空心耦合電抗器的製作方法
2023-05-30 01:58:06 1
專利名稱：空心耦合電抗器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電抗器裝置，特別涉及緊密耦合的空心耦合電抗器。
背景技術：
隨著電力系統聯網的不斷加強，系統的短路容量越來越大，超過斷 路器的開斷能力。故障電流限流開斷是一種選擇。傳統的限流電抗器串 聯在電力系統中，即使在電力系統正常工作時，電抗器也表現為很大的 阻抗，大大降低系統的輸送能力和穩定性。分裂電抗器是一種中間抽頭 的水泥電抗器，使用時中間端子接電源，首末端子接負載。正常工作時， 分裂電抗器兩臂電流方向相反，而兩臂線圈繞向相同，由於互感的影響， 電抗器每臂的有效電感較小，產生的壓降也不大。當一臂所串聯的阻抗 發生短路故障，另一臂通過正常工作電流或者斷開時，小電流臂對短路 臂的互感影響可以忽略，從而短路臂呈現較大的電感，表現出明顯的限 流作用。
目前分裂電抗器普遍採用同軸結構，由三相構成，每一相包括上下
放置、相互耦合的兩個線圈，彼此間只有軸向的部分磁通相互耦合；而 由於軸向為空氣磁路磁導率小，導致兩線圈間的耦合係數小。如市售大 多分裂電抗器的耦合係數為0. 3，少數廠家採用國外先進技術，使耦合系 數增大到0. 5左右。若採用市售分裂電抗器，則在系統正常運行時，耦 合電抗器仍會引入相當大的阻抗。同時，傳統的分裂電抗器受到設計結 構的限制，每一相中無法實現兩臂以上線圈的耦合，也進一步限制了其 應用範圍。發明內容
本實用新型提供的空心耦合電抗器，解決現有空心耦合電抗器耦合 係數小的問題，實現電抗器每一相各臂間的耦合度高，漏電抗小。
本實用新型的一種空心耦合電抗器，由相互獨立的三相電抗器構成， 每一相電抗器包括耦合線圈、接線板、支柱絕緣子，其特徵在於
所述耦合線圈由內線圈和外線圈組成，內、外線圈的導線繞向相反， 繞成空心同軸圓柱形，外線圈繞於內線圈之外，內、外線圈的匝間和層 間均絕緣；
內、外線圈輸入端、輸出端分別與接線板相焊接，輸出端接線板用 支柱絕緣子支撐，固定在預製的平臺上。
所述的空心耦合電抗器，其特徵在於-
每一相電抗器中，具有3個所述耦合線圈，第一耦合線圈的內線圈 與第二耦合線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第一個臂；第二耦合線圈 的內線圈與第三耦合線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第二個臂；第三 耦合線圈的內線圈與第一耦合線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器的第三 個臂；三個耦合線圈內線圈的輸入端短接，作為公用進線端，三個耦合 線圈外線圈的輸出端作為三個出線端。
本實用新型的另一種空心耦合電抗器，由相互獨立的三相電抗器構 成，每一相電抗器包括耦合線圈、接線板、支柱絕緣子，其特徵在於
所述耦合線圈由內線圈和外線圈組成，內、外線圈的導線繞向相反， 繞成空心同軸圓柱形，外線圈繞於內線圈之外，內、外線圈的匝間和層 間均絕緣；
每一相電抗器中，內徑不同的2個或2個以上所述耦合線圈，由內向外依次嵌套構成嵌套線圈，各層耦合線圈的內線圈輸入端、輸出端分
別短接，構成嵌套線圈內線圈輸入端、輸出端；各層耦合線圈的外線圈 輸入端、輸出端分別短接，構成嵌套線圈外線圈輸入端、輸出端；各層 耦合線圈之間均絕緣並具有散熱氣隙；
所述嵌套線圈內、外線圈輸入端、輸出端分別與接線板相焊接，輸 出端接線板用支柱絕緣子支撐，固定在預製的平臺上。
所述的空心耦合電抗器，其進一步特徵在於.
