WO2009024008A1 - Réacteur à noyau de fer - Google Patents

Description

一种铁心电抗器 技术领域

本发明属于电抗器技术领域， 涉及一种铁心电抗器。 背景技术

现有的单相铁心电抗器都是由单个日字形铁心， 单个线圈套装， 这种结构对于一定电压、一定容量以下的产品是合适的， 但是当电压 等级、 容量达到一定程度（如电压等级为 800KV、 容量为 lOOOOOkvar 的产品）后， 随着产品的大型化， 产品的宽度、高度尺寸进一步增加， 给电抗器的运输带来了困难。另外， 由于产品本身的绝缘件爬电距离 是有限制的，并不是在一定绝缘距离下，可以允许电压无限制的增加。 当产品的电压等级进一步升高时， 绝缘件所承受的爬电电压增加， 会 给产品带来安全隐患。

另外， 现有的电抗器中， 线圈的出线是由固定在夹紧铁心上下 轭（日字形铁心的边框）上的绝缘板条支撑， 当电压等级达到一定程 度时， 它的爬电距离受到制约， 绝缘板条对地的爬电电压大， 容易境 成电抗器运行的不可靠。

此外， 现有技术中用于放置电抗器器身的油箱箱壁为单层， 这 种结构适用的系统电压和防止电抗器本体的噪声和振动有局限性，当 作用在铁心电抗器上的电压、容量达到一定程度时， 由于运输和绝缘 材料的限制， 单个铁心和线圈不能满足高电压、大容量产品的运输和 绝缘要求， 相对于大容量产品， 单个铁心的铁心饼的电磁力和其引起 的振动也难控制，同时铁心产生的振动和噪声通过固体和绝缘油传递 到油箱外侧， 不能满足电力系统运行的环保要求。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中单相铁心电抗器 所存在的上述不足， 提供一种装配相对简单、 运输方便、 漏磁损耗小、 且运行可靠的铁心电抗器。 解决本发明技术问题所采用的技术方案是该铁心电抗器包括电 抗器器身， 其中， 所述电抗器器身包括两个或两个以上单独的器身， 各器身内部的线圈联接在一起。

各器身内部的线圈联接在一起可以通过串联联接， 也可以通过 并联联接。 即各线圈的连接方式可以为串联， 也可以为并联。

当电抗器采用两个器身时， 两器身内部的线圈通过串联联接在 一起可以是第一器身中的第一线圈的一端为进线端，第一线圈的另一 端与第二器身中的第二线圈的一端连接， 第二线圈的另一端为出线 端， 形成串联联接； 串联也可以是第一线圈与第二线圈采用中部进线 串联连接， 即第一线圈采用在线圈的中间部位进线， 其两端部出线并 且并联后作为第二线圈的进线， 第二线圈采用在线圈的中部进线， 其 两端部并联后出线，第一线圈两端部并联后与第二线圈的中部进线串 联。

当本发明两器身内的两个线圈串联时，在满足运输高度的前提下， 两线圈的线圈排列段数比单柱线圈的总段数增加， 总的线圈高度增加， 使在工作电压下的线圈沿面的爬电距离大大增加， 两个线圈共同承受 工作电压， 保证了工作电压下的电抗器产品绝缘的可靠性。

当电抗器采用两个器身时， 两器身的线圈通过并联联接在一起 可以是： 线圈端部并联， 即两线圈的一端作为进线端并联在一起作进 线端， 两线圈的另一端作为出线端并联在一起作出线端； 并联联接在 一起也可以是：第一器身中的第一线圈与第二器身中的第二线圈都采 用中部进线， 并且中部进线端并联连接， 两线圈的上下两端并联在一 起后再并联作为出线端， 即第一线圈采用在线圈的中部进线， 其上下 端部出线并且并联， 第二线圈采用在线圈的中部进线， 其上下端部出 线并且并联， 第一线圈与第二线圈两线圈的中部进线端并联， 第一线 圈两端部与第二线圈的两端部并联联接作出线端。

