[发明专利]感应设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种将与高于1kV的高压输电系统相关联地使用的感应设备。本发明特别适合于用在电力系统中的并联电抗器，其被调用来提供大约几十MVA的功率，以便例如补偿通常为高压电力线或扩展电缆系统的长电力传输线的电容性电抗。

背景技术

并联电抗器的功能通常是为了提供对于高压输电线或电缆系统中的电力线电压控制和稳定性所必需的必要电感补偿。并联电抗器的主要必需条件是保持并管理高电压，以及在操作感应范围内提供恒定的电感。与此同时，并联电抗器应当具有低型面尺寸和重量、低损耗、低振动和噪声以及良好的结构强度。

并联电抗器通常包括由一个或更多个磁芯柱(其也被称为磁芯柱体)构成的磁芯，所述磁芯柱通过磁轭相连，这些磁轭一起形成一个或更多磁芯框。此外，并联电抗器被制作成使得线圈环绕所述磁芯柱。此外还公知的是，并联电抗器的构造方式类似于磁芯式电力变压器，即二者在磁芯的磁轭部分中都使用高磁导率、低损耗晶粒取向电钢片。但是二者的显著不同之处在于，并联电抗器被设计成在操作感应范围内提供恒定的电感。在传统的高压并联电抗器中，这是通过在磁芯的磁芯柱部分中使用一定数目的大气隙而实现的。所述磁芯柱是由磁性材料(比如电工钢片条)的磁芯段(其也被称作磁芯包)制成的。所述磁芯段由高质量的径向层压钢片制成，所述钢片被分层并粘合以形成大的磁芯元件。此外，所述磁芯段被层叠并且用环氧树脂粘合，从而形成具有高弹性模量的磁芯柱。所述磁芯柱是通过将磁芯段与陶瓷间隔物交替以提供所需气隙而构造的。所述磁芯段通过至少其中一个所述磁芯间隙彼此分开，并且所述间隔物通过环氧树脂粘合到所述磁芯段上，从而形成圆柱形磁芯元件。此外，所述间隔物通常由诸如滑石的陶瓷材料制成，其是一种具有高机械强度、良好电属性以及小损耗因数的材料。

所述磁芯被容纳在箱中，所述箱包括箱基板和箱壁以及支撑所述储箱的底座。此外还公知的是，诸如并联电抗器的感应设备被浸入到诸如油、硅酮、氮或者碳氟化合物的冷却介质中。

众所周知的问题是磁芯是诸如变压器和电抗器的电感应设备中的噪声源，从电抗器发出的这种噪声(其也被称作交流声(hum))必须受到限制，以免干扰周围区域。电流流经围绕磁芯的电绕组，从而生成磁场。因此将会发生磁芯的交变磁化，从而所述磁芯段会发生周期性膨胀及收缩，这是由于如下事实：经受磁场的铁磁性材料在被电抗器绕组中流动的电流磁化及去磁化时改变其形状(这也被称作磁致伸缩现象)。因此所述磁芯将充当100Hz或者电抗器振动的操作频率及其谐波的两倍的源。随着通过磁芯的磁场发生交变，所述磁芯段将反复膨胀及收缩，从而导致振动。通过向电抗器施加电压的磁化动作在磁芯中产生磁通量或磁力线。磁通量的程度将决定磁致伸缩的量，从而将决定噪声水平。所述振动产生声波，该声波产生电抗器的显著交流声。

此外，磁通量将从其穿过的前面提到的填充有间隔物的磁芯间隙是导致噪声的振动源。这是由于当所述磁通量发生交变时，其趋于对所述陶瓷间隔物进行压缩/减压，从而导致磁芯中的振动。动态的电磁芯间隙力将导致作为主要噪声源的磁芯振动。现在基本上有两种方式来减小由所述磁芯间隙力导致的振动的幅度，例如通过减小磁芯间隙力或者通过增大磁芯间隙硬度。由于磁芯间隙力的幅度与所述感应设备的额定功率有很强相关性，因此最为高效的减小噪声的方式是增大磁芯间隙的硬度。

在美国，干线电压每秒钟交变60次(60Hz)，因此所述磁芯段每秒钟膨胀及收缩120次，从而产生在120Hz及其谐波的音调。在欧洲，干线供电是50Hz，因此所述交流声更接近100Hz及其谐波。

由磁芯连同所述磁芯和磁芯组件的重量生成的振动可能会迫使电抗器外壳下方的刚性基底结构发生振动。所述外壳侧壁可能刚性地连接到所述基底结构，从而可能被坚硬的基底部件驱动而发生振动并且传播噪声。

在本发明所涉及的浸入油中的感应设备中，所述磁芯被放置在箱内，并且振动通过箱基底和油传播到箱壁从而导致噪声。

发明内容

本发明试图提供一种改进的感应设备，其可以减小电抗器磁芯柱中的振动，从而降低从电抗器发出的噪声水平。