RU102427U1

RU102427U1 - INDUCTION DEVICE

Info

Publication number: RU102427U1
Application number: RU2010124413/07U
Authority: RU
Inventors: Йохан ЭНГСТРЕМ
Original assignee: Абб Текнолоджи Лтд.
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2011-02-27
Also published as: KR20110011680U; KR200474550Y1

Abstract

1. Стержень (1) сердечника с зазорами для шунтирующего реактора, заполненного маслом, содержащий: ! множество элементов (2) сердечника, уложенных в стопку, и ! множество прокладок (17), расположенных в зазоре между соседними элементами (2) сердечника, ! отличающийся тем, что прокладки (17) расположены в, по меньшей мере, двух плотно заполненных ими областях (20), при этом плотно заполненные области разделены областью (21) без прокладок. ! 2. Стержень (1) сердечника по п.1, в плотно заполненных областях (20) которого в направлении поперечного сечения заполнение прокладок составляет от 100 до 85%. ! 3. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют шестиугольное поперечное сечение. ! 4. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют квадратное поперечное сечение. ! 5. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют прямоугольное поперечное сечение. ! 6. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют ромбоидальное поперечное сечение. ! 7. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют треугольное поперечное сечение. ! 8. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) содержат прокладки с, по меньшей мере, двумя различными формами поперечного сечения. ! 9. Стержень (1) сердечника по п.8, в котором прокладки (17) содержат прокладки с восьмиугольным поперечным сечением и квадратным поперечным сечением. ! 10. Стержень (1) сердечника по п.8, в котором прокладки (17) содержат прокладки с шестиугольным поперечным сечением (30) и прокладки такой формы, которая заполняет остальную часть зазора (31) до кромки секции (2) сердечника. ! 11. Стержень (1) сердечника по п.8, в котором прокладки (17) содержат прокладки с 1. A core bar (1) with gaps for a shunt reactor filled with oil, containing:! a plurality of core elements (2) stacked, and! a lot of spacers (17) located in the gap between adjacent elements (2) of the core,! characterized in that the spacers (17) are located in at least two densely filled areas (20), while the densely filled areas are separated by the area (21) without spacers. ! 2. A core rod (1) according to claim 1, in the densely filled regions (20) of which, in the cross-sectional direction, the filling of the spacers is from 100 to 85%. ! 3. A core bar (1) according to claim 1, wherein the spacers (17) have a hexagonal cross-section. ! 4. A core bar (1) according to claim 1, wherein the spacers (17) have a square cross section. ! 5. A core bar (1) according to claim 1, wherein the spacers (17) have a rectangular cross section. ! 6. A core bar (1) according to claim 1, wherein the spacers (17) have a rhomboidal cross section. ! 7. A core bar (1) according to claim 1, wherein the spacers (17) have a triangular cross-section. ! 8. A core bar (1) according to claim 1, wherein the spacers (17) comprise spacers with at least two different cross-sectional shapes. ! 9. A core bar (1) according to claim 8, wherein the spacers (17) comprise spacers with an octagonal cross-section and a square cross-section. ! 10. A core bar (1) according to claim 8, wherein the spacers (17) comprise spacers with a hexagonal cross section (30) and spacers shaped to fill the remainder of the gap (31) up to the edge of the core section (2). ! 11. A core bar (1) according to claim 8, wherein the spacers (17) comprise spacers with