每一相電抗器中，具有3個所述嵌套線圈，第一嵌套線圈的內線圈 與第二嵌套線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第一個臂；第二嵌套線圈 的內線圈與第三嵌套線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第二個臂；第三 嵌套線圈的內線圈與第一嵌套線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器的第三 個臂，三個嵌套線圈內線圈的輸入端短接，作為公用進線端，三個嵌套 線圈外線圈的輸出端作為三個出線端。
本實用新型採用三相獨立結構，每相電抗器可以包括一個耦合線圈 或者嵌套線圈，耦合線圈或者嵌套線圈的內、外線圈輸入端短接，構成 公用的進線端，耦合線圈或者嵌套線圈的內、外線圈輸出端為兩個出線 端。耦合線圈或者嵌套線圈無金屬緊固連接；耦合線圈或者嵌套線圈內 線圈輸入端、輸出端與外線圈輸入端、輸出端各自組成單獨支路，即為 一個耦合電抗器的臂，內、外兩組線圈組成耦合電抗器的雙臂，當耦合 電抗器流過電流時，雙臂電流產生方向相反的磁通。
嵌套線圈由多個同軸心耦合線圈組成，所以耦合度極高。嵌套線圈 將所需導線截面分成許多絕緣的小截面導線多股平行繞制，可以進一步 降低匝間電壓，並能滿足電抗器線圈分數匝的要求；線圈渦流和漏磁損 耗明顯減少，還具有節能特點。
6空心耦合電抗器每一相電抗器具有3個所述耦合線圈時，每一相公 用進線端與每個出線端各自組成單獨支路，.即為耦合電抗器的一個臂， 三組內、外串聯線圈組成耦合電抗器的三個臂，即每個臂分為兩個線圈 串聯，分別與另外兩個臂的兩個串聯線圈中的一個緊密耦合。當三個臂 中電流完全相等時，三個臂中電流產生的磁通，在三個耦合線圈或者嵌 套線圈內相互抵消。當一個臂中電流為零時，另外兩個臂呈現出50%的自 電感，限制通過該線圈的電流；當兩個臂電流為零時，剩餘的一個臂呈 現出100%的自電感，限制通過該線圈的電流。
本實用新型採用三相獨立結構，噪音低，機械強度高，有較大的穩 定裕度，可以耐受高短路電流的衝擊。正常工作時能夠促使各線圈中電 流均分，從而相互耦合的線圈間磁通相互抵消，電抗器僅表現為很小的 漏電感；當流過耦合電抗器各臂電流嚴重不對稱(如部分支路通過短路 電流，而其它支路通過正常工作電流或無電流時)時，耦合電抗器表現 .為很大的感抗，限制故障短路電流。該耦合電抗器，由於沒有鐵心，不 存在鐵磁飽和，故線性度好；耦合電抗器各臂之間的耦合度高，漏電抗 小。
圖l (A)為本實用新型的耦合線圈內線圈和外線圈示意圖1 (B)為本實用新型的耦合線圈內線圈和外線圈位置關係俯視圖l (C)為本實用新型的耦合線圈剖視圖2 (A)為本實用新型兩個耦合線圈由內向外依次嵌套構成嵌套線
圈的結構示意圖2 (B)為圖2 (A)的剖視圖3 (A)為本實用新型三相電抗器垂直排列方式；
圖3 (B)為本實用新型三相電抗器垂直"L"形排列方式；圖3 (C)為本實用新型三相電抗器水平直線排列方式； 圖3 (D)為本實用新型三相電抗器水平正三角形排列方式；
圖4為本實用新型每一相電抗器包括3個耦合線圈或者嵌套線圈的
連接方式示意圖。
具體實施方式
如圖1 (A)所示，本實用新型的耦合線圈由內線圈和外線圈組成， 內、外線圈的導線繞向相反，繞成空心同軸圓柱形。內線圈輸入端l、內 線圈輸出端2，外線圈輸入端3、外線圈輸出端4，每個線圈只有單層繞 組，未採用分裂繞組繞法。