在满足运输和电气性能情况下可以采用并联的方式， 当釆用中部 进线的方式时， 对线圈末端的绝缘水平要求不高。

当电抗器采用多器身时，各器身内部的线圈也为串联或并联联接， 电抗器中各器身的线圈结构也与上述双器身结构中的线圈结构类似。 当然， 本发明器身中各线圈的连接方式决不限于上述四种连接 方式。

优选的是， 器身的排列方式可以为平行排列， 采用这种排列方 式可以使引出线（两线圈之间的连线）远离地电位， 并且引出线的电 极直径可以缩小； 或呈一字形排列， 采用这种排列方式时各器身内线 圈之间的漏磁互相干扰小。

当然， 本发明电抗器各器身也可以采用其他的排列方式。

本发明中， 各个单独的器身分别包括一个日字形铁心， 日字形 铁心中部为多个带有中心孔的铁心饼和多个气隙交叠而成的铁心柱。

所述电抗器的各器身可置于同一电抗器油箱内。 当电抗器采用 两器身时， 由于工作电压下所作用的电压不同， 绝缘距离可以不同， 因此两器身的尺寸可为一大一小， 在两器身为串联结构时， 根据具体 情况， 第一个器身的电压容量可为 30— 70%， 则第二个器身的电压容 量为 70— 30%。 当然， 两器身的尺寸也可以设为完全相同。

优选的是， 本发明中， 线圈的出线装置可直接连接在电抗器器 身上。 所述出线装置具体可连接在电抗器器身的线圈外径上， 包括 U 形绝缘板和覆于 U形绝缘板外的金属均压屏蔽绝缘层。其中 U形绝缘 板也可以被圆柱形绝缘板所代替，但 u形绝缘板是在圆柱形绝缘板的 基础上改进而成的， 目的是增大电极直径， 改善电场分布， 减小对地 距离， 并且 U形绝缘板比圆柱形绝缘板节约空间， 节约材料。

更优选的是， 所述出线装置还可包括有覆于金属均压屏蔽绝缘 层外的外包绝缘层， 在外包绝缘层与金属均压屏蔽绝缘层之间有油 隙。 采用外包绝缘层的目的是分割绝缘油隙， 改善电场分布， 缩小绝 缘距离， 节约原材料。

进一步优选的是， 所述电抗器油箱釆用局部双层油箱壁的结构， 在箱壁的内侧面上有多个板条， 板条上固定有第二箱壁。

所述板条包括横向板条和竖向板条， 形成多个网格， 第二箱壁 由与每个网格大小相对应的块板覆盖在各个网格上构成。

所述板条采用金属制成， 每个横向板条的尺寸可以为： 长 X宽 = 650讓 X 50隱， 厚度为 4-50mm。竖向板条的长度与电抗器油箱的高 度有关， 一般根据实际情况来确定， 其宽度可为 50mm。

此外， 电抗器的油箱上还可连接有散热器。 所述散热器对称分 布在电抗器油箱的一侧或二侧或在电抗器油箱的四周分布。

本发明中也可以采用带风扇的冷却器和水冷却器对变压器油进 行散热。

本发明由于采用了双器身结构或多器身结构， 使单独铁心的心柱 的压紧和铁轭的夹紧容易保证， 进而对噪声和振动得到了控制， 同时 与相同容量产品采用单器身的电抗器比较而言， 其损耗集中得到了改 善， 从而改善了整个产品的温度分布， 避免了器身中局部存在的热点 问题 （局部过热与漏磁的大小有关， 不同容量产品的漏磁大小是不同 的， 容量越大， 漏磁越多， 当采用两个器身时， 相当于每个器身容量 要减少一半， 相对的漏磁就减少一半） 。

本发明的出线装置由于直接固定在电抗器器身上， 解决了在有限 的运输允许高度下， 绝缘物质的爬电距离的裕度小， 避免了由于以往 结构采用支撑绝缘板条的对地爬电问题， 保证了高电压产品的运行可 靠性。

本发明的局部双层油箱结构，限制了在电抗器中通有交流电流时， 铁心饼的电磁力和铁轭的磁滞伸缩引起的噪声和振动传到油箱和油箱 外侧， 采用本发明双层油箱结构的交叉连接的金属板条对整个第一层 油箱壁进行了区域分割， 降低了箱壁钢铁表面的振动幅值， 同时双层 油箱结构对铁心产生的噪声起到了隔音的作用， 对产品在现场的运行 起到了环保的作用。

