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CN112735779A - 一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器 - Google Patents

一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器 Download PDF

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CN112735779A CN202011596761.XA CN202011596761A CN112735779A CN 112735779 A CN112735779 A CN 112735779A CN 202011596761 A CN202011596761 A CN 202011596761A CN 112735779 A CN112735779 A CN 112735779A
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Abstract

本发明适用于输变电装备先进制造领域，具体是一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，包括两层呈对称分布的铁芯柱组；所述铁芯柱组是由多个铁芯柱组成，其中铁芯柱是由多个铁芯饼组成，并在铁芯柱外部套设有绕组线圈，绕组线圈与铁芯柱之间形成了气隙绝缘腔；而气隙绝缘腔的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，当控制两层绕组线圈的输入电流相位差可使两层结构受力正好相反，从而实现铁芯电抗器整体受力抵消；完成了双层主动减振降噪结构设计，实现减振降噪和设备使用寿命提升；提高了工程制造及应用的便利性；适用于实际工业的应用。

Description

一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器
技术领域
本发明涉及输变电装备先进制造领域，具体是一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器。
背景技术
电抗器又名电感器，在电力系统中发挥重要作用，是一种已被广泛应用的电力设备。其中串联电抗器可起到限制线路中短路电流及故障电流的作用，并联电抗器可补偿线路容抗，应用于各电压等级电网中电力系统无功补偿，改善电力系统无功功率运行状况。因此，电抗器是电力系统中的重要电力设备，然而在实际运行中，其铁芯和绕组受磁致伸缩张力、麦克斯韦应力和洛伦兹力的共同作用，会产生明显的振动与噪声。在某些场合中这些噪声已经成为环境噪声污染的主要源头，对设备本身寿命和人体的身心健康都会造成不良影响。设计研发出一种安全性强、高性能、低噪声、低振动的新颖铁芯电抗器已成为电工装备制造领域前沿热点问题。
中国专利CN211150239U提出了一种低噪声铁芯电抗器，其铁芯柱铁饼和间隙及线圈整体真空浇筑成一体，线圈及铁芯之间有气道散热，大大降低了产品噪音，且振动力小，运行效果稳定。
中国专利CN210349549U公开了一种铁芯电抗器的新型结构，将铁心柱、对地绝缘筒、绝缘筒、气道和线圈浇筑成一体，铁心柱位于中心，绝缘筒上设有气道，对地绝缘筒设置在所述铁心柱外侧，所述绝缘筒设置在所述对地绝缘筒的外侧，线圈绕在绝缘筒外部，通过这种一体式结构，同样对噪声和振动问题进行了有效地缓解，并提高了散热性，消除了铁芯偏移隐患。
上述铁芯电抗器结构的设计，均涉及一体式浇筑制造方式，改进了电抗器内部结构，实现了减振降噪的目标，但还是沿用传统结构设计，并不能从本质上解决振动噪声问题。
即，现有技术的缺点：传统铁芯电抗器普遍采用单层的对称结构设计，以三相三柱铁芯电抗器为例，即由多个铁芯饼组成的铁芯柱中，每个铁芯饼大小及预留的气隙绝缘宽度都是一样的，这就使得电抗器工作时，由于电工钢片受到磁致伸缩张力、气隙绝缘受到的麦克斯韦应力及绕组线圈受到的洛伦兹力的共同作用，极易引起振动和受力不均，加剧噪声辐射。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，包括两层呈对称分布的铁芯柱组；
所述铁芯柱组是由多个铁芯柱组成，其中铁芯柱是由多个铁芯饼组成，并在铁芯柱外部套设有绕组线圈，绕组线圈与铁芯柱之间形成了气隙绝缘腔；
而气隙绝缘腔的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿。
