[发明专利]一种铁心电抗器

说明书

技术领域

本发明属于电抗器技术领域，具体涉及一种铁心电抗器。

背景技术

电抗器在电力系统中是一种用作限流、稳流、无功补偿、移向与滤波的电感电器，电抗器根据铁心的型式大致可分为三类：一种是空心电抗器，这种电抗器只有绕组而无铁心，实质上就是一个空心的电感线圈；一种是铁心电抗器，其磁路是一个闭合的铁心柱，铁心柱外部套有绕组；还有一种是带气隙的铁心电抗器，其磁路是一个带气隙的铁心柱，铁心柱外部套有绕组，所述带气隙的铁心柱由若干个铁心饼和每相邻两铁心饼之间设置的气隙依次串联组成。

空心电抗器由于没有铁心，绕组中通过单位电流所产生的磁通较小，所以这种电抗器的电感(电抗)值较小且稳定，体积较大，耗用材料较多；铁心电抗器由于有了高磁导率的铁心，所以绕组中通过单位电流时产生的磁通较多，即电感值较大，在相同容量的情况下，其体积要比空心电抗器小，铁心电抗器的电抗可以用下式表示：

X＝ωN²Sμμ₀/l              (1)

式(1)中：X-电抗，ω-角频率，N-匝数，S-磁路截面积，μ-铁心磁导率，μ₀-空气磁导率，l-平均磁路长。

在给定电抗器的情况下，角频率ω、匝数N、磁路截面积S、平均磁路长l以及空气磁导率μ₀都是常量，而铁心磁导率μ却随铁心电抗器中通过的电流的改变而变化，导致电抗X也随电流的改变而变化，因此铁心电抗器的电感值并不稳定；带气隙的铁心电抗器综合了上述两种电抗器的优点，其具有高磁导率的铁心，所以电感值较大，体积较小，而且铁心柱内设置的气隙使得电抗器的电感值基本上不随通过电抗器的电流的改变而变化，因此带气隙的铁心电抗器的电感值较大且稳定，还可通过调整铁心饼之间气隙的高度来改变带气隙的铁心电抗器的电感值，因而带气隙的铁心电抗器的应用范围较广。

带气隙的铁心电抗器虽然可得到较大且稳定的电感值，但其铁心柱是由若干个铁心饼和每相邻两铁心饼之间设置的气隙依次串联组成的，所述铁心饼和气隙在磁致伸缩力的作用下，不可避免会产生振动和噪声，如果这种振动和噪声不能得到有效地控制，将给带气隙的铁心电抗器的运行带来极大的安全隐患。

现有技术中，带气隙的铁心电抗器一般采用如图1所示的固定结构。在图1中，带气隙的铁心电抗器包括螺母1、上铁轭2、铁心柱、多根拉螺杆5、以及下铁轭6。其中，铁心柱由若干个铁心饼3和每相邻两铁心饼之间设置的气隙4依次串联组成，所述铁心柱的中部设置有中心孔，拉螺杆5设置在铁心柱的中心孔中。上铁轭2和下铁轭6分别设置于铁心柱的上、下两端，多根拉螺杆5依次穿过上铁轭2、铁心柱的中心孔以及下铁轭6，将铁心柱、上铁轭2和下铁轭6串联成一个整体，所述拉螺杆5位于上铁轭2和下铁轭6之间的部分为光轴，而其两端的部分分别设置有螺纹，两个螺母1分别套在拉螺杆5的两端与拉螺杆5两端的螺纹配合，以将铁心柱与上铁轭2和下铁轭6固定为一体，并通过拉螺杆5对上铁轭2、下铁轭6及铁心柱施加预压紧力，达到控制铁心饼3振动幅度的目的，但是这种固定结构存在如下缺陷：

①所述固定结构通过拧紧螺母1所施加的预压紧力来控制铁心饼3的振动，而带气隙的铁心电抗器在工作过程中存在磁致伸缩作用，使得在铁心饼3上产生方向与大小都发生变化的力，即使在恒定预压紧力的作用下，铁心饼3也会由于各向受力不均而产生位移和振动。

②拉螺杆5穿过由若干个铁心饼3和每相邻两铁心饼之间设置的气隙4依次串联组成的铁心柱，每个铁心饼3由于各向受力不均会产生局部振动，而各铁心饼3的中心孔与拉螺杆5之间轴向并无限位结构，因而其轴向无阻尼，使得每个铁心饼3与拉螺杆之间的局部震动引发至所有串联的铁心饼3产生系列振动，从而导致电抗器整体振动与噪声的扩大。

③拉螺杆5与铁心饼3之间辐向也没有紧密地配合，因而其辐向存在间隙，在磁致伸缩作用下，使得每个铁心饼3产生幅向振动和位移，也会导致电抗器整体振动和噪声的扩大。

④为了对串联的铁心饼3施加足够大的预压紧力，拉螺杆5因长期承受高强度的拉应力而导致过度疲劳，使得带气隙的铁心电抗器在运行一段时间后，其振动与噪声增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种可降低铁心饼的振动与噪声的铁心电抗器。