由于本发明电抗器采用两个或多个器身， 从而使单柱容量减小， 这种器身结构对漏磁的控制、绕组的散热都有利， 因此可适用于任何 一款有不同电压等级、容量要求的电抗器， 对于 1000kV、 lOOOOOkvar 的产品， 其绝缘可靠性和运输方面都能满足要求。 附图说明

图 1 为本发明实施例中铁心电抗器器身的结构主视图（采用双 器身） 图 2 为图 1的侧视图

图 3 为本发明实施例中铁心电抗器中两器身的结构主视图（采 用两器身， 且两器身平行排列）

图 4 为图 3的俯视图

图 5 为本发明实施例中铁心电抗器中双器身分结构主视图（采 用两器身， 且两器身呈一字形排列）

图 6 为图 5的俯视图

图 7 为图 4的放大视图

图 8 为本发明实施例中铁心电抗器的俯视图 （带有四组散热 器）

图 9 为本发明实施例中两线圈中部进线串联的连接图 图 10 为本发明实施例中两线圈端部进线串联的连接图 图 1 1 为本发明实施例中两线圈中部进线并联的连接图 图 12 为本发明实施例中两线圈端部进线并联的连接图 图 13A 为本发明实施例中出线装置的安装结构主视图

图 13B 为图 13A的俯视图

图 14 为本发明实施例中出线装置装于弧形板上的结构示意图 (出线装置只示出了简图）

图 15 为本发明实施例中出线装置的结构示意图

图 16 为本发明实施例中油箱的结构俯视图

图 17 为图 16中油箱壁的平面结构图

图 18 为图 17中 P .处的 A— A向视图

图中： 1一高压套管 2—中性点高压套管 3—电抗器主体 4 一储油柜 5—散热器 6—油箱 7—铁心 8—线圈 9一铁心饼 10—铁心柱 11一第一线圈 12—第二线圈 13—出线装置 14一 油箱壁 15—板条 16—第二箱壁 17—弧形板 18—支撑臂 19 - U 形绝缘板 20—金属均压屏蔽绝缘层 21—外包绝缘层 22— 油隙 23—油隙支撑绝缘块 24—引线 25—套管 26—绝缘板 27—绝缘绑扎带 28—撑条 29—支撑板 30—夹持板 具体实施方式

以下结合实施例和附图， 对本发明作进一步详细描述。

下面实施例为本发明的非限定性实施例。

如图 1、 2、 8所示， 本实施例中， 铁心电抗器包括电抗器主体 3、 储油柜 4、 散热器 5。 电抗器主体 3包括电抗器器身， 本实施例中， 电抗器器身采用双器身结构， 即包括两个单独的器身， 两器身通过其 内部的线圈连接在一起。两器身都置于电抗器油箱 6内， 油箱 6与储 油柜 4连通。

如图 3— 7所示， 本实施例的电抗器双器身结构中， 每个器身包 括一个日字形铁心 7和线圈 8， 每个日字形铁心中间是多个带有中心 孔的铁心饼 9和多个气隙交叠成的铁心柱 10， 铁心柱 10由穿过中心 孔的多个拉螺杆上下拉紧， 上、下和两边是由一定厚度的铁心叠积而 成， 由穿心螺杆夹紧， 线圈 8套装在铁心柱 10上。

两器身的排列方式可采用平行排列 （如图 3、 4所示） 或一字形 排列 （如图 5、 6所示） 。

两器身中线圈 8的连接方式为串联或并联。

图 10所示为串联连接方式， 第一器身中的线圈即第一线圈 1 1 的一端为进线端，第一线圈 11的另一端与第二器身中的线圈即第二 线圈 12的一端连接， 第二线圈 12的另一端为出线端， 形成串联联 接。