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH A USEFUL MODEL IS

Настоящая полезная модель относится к индукционному устройству, такому, как шунтирующий реактор, который предназначен для обеспечения мощности порядка нескольких десятков МВА и который должен использоваться вместе с высоковольтными системами электропередач или распределительными системами с напряжением выше 1 кВ. Полезная модель, в частности, применима к шунтирующему реактору для использования в энергосистеме, в том числе для компенсации емкостного сопротивления протяженных линий электропередачи, которое обычно составляют высоковольтные линии электропередачи или протяженные кабельные системы.This utility model relates to an induction device, such as a shunt reactor, which is designed to provide power on the order of several tens of MVA and which should be used together with high-voltage power transmission systems or distribution systems with voltages above 1 kV. The utility model, in particular, is applicable to a shunt reactor for use in a power system, including to compensate for the capacitive resistance of long power lines, which are usually high voltage power lines or long cable systems.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В общем, функция шунтирующего реактора состоит в обеспечении требуемой индуктивной компенсации, необходимой для управления напряжением или обеспечения стабильности в высоковольтных линиях электропередачи или кабельных сетях. Главными особенностями шунтирующего реактора является поддержка и управление высоким напряжением, а также обеспечение постоянной индуктивности в диапазоне действующей индукции. Одновременно шунтирующие реакторы должны обладать небольшими размерами и весом, низкими потерями и достаточной прочностью конструкции.In general, the function of a shunt reactor is to provide the required inductive compensation necessary to control voltage or ensure stability in high voltage power lines or cable networks. The main features of the shunt reactor are the support and control of high voltage, as well as ensuring a constant inductance in the range of the current induction. At the same time, shunt reactors should have small size and weight, low losses and sufficient structural strength.

Обычно шунтирующий реактор содержит магнитный сердечник, состоящий из одного или более плеч сердечника, также называемых стержнями сердечника, соединенных ярмами, которые вместе формируют одну или более раму сердечника для каждой фазы. Далее шунтирующий реактор выполнен таким образом, что вокруг упомянутого стержня сердечника расположена обмотка. Также хорошо известно, что шунтирующие реакторы построены аналогично силовым трансформаторам с сердечником, поскольку в обоих устройствах в части ярма сердечника используется высокопроницаемая, обладающая малыми потерями, текстурированная электротехническая сталь. Однако у них есть заметные отличия, заключающиеся в том, что шунтирующие реакторы сконструированы для обеспечения постоянной индуктивности в рабочем диапазоне индукции. В обычных высоковольтных шунтирующих реакторах это достигается при помощи множества больших воздушных зазоров в плече сердечника, также называемом стержнем сердечника, который представляет собой часть сердечника реактора. Упомянутые стержни сердечника изготовлены из пакетов, также называемых частями сердечника, из магнитного материала, такого как полоски электротехнической стали. Стержни сердечника выполнены в виде сегментов сердечника, чередующихся с керамическими прокладками, что обеспечивает требуемый воздушный зазор. Упомянутые сегменты сердечника отделены друг от друга, по меньшей мере, одним из упомянутых зазоров сердечника, и упомянутые прокладки соединены с упомянутыми сегментами сердечника полимером, таким как эпоксидная смола, для формирования цилиндрических элементов сердечника. Далее, упомянутые прокладки обычно изготовляют из керамического материала, такого как стеатит, или из других подходящих материалов, таких как оксид алюминия. Упомянутые сегменты сердечника изготовлены из множества радиальных листов высококачественной стали, уложенных слоями и соединенных так, чтобы сформировать массивные элементы сердечника. Далее, упомянутые сегменты сердечника уложены в стопку и соединены полимером, таким как эпоксидная смола, для формирования стержня сердечника с высоким модулем упругости.Typically, a shunt reactor comprises a magnetic core consisting of one or more core arms, also called core rods, connected by yokes that together form one or more core frames for each phase. Further, the shunt reactor is designed in such a way that a winding is located around the core core. It is also well known that shunt reactors are constructed similarly to power transformers with a core, since both devices use a highly permeable, low-loss, textured electrical steel in the core yoke part. However, they have noticeable differences in the fact that shunt reactors are designed to provide constant inductance in the working range of induction. In conventional high-voltage shunt reactors, this is achieved by using many large air gaps in the core arm, also called the core rod, which is part of the core of the reactor. Said core rods are made of packages, also called core parts, of magnetic material, such as strips of electrical steel. The core rods are made in the form of core segments alternating with ceramic gaskets, which provides the required air gap. Said core segments are separated from each other by at least one of said core clearances, and said gaskets are connected to said core segments by a polymer, such as epoxy resin, to form cylindrical core elements. Further, said gaskets are usually made of a ceramic material, such as steatite, or from other suitable materials, such as alumina. Said core segments are made of a plurality of radial stainless steel sheets layered and joined so as to form massive core elements. Further, said core segments are stacked and connected by a polymer, such as epoxy resin, to form a core core with a high modulus of elasticity.

