[发明专利]一种大容量干式高频高压电抗器

说明书

技术领域

本发明属于干式电抗器领域，归类于高压电气设备，具体是涉及一种大容量干式高频高压电抗器。

背景技术

在现有中高频电源的升压或变换领域，常规电抗器或多或少地存在以下技术缺点，造成现有的高频高压电抗器存在升压容量小（10kVA以下）、升压电压低（1000V以下）、波形质量不佳、无功损耗大、效率低（90%以下）、无法大容量长期运行和可靠性不高的技术不足。

1.由于电抗器在装配时，线圈处于立式状态，在强烈的运输过程中， 线圈端部的空虚有可能造成导线位移，进一步造成线圈跨层的故障。

2.由于线圈中多根导线并绕在同一层，立式结构的线圈在重力作用下，多根导线会发生下坠现象，严重时可能会损坏线圈。

3.常规电抗器的风道采用的是“□”字形撑条作为气道支撑，与发热器件形成面与面的接触，散热面积更小，散热效果差。

4.常规高频电抗器，一般是线圈直接绕制在磁芯旁柱上，磁芯和线圈之间仅靠绝缘纸隔离，在高频大功率领域，这种方法无法保证足够的绝缘强度和结构强度，且会导致击穿造成线圈对磁芯放电造成故障。

5.一般常规电抗器中的线圈依靠与磁芯进行固定，线圈直接固定在磁芯上。由于磁芯为铁氧体材质，属于易碎元器件，若直接将线圈固定在磁芯上，可能会造成磁芯的破损和裂缝。

6.常规的利兹线基本上达不到根与根之间的彻底绝缘，且绞合方式粗糙，绞合半径不一致导致电阻值偏差过大、没有进行特殊的外包亚胺薄膜，无法保证高频高压下匝间的绝缘性能，击穿现象时有发生。

7.在常规电抗器中，绝缘层采用单一聚酯薄膜或电缆作为绝缘层纸。但在高频高压电抗器中，由于高频尖峰电压和强烈的寄生电容的存在，或造成层间产生极高的寄生电压差，此寄生电压峰值可能高于正常电压的10倍以上，能轻易造成电抗器的击穿故障。为此层间绝缘的绝缘强度和抗介电性能必须大幅提高。

8.常规电抗器中的线圈的层绝缘为整层导线整体包绕绝缘介质，这样在常规电抗器中并无不妥；但在高频电抗器中，这种设计会导致线圈幅向厚度增加，线圈之间的磁场铰链程度降低，造成阻抗升高、输出性能降低无功功率增加也降低了电抗器的输出效率。

综上所述，由于常规电抗器或多或少地存在以上技术缺点，造成现有的高频高压电抗器存在升压容量小、升压电压低、波形质量不佳、无功损耗大、效率低（90%以下）、无法大容量长期运行和可靠性不高的技术不足。随着中高频领域的发展和对高频高压电源的需求，大容量高频高压谐振升压电抗器成为急需突破的技术，这种电抗器的结构形式为干式，要能具备如下特点：能大容量输出（400kVA以上）、高电压输出（10000V以上）、输出效率高（98%以上）、工作频率高（2k～100kHz）能大容量长期不间断运行、体积小重量轻（体积重量降低50%以上）、低损耗发热（发热量为容量的1%以下）的特点，因此，需要有一种大容量干式高频高压电抗器，其能够克服以上技术不足，使高频高压电源也能实现大容量输出、高效率输出、能长期不间断运行、体积小重量轻、低损耗发热的优异性能，来满足需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率干式高频高压电抗器，用于解决目前高频高压领域存在的波形质量差、无功损耗大、传递容量小、升压电压低、效率低、无法长期运行和可靠性不高的性能缺陷，从而使高频高压电源的使用能更加广泛和可靠；使高频高压电源也能实现大容量高压输出、高效率输出、良好的波形、极小的无功损耗、能长期不间断运行、体积小重量轻、低损耗发热的优异性能。

实现本发明目的的技术方案如下： 一种大容量干式高频高压电抗器，包含UF型磁芯、方形骨架、线圈、固定支撑装置和线圈的引出铜排或铜线，其特征在于：所述UF型磁芯由两个开口相对的U型磁件、若干根磁条和绝缘垫板组成，每个U型磁件包括底轭和底轭两侧的旁柱，所述磁条和绝缘垫板被压紧安装在两个U型磁件的旁柱之间，所述绝缘垫板设置在相邻的磁条之间及磁条与旁柱之间，所述绝缘垫板使相邻的磁条之间、磁条与旁柱之间形成间隙；所述方形骨架为两个，分别套设在UF型磁芯两侧的旁柱和磁条上；所述线圈由两个高压线圈组成，所述两个高压线圈为立式结构，分别绕制在两个方形骨架上；每个高压线圈具有若干个导线层，相邻的导线层之间具有第一绝缘层，所述导线层为大股利兹线作为导线绕制而成，所述大股利兹线的外面整根连续包绕多层第二绝缘层，所述大股利兹线由若干股小股利兹线绞合而成，所述小股利兹线由若干根高导电率的铜线绞合而成，每根铜线的外部包覆第三绝缘层；

所述高压线圈中设置轴向散热气道；