CN201758061U - 一种大功率水冷电阻器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻器，包括绝缘外壳以及置于绝缘外壳中的电阻体，电阻体包括电阻膜层和电阻基片，电阻膜层置于两个电阻基片之间，在两个电阻基片的外侧各设有一冷却水通道，冷却水通道的进水口和出水口均设在绝缘外壳上，电阻膜层与设在绝缘外壳上的电阻接线端相连接。首先该电阻器内部水仓较大，在断水试验时具有优势，其次该电阻器采用绝缘水冷方式，电阻提与水之间的热阻极低，换热面积很大，同等功率下电阻部分温度大幅度降低，因此该电阻器具有最高的功率体积比，在水流量充足的情况下功率可达6KW以上，适用于大功率场合。最后该电阻器可承受2MPa水压，结构简单，布局合理，应用范围广。
Description
技术领域
本实用新型属于电力系统器件领域，具体涉及一种高压直流输电换流阀用大功率水冷电阻器。
背景技术
自20世纪80年代中期以来，电力系统中的所有换流阀都采用了纯水或水/乙二醇混合的液体冷却，水冷电阻是换流阀中一个主要散热元件，其散热性能的好坏直接关系到换流阀的正常运行，通常的直流换流阀采用间接水冷方式，水冷系统和阻尼电阻是独立分离的，此种散热方式体积大，散热性能较差，另外水冷电阻的电感在高频电压下会出现高阻抗，换流阀在运行时，可能遭受雷电冲击、陡波冲击电压，频率非常高，最终造成设备损坏。
中国专利申请200720311343.5公开了一种结构简单、模块化设计，外形尺寸较为固定，并且特别适用于特高压直流输电换流阀用水冷型阻尼电阻器。该电阻器包括电阻体和绝缘外壳，其特征在于，所述的绝缘外壳包括有腔体和盖体，腔体内设有螺旋水道，其进、出水口分别连接腔体一个侧面的上、下管螺纹水接头，所述的电阻体为电阻带，其设置在螺旋水道之间，电阻带的两端分别连接腔体另一个侧面的上、下接线端子，所述的盖体与腔体对接将所述的螺旋水道和电阻带密封。
中国专利申请01246810.X公开了一种大功率水冷线绕电阻器，它是针对目前大功率线绕电阻器耐大电流冲击能力差，靠压力连接电气不安全可靠而导致的功率小，体积大、重量重而提供的一种耐大电流冲击、电气接触安全可靠，功率大、体积小、重量轻的大功率水冷线绕电阻器。它是在瓷管内外圆设过水道，在瓷管上下帽盖上设过水孔，瓷管外圆上所设电阻带端头固接在上下帽盖上组成电阻芯，在电阻芯外设水套，形成过水层，将两个或两个以上的电阻芯并接在设有进水孔的下压板和出水孔的上压板之间，通过螺纹配合及导电带接通形成上、下电极构成。
本实用新型的大功率水冷电阻器与上述现有技术中的水冷线绕电阻相比，具有以下优势：
使用寿命和可靠性更好——线绕电阻采用极细的合金丝绕制而成，长达6～10m，合金丝制备和绕制过程中可能造成缺陷或损伤。线绕电阻直接侵在水中冷却，电阻合金丝有游离金属释出，受到腐蚀。长期工作后将导致电阻开路、影响水质。而本实用新型的水冷电阻器采用采用玻璃釉膜构成的膜式结构，基体表面覆满经850度高温烧结而成的玻璃釉膜导电层，即使出现个别点缺陷不会影响电阻的正常使用，因此水冷线绕电阻不适合应用在可靠性要求高、寿命时间长的情况下；
高压脉冲性能好——现有技术中的线绕电阻直接冷却，低压工作且水质较好时可保证正常工作，但高压脉冲，尤其伴随水质下降时有匝间击穿的隐患；
电感量小——本实用新型的水冷电阻器采用表面整体导电、多层并联的结构，电感量为极低的分布电感，在100nH之内；
体积功率比高——线绕电阻受合金带电阻率限制，为保证可靠性选用较大截面积的带材后电阻丝长度将增加，体积增大，而本实用新型的水冷电阻器不受电阻率限制，设计更加灵活。在体积功率比上超过线绕电阻；
并且现有技术中的大功率线绕电阻在使用过程中有开路、影响水质等问题。
本实用新型的大功率水冷电阻器采用PPS(聚苯硫醚)材料制成绝缘外壳，使电阻器机械强度、耐温性能大幅度提高，且易于注塑加工。当发生断水、过载时，功率型电阻将产生大量高温水蒸汽，采用PPS外壳，电阻体不易因热变形导致电阻损坏，可靠性大幅度提高，优于PVDF(聚偏氟乙烯)材料。
实用新型内容
为解决现有技术的上述缺陷，本实用新型提出一种散热性好、无感、可直接与水接触的大功率水冷电阻器。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种大功率水冷电阻器，包括绝缘外壳以及置于绝缘外壳中的电阻体，其特征在于：所述电阻体包括电阻膜层和电阻基片，所述电阻膜层置于两个电阻基片之间，在两个电阻基片的外侧各设有一冷却水通道，所述冷却水通道的进水口和出水口均设在绝缘外壳上，所述电阻膜层与设在绝缘外壳上的电阻接线端相连接。
其中，所述电阻膜层由四层玻璃釉膜采用串联、并联或串并联的方式构成。
其中，所述电阻体的两端分别通过密封圈进行密封。