Упомянутый сердечник помещен в резервуар, содержащий опорную плиту резервуара и стенки резервуара, вместе с основанием поддерживающие резервуар. Также хорошо известно, что индукционные устройства, такие как шунтирующие реакторы, погружают в охлаждающую среду, такую как масло.Mentioned core is placed in the tank containing the base plate of the tank and the walls of the tank, together with the base supporting the tank. It is also well known that induction devices, such as shunt reactors, are immersed in a cooling medium, such as oil.

В настоящее время керамические прокладки имеют цилиндрическую форму, и ими обычно заполняют зазоры сердечника в соотношении приблизительно от 50 до 60%. Проблема, возникающая при заполнении в соотношении от 50 до 60%, состоит в том, что жесткость стержня сердечника при этом недостаточна для всех видов применения. Жесткость стержня сердечника должна быть максимальной, если реактор используется в районах, где он может подвергнуться воздействию сейсмической активности, например во время землетрясений. Для транспортировки больших реакторов также могут быть повышены требования жесткости, а также постоянное увеличение напряжения и тока могут потребовать большей жесткости стержней сердечника.Currently, ceramic gaskets are cylindrical in shape and typically fill core gaps in a ratio of about 50 to 60%. The problem that occurs when filling in a ratio of 50 to 60% is that the stiffness of the core rod is insufficient for all types of applications. The stiffness of the core rod should be maximized if the reactor is used in areas where it can be exposed to seismic activity, for example during earthquakes. For transporting large reactors, stiffness requirements can also be increased, and a constant increase in voltage and current may require greater stiffness of the core rods.

В теории максимальное заполнение цилиндрических прокладок составляет 78%, и этого может быть недостаточно для некоторых видов применения.In theory, the maximum filling of cylindrical gaskets is 78%, and this may not be enough for some applications.

В патенте JP 58128709 раскрыта прокладка стержня сердечника в форме диска, имеющего диаметр, соответствующий диаметру элементов сердечника. Диск прокладки состоит из пропитанного смолой волокна, и использование прокладок этого типа направлено на упрощение сборки стержня сердечника шунтирующего реактора. Проблема с использованием большого диска в качестве прокладки состоит в том, что трудно достигнуть идеального совмещения соединительных поверхностей диска и элементов сердечника. Также затруднена обработка целых дисков во время производства.JP 58128709 discloses a core gasket in the form of a disk having a diameter corresponding to the diameter of the core elements. The gasket disk consists of resin-impregnated fiber, and the use of gaskets of this type is aimed at simplifying the assembly of the core core of the shunt reactor. The problem with using a large disk as a gasket is that it is difficult to achieve perfect alignment of the connecting surfaces of the disk and the core elements. It is also difficult to process entire discs during production.

Известными способами охлаждения индукционных устройств, таких как трансформаторы или реакторы, являются естественное масляное охлаждение или принудительное масляное охлаждение.Known methods for cooling induction devices, such as transformers or reactors, are natural oil cooling or forced oil cooling.

ЦЕЛЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИPURPOSE OF A USEFUL MODEL

В настоящей полезной модели представлено индукционное устройство с улучшенной долгосрочной механической прочностью и стабильностью эмиссии, а также зазором сердечника, которое легко монтировать.This utility model provides an induction device with improved long-term mechanical strength and emission stability, as well as a core gap that is easy to mount.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИESSENCE OF A USEFUL MODEL

Цель полезной модели достигается индукционным устройством согласно пункту 1 формулы полезной модели. Устройство характеризуется тем, что, по меньшей мере, в одном из зазоров сердечника прокладки расположены в двух, по меньшей мере, плотно заполненных областях, образуя каналы для охлаждающей жидкости между областями.The purpose of the utility model is achieved by the induction device according to paragraph 1 of the utility model formula. The device is characterized in that, in at least one of the core clearances, the gaskets are located in two at least densely filled areas, forming channels for the coolant between the areas.

