕组中是要设计有风道或油道，风道是干式空芯电抗器中通风用的，油道是油浸空芯电抗器中增加的油路，即都是采用对流的方式将空芯电抗器中的热量传递出去的，干式空芯电抗器采用空气对流的方式，因空气的传热性能差些，所以需要有更多更大的风道，且绕组的电流密度也选择得比较低，这些都增加了成本，比同容量的油浸的空芯电抗器成本高；油浸空芯电抗器采用变压器油来对流，将绕组中的热量带到箱体上，并通过箱体上的散热器散发到空气中去，因为变压器油的传热效率高些，其绕组的成本也相对低一些。总之，现有的空芯电抗器绕组的热量导出都是采用传统的对流的方式，对流是一种导热性能相对要差的方式，可以采用一种更理想的导热方式，在性能与成本上会有较大的改善。

因为空芯电抗器的漏磁比较大，密闭的箱体又是导磁体，就会造成比较大的漏磁损耗，发热也会比较严重，为减少漏磁损耗，在箱体的四周加装了导磁条，提供漏磁通的磁路，将漏磁损耗降到最低。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的气体绝缘干式空芯电抗器，使空芯电抗器达到防火防爆的同时，又采用热管这种更理想的导热方式，使空芯电抗器的性能提高成本下降。

本发明所说的气体绝缘干式空芯电抗器，包括箱体内的空芯电抗器的绕组，箱体内充满气体，箱体外装有散热器，箱体与空芯电抗器绕组之间有换热器，换热器一边与箱体及散热器紧密连接，另一边与空芯电抗器绕组紧密连接。

箱体是密闭式的结构，箱体内充有绝缘气体，包括六氟化硫、氮气、干燥空气等，箱体内的压力略微高于箱体外，从而保证比较好的绝缘性能，因为箱体是密闭的，可以户内户外都使用，并且还可以避免普通干式空芯电抗器因环氧老化破裂造成的绝缘问题。

箱体与空芯电抗器绕组之间的换热器为热管，热管是人们所知的最有效的传热元件之一，它可以将大量的热量通过其很小的截面积远距离地传输而无需外加动力，它的热导率已经远远超过任何一种已知的金属。热管是密闭的结构，内部保持一定的真空度，并充有一定的液体，管内一端受热液体会汽化，到另一端冷却后气体又变为液体，循环往复，热管两端是几乎没有温差的。热管的传热能力是惊人的，一个4毫米内径的热管其极限传递能量可超过5千瓦，绕组上的热量可以很快传递到箱体和散热器上，就不再需要风道，绕组的电流密度也可以选择比较大些，绕组的体积可以减少很多，从而可以大大降低成本。绕组上的温度与箱体散热器上的温度大致相同，这也可以大大降低空芯电抗器的温升，克服空芯电抗器温升较高而带来的一系列问题，空芯电抗器所需绝缘材料的绝缘等级也可以降低，这降低成本的同时也可以降低空芯电抗器的损耗。

普通的热管其蒸发段与冷凝段基本是无间隔地连接在一起，为一根根独立的结构，用在气体绝缘干式空芯电抗器中，会给绕组的绕制带来一定的困难，采用蒸发段与冷凝段相互分开的分离式热管，就可以比较好地解决这一问题。

热管管壁一般所选用的材料为金属材料，导热性能好，但用在空芯电抗器中，因为金属材料的绝缘性能差，虽然解决了导热问题，但又带来了绝缘问题，所以分离式热管蒸发段的管壁最好为导热的绝缘材料，既导热又绝缘，该材料的热导率大于1W/mK。

本发明同现有的技术相比，由于传热效率提高，可以显著地降低空芯电抗器的体积和成本，降低了空芯电抗器的温升同时降低了空芯电抗器的损耗；采用密闭式气体绝缘结构，可以提高绝缘性能和可靠性。

本发明为无油化结构、成本低廉、并具有降低温升和损耗等显著特点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明的侧视结构示意图

附图2为本发明的俯视结构示意图

具体实施方式

在图1、2中，1是对绕组散热的分离式热管换热器的蒸发段，2是空芯电抗器的绕组，3、4、5、6是连接蒸发段与冷凝段的管子，3是蒸汽从蒸发段到冷凝段通过的管子，6是冷凝液体返回的管子，4、5是连接三相空芯电抗器的绕组对应蒸发段的管子，7是导磁条，8是分离式热管换热器的冷凝段，9是箱体，10是向空气散热的散热器。分离式热管换热器的蒸发段1外壁与空芯电抗器的绕组2紧密接触，将绕组2的热量传递出去；空芯电抗器的三相绕组对应的分离式热管换热器的蒸发段通过管子4、5连接在一起。分离式热管换热器的冷凝段8与箱体9紧密接触，箱体外对应位置安装散热器10，将内部的所有热量传递到空气中。热管蒸发段管壁的材料选择为导热的绝缘材料，同时保证导热性与绝缘性。连接分离式热管换热器的冷凝段与蒸发段的管子3、6在初始设计为分开的，当绕组安装完毕后才将其密闭起来，然后注入液体并抽真空。箱体最后是密闭的，也需抽真空后注入其他绝缘气体，如六氟化硫、氮气等。7是导磁条，因为空芯电抗器的漏磁比较厉害，采用导磁条可以降低漏磁造成的损耗。

Claims (7)

1、一种气体绝缘干式空芯电抗器，包括箱体内的电抗器绕组，箱体内充满绝缘气体，箱体外装有散热器，其特征在于：所述的箱体与电抗器绕组之间有换热器，换热器一边与箱体及散热器紧密连接，另一边与电抗器绕组紧密连接。

2、根据权利要求1所述的气体绝缘干式空芯电抗器，其特征在于：所述的箱体为密闭的结构，里面充满绝缘气体。

3、根据权利要求1、2所述的气体绝缘干式空芯电抗器，其特征在于：所述的换热器为热管。

4、根据权利要求3所述的气体绝缘干式空芯电抗器，其特征在于：所述的热管蒸发段的管壁的全部或部分所用材料为导热绝缘材料，该材料的热导率大于1W/mK。

5、根据权利要求3所述的气体绝缘干式空芯电抗器，其特征在于：所述的热管为蒸发段与冷凝段相互分开的分离式热管。

6、根据权利要求4所述的气体绝缘干式空芯电抗器，其特征在于：所述的热管为蒸发段与冷凝段相互分开的分离式热管。

7、根据权利要求1、2、4、5、6所述的气体绝缘干式空芯电抗器，其特征在于：在所述的密闭的箱体四周，安装有防漏磁的导磁条。

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