如圖l (B)所示，1-2、 3-4為相互耦合的內線圈和外線圈，內、外
兩線圈採取徑向套繞的繞線方式，兩線圈繞線方向相反，如圖l (A)中， 內線圈1-2為順時針繞，外線圈3-4為逆時針繞。根據線圈所在系統的 電壓等級確定線圈的匝間絕緣以及層間絕緣的絕緣耐壓等級；為降低對 層間絕緣的要求，規定兩線圈電流流向都為從輸入端流向輸出端，即從l 流向2，從3流向4，或都為從輸出端流向輸入端；這樣保證在軸向處於 同一位置或位置接近的線匝間，電壓儘量小。由於兩線圈繞向相反，在 兩線圈通過大小相等的電流時，兩線圈產生的磁通相互抵消。
耦合線圈採用鋁(銅)質導線繞制，纏繞玻璃纖維後再由環氧樹脂 浸透，經過固化形成整體。
如圖2 (A)、圖2 (B)所示，電抗器的一相由內層耦合線圈、外層 耦合線圈組成，每個耦合線圈均由內線圈和外線圈構成。
內層耦合線圈內線圈輸入端5，內層耦合線圈內線圈輸出端6，內層 耦合線圈外線圈輸入端7，內層耦合線圈外線圈輸出端8，外層耦合線圈 內線圈輸入端9，外層耦合線圈內線圈輸出端10，外層耦合線圈外線圈輸入端ll，外層耦合線圈外線圈輸出端12。
內、外層耦合線圈的內線圈為逆時針繞制，內、外層耦合線圈的外 線圈為順時針繞制；
其中內、外層耦合線圈的內線圈輸入端5、 9，輸出端6、 IO分別短 接，內、外層耦合線圈的外線圈輸入端7、 11，輸出端8、 12分別短接，
順時針繞向的內線圈5-6、 9-10與逆時針繞向的外線圈7-8、 11-12，
徑向嵌套間隔排列，即從圓心向外的繞組依次為內層耦合線圈的內線圈 5-6、外線圈7-8，外層耦合線圈的內線圈9-10、外線圈11-12。
A、 B、 C三相電抗器可根據具體場地要求，採取如圖3 (A) ~3 (D)
所示的各種排列方式。
圖3 (A)為A、 B、 C三相電抗器垂直排列方式； 圖3 (B)為A、 B、 C三相電抗器垂直"L"形排列方式； 圖3 (C)為A、 B、 C三相電抗器水平直線排列方式； 圖3 (D)為A、 B、 C三相電抗器水平正三角形排列方式。
如圖4所示，每一相電抗器包括3個圖1 (A)、 (B)、 (C)所示的耦 合線圈，其中，第一耦合線圈的內線圈輸入端13、輸出端16，第二耦合 線圈的內線圈輸入端14、輸出端17，第三耦合線圈的內線圈輸入端15、 輸出端18;第一耦合線圈的外線圈輸入端19、輸出端20，第二耦合線圈 的外線圈輸入端21、輸出端22,第三耦合線圈的外線圈輸入端23、輸出 端24。
第一耦合線圈的內線圈13-16與第二耦合線圈的外線圈21-22串聯 構成耦合電抗器一個臂；第二耦合線圈的內線圈14-17與第三耦合線圈 的外線圈23-24串聯構成耦合電抗器一個臂；第三耦合線圈的內線圈 15-18與第一耦合線圈的外線圈19-20串聯構成耦合電抗器的一個臂。每 個臂由兩個線圈串聯組成。每個臂的兩個線圈分別與其它兩個臂的一個線圈緊密耦合，例如，內線圈13-16和外線圈19-20耦合；內線圈14-17 和外線圈21-22耦合；內線圈15-18和外線圈23-24耦合。
每一相電抗器也可以包括3個圖2 (A)、 (B)所示的嵌套線圈，各嵌 套線圈之間的連接方式亦如圖4所示。
每一相電抗器的三個耦合線圈或嵌套線圈可根據具體場地要求，採 取如圖3 (A) 3 (D)所示的各種排列方式。