Преимущество такой компоновки состоит в том, что при размещении прокладок, по меньшей мере, в двух плотно заполненных областях достигается увеличение жесткости стержня сердечника, и, таким образом, масло может поступать в реактор, в зону между плотно заполненными областями и охлаждать реактор. Увеличенная жесткость стержня сердечника повышает долгосрочную механическую прочность и устойчивость, отвечает более строгим сейсмическим требованиям, содействует более безопасной транспортировке, а также работе в условиях нагрузки с высокой электрической мощностью.The advantage of this arrangement is that when the gaskets are placed in at least two densely filled areas, an increase in the stiffness of the core rod is achieved, and thus, oil can enter the reactor, into the zone between the densely filled areas and cool the reactor. The increased stiffness of the core rod increases long-term mechanical strength and stability, meets more stringent seismic requirements, contributes to safer transportation, as well as work under high electrical power loads.

Прокладки расположены так, что их верхняя и нижняя торцевые стороны соприкасаются с элементами 2 сердечника и боковыми поверхностями. Когда говорят, что прокладки скомпонованы плотно заполненными в области, подразумевается, что прокладки расположены так, что боковые стороны соседних прокладок в этой области предпочтительно находятся в контакте с друг с другом или на очень близком расстоянии друг от друга. Заполнение прокладок в плотно заполненных областях составляет от 100% до 85%, и между плотно заполненными областями заполнение прокладок составляет 0%.The gaskets are arranged so that their upper and lower end faces are in contact with the core elements 2 and the side surfaces. When it is said that the gaskets are arranged tightly filled in the region, it is understood that the gaskets are arranged so that the sides of adjacent gaskets in this region are preferably in contact with each other or at a very close distance from each other. Gasket filling in tightly filled areas ranges from 100% to 85%, and between tightly filled areas, gasket filling is 0%.

Охлаждающая среда в реакторе, обычно являющаяся маслом, протекает между плотно заполненными областями, поддерживая температуру сегментов сердечника в рамах приемлемого уровня.The cooling medium in the reactor, usually an oil, flows between the densely filled areas, maintaining the temperature of the core segments in frames of an acceptable level.

Изготовление устройства с множеством меньших прокладок и обращение с ним проще по сравнению с твердым большим диском по патенту JP 58128709.Making a device with many smaller shims and handling is easier than with the solid large disk of JP 58128709.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления индукционное устройство представляет собой шунтирующий реактор.According to a further embodiment, the induction device is a shunt reactor.

В соответствии с вариантом осуществления, прокладки в плотно заполненных областях могут иметь любую форму; шестиугольные прокладки, кубические прокладки, треугольные прокладки, ромбоидальные прокладки или даже прокладки, выполненные в двух или более формах, например восьмиугольные прокладки и кубические прокладки, чтобы создать плотное заполнение.According to an embodiment, gaskets in densely filled areas may be of any shape; hexagonal gaskets, cube gaskets, triangular gaskets, rhomboidal gaskets or even gaskets made in two or more shapes, such as octagonal gaskets and cube gaskets, to create a dense filling.