图 12所示为并联连接方式， 两器身内部的线圈通过并联联接在 一起是两线圈的进线端并联在一起作为进线端，两线圈的出线端并联 在一起作为出线端；第一线圈 1 1与第二线圈 12采用端部出线并联方 式连接， 即第一线圈 1 1与第二线圈 12分别从一端进线， 从另一端出 线， 再并联。

上述两种连接方式适用于容量大、 电压低的电抗器产品， 采用 这种连接方式可以简化产品结构。

本实施例中采用图 9或图 1 1所示的连接方式。

图 9所示为串联连接方式， 第一线圈 11与第二线圈 12采用中 部进线串联的方式连接， 即第一线圈 1 1采用在线圈的中部进线， 其 端部出线并且并联， 第二线圈 12采用在线圈的中部进线， 其端部出 线并且并联， 第一线圈 11端部并联后与第二线圈 12的中部串联。

图 1 1所示为并联连接方式， 第一线圈 1 1与第二线圈 12采用中 部进线并联方式连接，并联联接在一起是第一器身中的线圈即第一线 圈 1 1与第二器身中的线圈即第二线圈 12都采用中部进线，并且中部 进线端并联连接，两线圈的上下两端端部并联在一起后再并联作为出 线端，即第一线圈采用在线圈的中部进线，其上下端部出线并且并联， 第二线圈采用在线圈的中部进线， 其上下端部出线并且并联， 第一线 圈与第二线圈两线圈的中部进线端并联，第一线圈两端部与第二线圈 的两端部并联联接作为出线端。

上述两种连接方式适用于大容量、 高电压的电抗器产品， 能确 保电抗器具有良好的散热性能， 并且绝缘性能可靠。

如图 13A、 13B所示， 本发明的出线装置 13通过绝缘纸板制成 的弧形板 17绑扎在电抗器器身中线圈的外径侧， 作为整个出线装置 13的支架。 如图 14所示， 沿弧形板 17的轴向方向两个边缘的中部 装有绝缘纸板制成的支撑板 29， 支撑板 29上固定有绝缘纸板制成的 夹持板 30， 夹持板 30上有绝缘纸板制成的上下两个支撑臂 18， 这两 个支撑臂 18上支撑着出线装置 13。

如图 15所示， 所述出线装置 13包括 U形绝缘板 19、 覆于 U形 绝缘板 19外的金属均压屏蔽绝缘层 20、覆于金属均压屏蔽绝缘层 20 外的外包绝缘层 21。 在外包绝缘层 21与金属均压屏蔽绝缘层 20之 间有油隙 22。 其中， U形绝缘板 19由分别固定在上下两个支撑臂 18 上的两个半弧形绝缘纸板捆合在一起形成，两半弧形绝缘纸板相对设 置， 捆扎后可形成为一个完整的整体， 从正面或侧面看， 合为一体的 两绝缘纸板上部呈 U形。

如图 16— 18所示， 本实施例中电抗器的双器身都置于电抗器油 箱内， 所述油箱釆用局部双层油箱结构。 如图 16所示， 在油箱壁 14 正对电抗器器身的部分（即在靠近铁心旁轭处）可采用双层油箱壁结 构。

本实施例中， 油箱 6采用钢铁材料制成， 油箱 6的形状为矩形 或方形。 其中， 油箱壁 14的厚度为 6—16隱， 箱底厚度为 20 _ 60瞧， 箱顶厚度为 10— 40mm。

如图 17、 18所示， 在油箱壁 14的内侧面上焊接有多个水平和 垂直交叉的金属板条 15， 所述板条 15构成了多个矩形框， 在多个金 属板条的矩形框上可相应地再焊接多块矩形钢板，多块矩形钢板形成 了第二箱壁 16。 其中， 板条 15的厚度为 4-50 ram, 第二箱壁 16的 厚度为 4-20 rara o