当控制两层呈对称分布的铁芯柱组的三相输入电流相位差π/2时，气隙绝缘腔的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，当控制两层绕组线圈的输入电流相位差可使两层结构受力正好相反，从而实现铁芯电抗器整体受力抵消；完成了双层主动减振降噪结构设计，实现减振降噪和设备使用寿命提高；提高了工程制造及应用的便利性，包括操作的便利性；主动的了铁芯电抗器减振降噪的主动性和显著的减振与降噪；提高了使用寿命基本不增加工业成本及外接其他介质性；提高了装备设备的使用寿命的同时，基本不增加工业成本及外接其它介质；实现了铁芯电抗器减振降噪的主动性和显著性提高了工程制造及应用的便利性，包括操作的便利性，适于实际的工业应用。
解决了传统铁芯电抗器普遍采用单层的对称结构设计，以三相三柱铁芯电抗器为例，即由多个铁芯饼组成的铁芯柱中，每个铁芯饼大小及预留的气隙绝缘宽度都是一样的，这就使得电抗器工作时，由于电工钢片受到磁致伸缩张力、气隙绝缘受到的麦克斯韦应力及绕组线圈受到的洛伦兹力的共同作用，极易引起振动和受力不均，加剧噪声辐射。
在本发明考虑力补偿的新型铁芯电抗器中：所述铁芯饼是由多个电工钢片组成，多个电工钢片叠加设置在一起形成铁芯饼。其中，叠加设置在一起形成铁芯饼的连接方式为现有技术，在此不做详细阐述。
在本发明考虑力补偿的新型铁芯电抗器中：由多个所述铁芯饼组成的铁芯柱呈圆台状，再配合绕组线圈形成了气隙绝缘腔的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿。
在本发明考虑力补偿的新型铁芯电抗器中：两层所述铁芯柱组通过铁轭进行安装。
进一步的方案：所述铁轭是由下铁轭、中铁轭和上铁轭组成；
下铁轭、中铁轭和上铁轭呈平行分布，并通过紧固机构进行固定；
中铁轭设置在两层呈对称分布的铁芯柱组之间，两层铁芯柱组以中铁轭为对称面进行对称分布。
优选的：所述紧固机构包括多个用于固定下铁轭、中铁轭和上铁轭的紧固杆。
所述紧固杆穿插通过下铁轭、中铁轭和上铁轭，并利用多个螺栓分别对应固定在下铁轭、中铁轭和上铁轭中的铁轭体两侧，用于固定。
与现有技术相比，本发明包括两层呈对称分布的铁芯柱组；所述铁芯柱组是由多个铁芯柱组成，其中铁芯柱是由多个铁芯饼组成，并在铁芯柱外部套设有绕组线圈，绕组线圈与铁芯柱之间形成了气隙绝缘腔；而气隙绝缘腔的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿，其有益效果是：
1)、提高了工程制造及应用的便利性，包括操作的便利性；主动的显著的减振与降噪；提高了使用寿命基本不增加工业成本及外接其他介质；
2)、提高了装备设备的使用寿命的同时，基本不增加工业成本及外接其它介质；
3)、提高了工程制造及应用的便利性，包括操作的便利性；
4)、优化改进的新颖的结构，使其适于实际的工业应用。
附图说明
图1为本发明考虑力补偿的新型铁芯电抗器的结构示意图；
图2为本发明考虑力补偿的新型铁芯电抗器中上层电抗器绕组线圈和下层电抗器绕组线圈的输入电流的波形图。
图中：1-电工钢片；2-铁芯柱；3-铁芯饼；4-绕组线圈；5-下铁轭；6-紧固机构；7-中铁轭；8-气隙绝缘腔；9-上铁轭。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
针对传统铁芯电抗器普遍采用单层的对称结构设计，以三相三柱铁芯电抗器为例，即由多个铁芯饼组成的铁芯柱中，每个铁芯饼大小及预留的气隙绝缘宽度都是一样的，这就使得电抗器工作时，由于电工钢片受到磁致伸缩张力、气隙绝缘受到的麦克斯韦应力及绕组线圈受到的洛伦兹力的共同作用，极易引起振动和受力不均，加剧噪声辐射，本发明的目的在于提供一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，以解决上述提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例中，如图1所示，一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，包括两层呈对称分布的铁芯柱组；所述铁芯柱组是由多个铁芯柱2组成(多个可以是两个，三个，四个......具体为多少并不作限制，只要能满足构成铁芯柱组即可)，其中铁芯柱2是由多个铁芯饼3组成，并在铁芯柱2外部套设有绕组线圈4，绕组线圈4与铁芯柱2之间形成了气隙绝缘腔8；而气隙绝缘腔8的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿。
本发明实施例中，当控制两层呈对称分布的铁芯柱组的三相输入电流相位差π/2时(具体如图2所示的，绕组线圈4的输入电流的波形图，其中两层呈对称分布的铁芯柱组上的绕组线圈4被定义为上层电抗器绕组线圈和下层电抗器绕组线圈)，气隙绝缘腔8的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，当控制两层绕组线圈的输入电流相位差可使两层结构受力正好相反，从而实现铁芯电抗器整体受力抵消(力补偿)；完成了双层主动减振降噪结构设计，实现减振降噪和设备使用寿命提高；提高了工程制造及应用的便利性，包括操作的便利性；主动的了铁芯电抗器减振降噪的主动性和显著的减振与降噪；提高了使用寿命基本不增加工业成本及外接其他介质性；提高了装备设备的使用寿命的同时，基本不增加工业成本及外接其它介质；实现了铁芯电抗器减振降噪的主动性和显著性提高了工程制造及应用的便利性，包括操作的便利性，适于实际的工业应用。