Дополнительные особенности и преимущества настоящей полезной модели представлены в следующем подробном описании предпочтительного варианта осуществления индукционного устройства в соответствии с полезной моделью.Additional features and advantages of the present utility model are presented in the following detailed description of a preferred embodiment of an induction device in accordance with the utility model.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Другие особенности и преимущества настоящей полезной модели будут более очевидными для специалиста в данной области техники из следующего подробного описания в совокупности с приложенными чертежами, на которых:Other features and advantages of the present utility model will be more apparent to those skilled in the art from the following detailed description taken in conjunction with the attached drawings, in which:

на фиг.1 показана типичная рама сердечника шунтирующего реактора известного уровня техники со стержнем сердечника с зазорами, установленным между двумя ярмами и двумя боковыми стержнями, как известно в уровне техники.figure 1 shows a typical core frame of a shunt reactor of the prior art with a core rod with gaps installed between two yokes and two side rods, as is known in the prior art.

На фиг.2 показан цилиндрический элемент сердечника шунтирующего реактора известного уровня техники с керамическими прокладками, наклеенными на одну поверхность элемента сердечника и заполненными, как известно в уровне техники.Figure 2 shows the cylindrical core element of a shunt reactor of the prior art with ceramic gaskets glued to one surface of the core element and filled, as is known in the prior art.

На фиг.3 показан зазор сердечника с четырьмя областями, плотно заполненными шестиугольными прокладками.Figure 3 shows the core gap with four areas densely filled with hexagonal gaskets.

На фиг.4а-е показаны альтернативные формы плотно заполненных прокладок.Figs 4a-e show alternative forms of tightly filled gaskets.

На фиг.5 показан вариант осуществления с использованием прокладок другой формы на кромке области плотно заполненных прокладок.Figure 5 shows an embodiment using gaskets of a different shape at the edge of the area of tightly filled gaskets.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDETAILED DESCRIPTION OF A USEFUL MODEL

В раме 14 сердечника на фиг.1 шунтирующего реактора известного уровня техники стержень 1 сердечника, с зазорами расположен между двумя ярмами 15 и двумя боковыми стержнями 16. Стержень 1 сердечника содержит ряд элементов 2 сердечника, уложенных в стопку. Элементы 2 сердечника разделены большим количеством керамических прокладок 17 цилиндрической формы, установленных в каждом зазоре между соседними элементами 2 сердечника. Магнитная связь сердечника между ярмами 15 и стержнем 1 сердечника осуществляется через так называемые пластины 18, установленные поперечно потоку. Элементы 2 сердечника содержат радиальные слои листов 19 из стали для сердечника согласно фиг.2, при этом многослойные блоки формованы в эпоксидной смоле для формирования цельных частей.In the core frame 14 of FIG. 1 of a prior art shunt reactor, a core rod 1 with gaps is located between two yokes 15 and two side rods 16. The core rod 1 contains a number of core elements 2 stacked. The core elements 2 are separated by a large number of ceramic gaskets 17 of cylindrical shape installed in each gap between adjacent core elements 2. The magnetic coupling of the core between the yokes 15 and the core rod 1 is carried out through so-called plates 18 mounted transversely to the flow. The core elements 2 comprise radial layers of steel core sheets 19 of FIG. 2, wherein the multilayer blocks are molded in epoxy to form integral parts.

Керамические прокладки 17 наклеивают на одну сторону элементов 2 сердечника перед укладкой элементов 2 сердечника в стопку.Ceramic gaskets 17 are glued to one side of the core elements 2 before stacking the core elements 2.

На фиг.3 показан зазор сердечника с четырьмя плотно заполненными шестиугольными прокладками 17 областями 20 на элементе 2 сердечника. Пространство между этими четырьмя областями образует каналы 21, по которым может протекать охлаждающая среда, обычно масло. Заполнение прокладок в плотно заполненных областях 20 составляет от 100% до 85% и между плотно заполненными областями заполнение прокладок составляет 0%.Figure 3 shows the core gap with four densely filled hexagonal gaskets 17 regions 20 on the core element 2. The space between these four regions forms channels 21 through which cooling medium, usually oil, can flow. The filling of the gaskets in the densely filled areas 20 is from 100% to 85% and between the densely filled areas the filling of the gaskets is 0%.