如图 8所示， 本发明电抗器油箱 6上连接有四组散热器 5。 散热 器 5对称分布在电抗器油箱 6的二侧。

Claims

权 利 要 求 书

1. 一种铁心电抗器， 包括电抗器器身， 其特征在于所述电抗器 器身包括两个或两个以上单独的器身， 各器身内部的线圈 （8 ) 联接 在一起。

2. 根据权利要求 1所述的铁心电抗器， 其特征在于两器身内部 的线圈 （8 ) 联接在一起可以通过串联联接， 也可以通过并联联接。

3. 根据权利要求 2所述的铁心电抗器， 其特征在于当电抗器采 用两个器身时，两器身内部的线圈通过串联联接在一起可以是以第一 器身中第一线圈 （11 ) 的一端为进线端， 第一线圈的另一端与第二器 身中第二线圈 （12 ) 的一端连接， 第二线圈的另一端为出线端， 形成 串联联接； 串联也可以是第一线圈 （11 ) 与第二线圈 （12 ) 采用中部 进线串联连接， 即第一线圈 （11 )采用在线圈的中间部位进线， 其两 端部出线并且并联后作为第二线圈 （12 ) 的进线， 第二线圈采用在线 圈的中部进线， 其两端部并联后出线， 第一线圈两端部并联后与第二 线圈的中部进线串联。

4. 根据权利要求 2所述的铁心电抗器， 其特征在于当电抗器釆 用两个器身时，两器身内部的线圈通过并联联接在一起可以是线圈端 部并联， 即两线圈的一端作为进线端并联在一起作进线端， 两线圈的 另一端作为出线端并联在一起作出线端；并联联接在一起也可以是第 一器身中第一线圈 （11 ) 与第二器身中的第二线圈 （12 ) 都采用中部 进线， 并且中部进线端并联连接， 两线圈的上下两端并联在一起后再 并联作为出线端， 即第一线圈 （11 ) 采用在线圈的中部进线， 其上下 端部出线并且并联， 第二线圈 （12 ) 采用在线圈的中部进线， 其上下 端部出线并且并联， 第一线圈与第二线圈两线圈的中部进线端并联， 第一线圈两端部与第二线圈的两端部并联联接作出线端。

5. 根据权利要求 1所述的铁心电抗器， 其特征在于电抗器各器 身的排列方式为平行排列或呈一字形排列。

6. 根据权利要求 1所述的铁心电抗器， 其特征在于电抗器各器 身分别包括一个日字形铁心 （7) ， 日字形铁心中部为多个带有中心 孔的铁心饼 （9) 和多个气隙交叠而成的铁心柱 （10) 。

7. 根据权利要求 1所述的铁心电抗器， 其特征在于器身中线圈 的出线装置 （13) 直接连接在各电抗器器身上。

8. 根据权利要求 7所述的铁心电抗器， 其特征在于所述出线装 置 （13) 连接在电抗器器身的线圈外径上， 包括 U形绝缘板 （19) 和 覆于 U形绝缘板外的金属均压屏蔽绝缘层 （20) 。

9. 根据权利要求 8所述的铁心电抗器， 其特征在于所述出线装 置还包括有覆于金属均压屏蔽绝缘层 （20) 外的外包绝缘层 （21) ， 在外包绝缘层（21)与金属均压屏蔽绝缘层（20)之间有油隙（22) 。

10. 根据权利要求 1 所述的铁心电抗器， 其特征在于所述电抗 器各器身都置于同一电抗器油箱 （6) 内。

Π. 根据权利要求 7 所述的铁心电抗器， 其特征在于所述电抗 器油箱采用局部双层油箱的结构， 即在油箱壁（14) 的内侧面上有多 个板条 （15) ， 板条 （15) 上固定有第二箱壁 （16) 。

12. 根据权利要求 11所述的铁心电抗器， 其特征在于所述板条 (15) 包括横向板条和竖向板条， 形成多个网格， 第二箱壁 （16) 由 与每个网格大小相对应的块板覆盖在各个网格上构成。

13. 根据权利要求 12所述的铁心电抗器， 其特征在于所述板条 (15) 采用金属制成， 其厚度为 4- 50 第二箱壁 （16) 的厚度为 4-20 mm

14. 根据权利要求 1一 13 之一所述的铁心电抗器， 其特征在于 电抗器的油箱上连接有散热器 （5)

15. 根据权利要求 14所述的铁心电抗器， 其特征在于所述散热 器 （5) 对称分布在电抗器油箱的一侧或二侧或四周。