權利要求1.一種空心耦合電抗器，由相互獨立的三相電抗器構成，每一相電抗器包括耦合線圈、接線板、支柱絕緣子，其特徵在於所述耦合線圈由內線圈和外線圈組成，內、外線圈的導線繞向相反，繞成空心同軸圓柱形，外線圈繞於內線圈之外，內、外線圈的匝間和層間均絕緣；內、外線圈輸入端、輸出端分別與接線板相焊接，輸出端接線板用支柱絕緣子支撐，固定在預製的平臺上。
2. 如權利要求1所述的空心耦合電抗器，其特徵在於每一相電抗器中，具有3個所述耦合線圈，第一耦合線圈的內線圈與第二耦合線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第一個臂；第二耦合線圈 的內線圈與第三耦合線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第二個臂；第三耦合線圈的內線圈與第一耦合線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器的第三 個臂；三個耦合線圈內線圈的輸入端短接，作為公用迸線端，三個耦合 線圈外線圈的輸出端作為三個出線端。
3. —種空心耦合電抗器，由相互獨立的三相電抗器構成，每一相電 抗器包括耦合線圈、接線板、支柱絕緣子，其特徵在於所述耦合線圈由內線圈和外線圈組成，內、外線圈的導線繞向相反， 繞成空心同軸圓柱形，外線圈繞於內線圈之外，內、外線圈的匝間和層 間均絕緣；每一相電抗器中，內徑不同的2個或2個以上所述耦合線圈，由內 向外依次嵌套構成嵌套線圈，各層耦合線圈的內線圈輸入端、輸出端分 別短接，構成嵌套線圈內線圈輸入端、輸出端；各層耦合線圈的外線圈輸入端、輸出端分別短接，構成嵌套線圈外線圈輸入端、輸出端；各層 耦合線圈之間均絕緣並具有散熱氣隙；所述嵌套線圈內、外線圈輸入端、輸出端分別與接線板相焊接，輸 出端接線板用支柱絕緣子支撐，固定在預製的平臺上。
4.如權利要求3所述的空心耦合電抗器，其進一步特徵在於每一相電抗器中，具有3個所述嵌套線圈，第一嵌套線圈的內線圈 與第二嵌套線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第一個臂；第二嵌套線圈 的內線圈與第三嵌套線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器第二個臂；第三 嵌套線圈的內線圈與第一嵌套線圈的外線圈串聯構成耦合電抗器的第三 個臂，三個嵌套線圈內線圈的輸入端短接，作為公用進線端，三個嵌套 線圈外線圈的輸出端作為三個出線端。
專利摘要空心耦合電抗器，屬於電抗器裝置，解決現有空心耦合電抗器耦合係數小的問題。本實用新型一種形式三相電抗器相互獨立，每一相電抗器包括耦合線圈、接線板、支柱絕緣子，耦合線圈由內線圈和外線圈組成，內、外線圈的導線繞向相反，繞成空心同軸圓柱形，外線圈繞於內線圈之外，內、外線圈的匝間和層間均絕緣。本實用新型第二種形式三相電抗器相互獨立，每一相電抗器包括耦合線圈、接線板、支柱絕緣子，每一相電抗器中，內徑不同的2個或2個以上所述耦合線圈，由內向外依次嵌套構成嵌套線圈，各層耦合線圈之間均絕緣並具有散熱氣隙。本實用新型噪音低，線性度好，機械強度高，有較大的穩定裕度，耦合電抗器各臂之間的耦合度高，漏電抗小。
文檔編號H01F27/28GK201340792SQ20082019109
公開日2009年11月4日 申請日期2008年9月26日 優先權日2008年9月26日
發明者何俊佳, 垣 潘, 召 袁, 純 趙, 陳喬夫, 陳軒恕 申請人:華中科技大學;國網武漢高壓研究院