[发明专利]空心耦合电抗器

说明书

技术领域

本发明属于电抗器装置，特别涉及紧密耦合的空心耦合电抗器。

背景技术

随着电力系统联网的不断加强，系统的短路容量越来越大，超过断路器的开断能力。故障电流限流开断是一种选择。传统的限流电抗器串联在电力系统中，即使在电力系统正常工作时，电抗器也表现为很大的阻抗，大大降低系统的输送能力和稳定性。分裂电抗器是一种中间抽头的水泥电抗器，使用时中间端子接电源，首末端子接负载。正常工作时，分裂电抗器两臂电流方向相反，而两臂线圈绕向相同，由于互感的影响，电抗器每臂的有效电感较小，产生的压降也不大。当一臂所串联的阻抗发生短路故障，另一臂通过正常工作电流或者断开时，小电流臂对短路臂的互感影响可以忽略，从而短路臂呈现较大的电感，表现出明显的限流作用。

目前分裂电抗器普遍采用同轴结构，由三相构成，每一相包括上下放置、相互耦合的两个线圈，彼此间只有轴向的部分磁通相互耦合；而由于轴向为空气磁路磁导率小，导致两线圈间的耦合系数小。如市售大多分裂电抗器的耦合系数为0.3，少数厂家采用国外先进技术，使耦合系数增大到0.5左右。若采用市售分裂电抗器，则在系统正常运行时，耦合电抗器仍会引入相当大的阻抗。同时，传统的分裂电抗器受到设计结构的限制，每一相中无法实现两臂以上线圈的耦合，也进一步限制了其应用范围。

发明内容

本发明提供的空心耦合电抗器，解决现有空心耦合电抗器耦合系数小的问题，实现电抗器每一相各臂间的耦合度高，漏电抗小。

本发明的一种空心耦合电抗器，由相互独立的三相电抗器构成，每一相电抗器包括耦合线圈、接线板、支柱绝缘子，其特征在于：

所述耦合线圈由内线圈和外线圈组成，内、外线圈的导线绕向相反，绕成空心同轴圆柱形，外线圈绕于内线圈之外，内、外线圈的匝间和层间均绝缘；

内、外线圈输入端、输出端分别与接线板相焊接，输出端接线板用支柱绝缘子支撑，固定在预制的平台上。

所述的空心耦合电抗器，其特征在于：

每一相电抗器中，具有3个所述耦合线圈，第一耦合线圈的内线圈与第二耦合线圈的外线圈串联构成耦合电抗器第一个臂；第二耦合线圈的内线圈与第三耦合线圈的外线圈串联构成耦合电抗器第二个臂；第三耦合线圈的内线圈与第一耦合线圈的外线圈串联构成耦合电抗器的第三个臂；三个耦合线圈内线圈的输入端短接，作为公用进线端，三个耦合线圈外线圈的输出端作为三个出线端。

本发明的另一种空心耦合电抗器，由相互独立的三相电抗器构成，每一相电抗器包括耦合线圈、接线板、支柱绝缘子，其特征在于：

所述耦合线圈由内线圈和外线圈组成，内、外线圈的导线绕向相反，绕成空心同轴圆柱形，外线圈绕于内线圈之外，内、外线圈的匝间和层间均绝缘；

每一相电抗器中，内径不同的2个或2个以上所述耦合线圈，由内向外依次嵌套构成嵌套线圈，各层耦合线圈的内线圈输入端、输出端分别短接，构成嵌套线圈内线圈输入端、输出端；各层耦合线圈的外线圈输入端、输出端分别短接，构成嵌套线圈外线圈输入端、输出端；各层耦合线圈之间均绝缘并具有散热气隙；

所述嵌套线圈内、外线圈输入端、输出端分别与接线板相焊接，输出端接线板用支柱绝缘子支撑，固定在预制的平台上。

所述的空心耦合电抗器，其进一步特征在于：

每一相电抗器中，具有3个所述嵌套线圈，第一嵌套线圈的内线圈与第二嵌套线圈的外线圈串联构成耦合电抗器第一个臂；第二嵌套线圈的内线圈与第三嵌套线圈的外线圈串联构成耦合电抗器第二个臂；第三嵌套线圈的内线圈与第一嵌套线圈的外线圈串联构成耦合电抗器的第三个臂，三个嵌套线圈内线圈的输入端短接，作为公用进线端，三个嵌套线圈外线圈的输出端作为三个出线端。

本发明采用三相独立结构，每相电抗器可以包括一个耦合线圈或者嵌套线圈，耦合线圈或者嵌套线圈的内、外线圈输入端短接，构成公用的进线端，耦合线圈或者嵌套线圈的内、外线圈输出端为两个出线端。耦合线圈或者嵌套线圈无金属紧固连接；耦合线圈或者嵌套线圈内线圈输入端、输出端与外线圈输入端、输出端各自组成单独支路，即为一个耦合电抗器的臂，内、外两组线圈组成耦合电抗器的双臂，当耦合电抗器流过电流时，双臂电流产生方向相反的磁通。

嵌套线圈由多个同轴心耦合线圈组成，所以耦合度极高。嵌套线圈将所需导线截面分成许多绝缘的小截面导线多股平行绕制，可以进一步降低匝间电压，并能满足电抗器线圈分数匝的要求；线圈涡流和漏磁损耗明显减少，还具有节能特点。