Увеличенная жесткость стержня 5 сердечника достигается путем размещения упомянутых прокладок 17 в плотно заполненных областях сердечника.Increased rigidity of the core rod 5 is achieved by placing said gaskets 17 in densely filled areas of the core.

На фиг.4 показан предпочтительный вариант осуществления некоторых других форм прокладок для плотно заполненных областей сердечника:Figure 4 shows a preferred embodiment of some other forms of gaskets for densely filled areas of the core:

a) кубические прокладкиa) cubic gaskets

b) треугольные прокладкиb) triangular gaskets

c) ромбоидальные прокладкиc) rhomboidal gaskets

d, e) прокладки с двумя или большим числом разных форм, напримерd, e) gaskets with two or more different shapes, e.g.

d) восьмиугольные прокладки 40 и кубические прокладки 41 образуют плотное заполнение илиd) octagonal gaskets 40 and cube gaskets 41 form a dense filling or

e) шестиугольные прокладки 30 с концевыми деталями 31 для заполнения пространства до кромки элемента 2 сердечника.e) hexagonal gaskets 30 with end pieces 31 to fill the space to the edge of the core element 2.

На фиг.5 показан предпочтительный вариант осуществления при использовании прокладок с различной формой на кромке плотно заполненной области. Прокладки 50 в этой области выполнены шестиугольными, а на кромке области прокладки имеют другую форму 51 (половину шестиугольника), чтобы сделать гладким масляный канал 52 между плотно заполненными областями для охлаждения реактора.Figure 5 shows a preferred embodiment when using gaskets with different shapes on the edge of a densely filled area. The gaskets 50 are hexagonal in this region, and on the edge of the gasket region have a different shape 51 (half a hexagon) to smooth the oil channel 52 between the densely filled regions for cooling the reactor.

Можно легко представить прокладки с различной формой или формами поперечного сечения, что обеспечивает возможность плотного заполнения прокладок в областях зазора сердечника.It is easy to imagine gaskets with different shapes or cross-sectional shapes, which makes it possible to densely fill the gaskets in the core gap areas.

Объем согласно полезной модели не должен быть ограничен представленными вариантами предпочтительного осуществления, но также содержит варианты осуществления, очевидные для специалиста в данной области техники.The scope of the utility model should not be limited by the presented preferred implementation options, but also contains embodiments obvious to a person skilled in the art.

Claims

1. The core rod (1) with gaps for a shunt reactor filled with oil, containing:

a plurality of core elements (2) stacked, and

many gaskets (17) located in the gap between adjacent elements (2) of the core,

characterized in that the gaskets (17) are located in at least two densely filled areas (20), while the densely filled areas are separated by a region (21) without gaskets.

2. The core rod (1) according to claim 1, in the densely filled areas (20) of which, in the direction of the cross-section, the filling of the gaskets is from 100 to 85%.

3. The core rod (1) according to claim 1, wherein the gaskets (17) have a hexagonal cross section.

4. The core rod (1) according to claim 1, wherein the gaskets (17) have a square cross section.

5. The core rod (1) according to claim 1, wherein the gaskets (17) have a rectangular cross section.

6. The core rod (1) according to claim 1, in which the gaskets (17) have a rhomboidal cross section.

7. The core rod (1) according to claim 1, wherein the gaskets (17) have a triangular cross section.

8. The core rod (1) according to claim 1, wherein the gaskets (17) comprise gaskets with at least two different cross-sectional shapes.

9. The core rod (1) of claim 8, wherein the gaskets (17) comprise gaskets with an octagonal cross section and a square cross section.

10. The core rod (1) of claim 8, wherein the gaskets (17) comprise gaskets with a hexagonal cross section (30) and gaskets of such a shape that fills the rest of the gap (31) to the edge of the core section (2).

11. The core rod (1) of claim 8, in which the gaskets (17) contain gaskets with a hexagonal cross section (50) and gaskets with the shape (51) of the half of the hexagon, which makes smooth the faces of densely filled areas (20), and smooths the oil channel (52) between tightly filled areas.