本发明实施例中，如图1所示，所述铁芯饼3是由多个电工钢片1组成，多个电工钢片1叠加设置在一起形成铁芯饼3。其中，叠加设置在一起形成铁芯饼3的连接方式为现有技术，在此不做详细阐述。
本发明实施例中，如图1所示，由多个所述铁芯饼3组成的铁芯柱2呈圆台状，再配合绕组线圈4形成了气隙绝缘腔8的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿。其中，呈圆台状的铁芯柱2，还可以是呈棱台状，或者圆锥状，具体为何种结构并不作限制，只要能满足配合绕组线圈4形成了气隙绝缘腔8的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状用于力补偿即可，优选的，由多个所述铁芯饼3组成的铁芯柱2呈圆台状。
本发明实施例中，如图1所示，两层所述铁芯柱组通过铁轭进行安装。具体的，所述铁轭是由下铁轭5、中铁轭7和上铁轭9组成；下铁轭5、中铁轭7和上铁轭9呈平行分布，并通过紧固机构6进行固定；中铁轭7设置在两层呈对称分布的铁芯柱组之间，两层铁芯柱组以中铁轭7为对称面进行对称分布。
所述紧固机构6包括多个用于固定下铁轭5、中铁轭7和上铁轭9的紧固杆。所述紧固杆穿插通过下铁轭5、中铁轭7和上铁轭9，并利用多个螺栓分别对应固定在下铁轭5、中铁轭7和上铁轭9中的铁轭体两侧，用于固定。
本发明包括两层呈对称分布的铁芯柱组；所述铁芯柱组是由多个铁芯柱2组成，其中铁芯柱2是由多个铁芯饼3组成，并在铁芯柱2外部套设有绕组线圈4，绕组线圈4与铁芯柱2之间形成了气隙绝缘腔8；而气隙绝缘腔8的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿；气隙绝缘腔8的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，使两层结构受力正好相反，从而实现铁芯电抗器整体受力抵消；提高了工程制造及应用的便利性，包括操作的便利性；主动的显著的减振与降噪；提高了使用寿命基本不增加工业成本及外接其他介质；实现了铁芯电抗器减振降噪的主动性和显著性；提高了装备的使用寿命的同时，基本不增加工业成本及外接其它介质；优化改进的新颖的结构，使其适于实际的工业应用。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，其特征在于，
包括两层呈对称分布的铁芯柱组；
所述铁芯柱组是由多个铁芯柱组成，其中铁芯柱是由多个铁芯饼组成，并在铁芯柱外部套设有绕组线圈，绕组线圈与铁芯柱之间形成了气隙绝缘腔；
而气隙绝缘腔的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿。
2.根据权利要求1所述的一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，其特征在于，所述铁芯饼是由多个电工钢片组成，多个电工钢片叠加设置在一起形成铁芯饼。
3.根据权利要求1所述的一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，其特征在于，由多个所述铁芯饼组成的铁芯柱呈圆台状，再配合绕组线圈形成了气隙绝缘腔的宽度呈靠近铁芯柱组对称面的一端向另一端逐渐减小状，用于力补偿。
4.根据权利要求1所述的一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，其特征在于，两层所述铁芯柱组通过铁轭进行安装。
5.根据权利要求4所述的一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，其特征在于，
所述铁轭是由下铁轭、中铁轭和上铁轭组成；
下铁轭、中铁轭和上铁轭呈平行分布，并通过紧固机构进行固定；
中铁轭设置在两层呈对称分布的铁芯柱组之间，两层铁芯柱组以中铁轭为对称面进行对称分布。
6.根据权利要求5所述的一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，其特征在于，所述紧固机构包括多个用于固定下铁轭、中铁轭和上铁轭的紧固杆。
7.根据权利要求6所述的一种考虑力补偿的新型铁芯电抗器，其特征在于，所述紧固杆穿插通过下铁轭、中铁轭和上铁轭，并利用多个螺栓分别对应固定在下铁轭、中铁轭和上铁轭中的铁轭体两侧，用于固定。
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