其中，所述冷却水通道的进水口和出水口设在绝缘外壳的底部，所述电阻接线端设在绝缘外壳的顶部。
其中，所述绝缘外壳采用聚苯硫醚塑料制成。
其中，所述绝缘外壳由前盖、后盖、顶盖和底盖四部分组成，各部分之间通过铰链进行连接。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型的内部电阻体采用玻璃釉膜作为电阻膜层、且其两侧附有电阻基片的结构，采用直接水冷的方式进行冷却，电阻体与水之间的热阻极低，换热面积增大。同等功率下电阻部分温度大幅度降低，因此该型水冷电阻器具有最高的功率体积比。由于该电阻器中的冷却水通道容积较大，在断水试验时具有优势，非常适合于高压大功率场合。
2)本实用新型的进、出水口均位于水冷电阻器的底部，便于冷却水通道的布置，且电阻接线端设在电阻的顶部，不会与冷却水通道发生冲突，内部结构清晰，方便布线、接线。
3)本实用新型的绝缘外壳采用PPS塑料，表面光洁美观，且强度很大，能够承受2Mpa水压，外壳采用分体式结构且通过精密模具成型，组装后铰链进行连接，外观精致，方便实用。
附图说明
图1是本实用新型的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是本实用新型的内部结构示意图(即冷却原理示意图)；
图4是图3中的A部放大图；
图中：1-电阻接线端，2-铰链，3-进水口，4-出水口，5-底座，6-绝缘外壳，61-前盖，62后盖，63-顶盖，64-底盖，7-冷却水通道，8-密封圈，9-电阻膜层，10-电阻基片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的阻尼电阻器做进一步详细的说明。
本例所述的大功率水冷电阻器包括绝缘外壳6和设置在绝缘外壳6内的电阻体，该电阻器采用直接水冷的方式进行冷却。
如图1、2所示，绝缘外壳6采用聚苯硫醚(pps)塑料，主要由前盖61、后盖62、顶盖63和底盖64四部分组成，各部分之间通过铰链2进行连接。绝缘外壳的顶部设有电阻接线端1、其底部设有冷却水通道的进水口3和出水口4，所述绝缘外壳6的底部通过底座5进行支撑。
如图3、4所示，电阻体包括电阻膜层9和电阻基片10，电阻膜层9置于两个电阻基片10之间，电阻膜层9通过导线(该导线以采用镀铜铝线为佳)与设在绝缘外壳顶部的电阻接线端1相连接，本例中的电阻膜层由四层玻璃釉电阻膜采用串、并联相结合的方式构成，其中每层电阻膜的功率至少达到1500W，从而可制成大功率电阻器。
在两个电阻基片10的外侧各设有一冷却水通道7，向两条冷却水通道7中通水，以便将电阻体产生的热量及时带走，电阻体的两侧分别通过密封圈8进行密封。水从每条冷却水通道7的进水口3流进，从出水口4流出，图3中所示箭头方向为冷却水通道7水的流向，为了即达到良好的散热效果又能使该阻尼电阻器在断电时具有较大优势，将两个冷却水通道所容纳水的总体积设计为电阻体体积的5倍以上。
本例中通过控制玻璃釉膜的连接方式(包括串联、并联或串并联)来达到不同的阻值，通过进水口3和出水口4的尺寸来控制水流量，从而控制电阻的功率。电阻器的四个组成部分由精密模具成型，外观通过铰链2无焊接缝；绝缘外壳6采用白色高强度PPS工程塑料，其表面光滑，可承受2Mpa的水压。
采用上述结构的水冷电阻器在水流量充足的情况下最高功率可达6kW以上非常适用于高雅大功率场合，尤其适用于高压直流输电换流阀，另外由于该电阻器内部布局合理，所以结构简单，使用方便。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种大功率水冷电阻器，包括绝缘外壳以及置于绝缘外壳中的电阻体，其特征在于：所述电阻体包括电阻膜层和电阻基片，所述电阻膜层置于两个电阻基片之间，在两个电阻基片的外侧各设有一冷却水通道，所述冷却水通道的进水口和出水口均设在绝缘外壳上，所述电阻膜层与设在绝缘外壳上的电阻接线端相连接。
2.如权利要求1所述的大功率水冷电阻器，其特征在于：所述电阻膜层由四层玻璃釉膜采用串联、并联或串并联的方式构成。
3.如权利要求1所述的大功率水冷电阻器，其特征在于：所述电阻体的两端分别通过密封圈进行密封。
4.如权利要求1所述的大功率水冷电阻器，其特征在于：所述冷却水通道的进水口和出水口设在绝缘外壳的底部，所述电阻接线端设在绝缘外壳的顶部。
5.如权利要求1所述的大功率水冷电阻器，其特征在于：所述绝缘外壳采用聚苯硫醚塑料制成。
6.如权利要求1或5所述的大功率水冷电阻器，其特征在于：所述绝缘外壳由前盖、后盖、顶盖和底盖四部分组成，各部分之间通过铰链进行连接。
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