一种可长时间工作的可调长间隙电抗器制造技术

一种可长时间工作的可调长间隙电抗器，包括一活动铁芯，在活动铁芯外部环绕有线圈，线圈外部以活动铁芯为中心均匀环绕分布有两个以上的旁柱，活动铁芯与每个旁柱分别构成独立的封闭磁路，活动铁芯可相对旁柱和线圈上下移动。本实用新型专利技术围绕活动铁芯分布辐射型多旁柱，减少涡流损耗，使得电抗器运行时发热小，能够长时间运行。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力系统领域，具体涉及一种可长时间工作的可调长间隙电抗器，尤其适用于需要大范围调整电感量同时需要长时间工作的场合。
技术介绍
通常的试验电抗器运行时间短，很多与长期运行相关的问题可以不考虑，其铁芯结构上采用的是平行叠片式铁芯。而电力电抗器一般是(多个小气隙串联)固定电感量或有别于调气隙的方法调电感量，其铁芯为多个固定的小气隙串联而没有长气隙以及气隙要调整的问题。但是，与上述常规的试验电抗器和电力电抗器显著不同的是，长时间工作的可调间隙电抗器有着极为严酷的运行要求，主要特点是运行时间长，稳压要求高且需要随着被试品的变化通过调整电抗器气隙调整电感量，因此对系统的电抗器要求极高。平行叠片式铁芯，由于气隙处磁通有一部分垂直进入硅钢片宽截面，在气隙处的铁芯片产生很大的涡流损耗引起局部过热，因此不能长期运行；具体分析如下变压器的铁心损耗PFe是由磁滞损耗PH和涡流损耗PE构成的，即PFe = PH+PE，而涡流损耗PE = Kf2B2当磁通从硅钢片侧面进入时，单位体积的硅钢片的涡流损耗为PE = π2 2/ (6 P ) *f2B2d—磁通垂直进入硅钢片截面的厚度ρ -—硅钢片电阻率B——磁通密度f——电源频率当磁通从硅钢片正面进入时如H = W/2，单位体积的硅钢片的涡流损耗为 PE ^ π 2HW/ (m P ) ^f2B2W——磁通垂直进入硅钢片截面的宽度H——磁通垂直进入硅钢片截面的高度(对于电抗器，H为气隙处磁通衍射高度)m------(ff2/8-HW/2+H2ln (1+W/2H)；m随着H/W的比值而变，当H/W变大时，m随之变大。但电抗器通常W > H，如H = 2W，则 m = 20，当 H = W/2 时，m = 10无论H与W的大小关系如何，有一点是肯定的，S卩H与W远大于d，m参数是补偿不了 HW/d2的增大的。一般变压器的磁通都是垂直于硅钢片的侧面进入，d即为硅钢片的厚度，一般为0. 35-0. 2mm，所以变压器铁心的涡流损耗并不大。但电抗器和变压器不一样， 由于铁芯中有气隙，如果铁心仍和变压器一样用硅钢片平行叠积而成，由于气隙中向外扩散的磁通将有一部分将垂直进入硅钢片，这里的W是硅钢片的宽度，将是几百mm，H也有约 IO-IOOmm(气隙越大H越大，本系统电抗器气隙很大，因此H约有100mm)，远远大于硅钢片的厚度，因此，会引起很大的涡流损耗。例如，在气隙处硅钢片的宽度W为200mm，H为100mm，3在同频率(f)及同磁密(B)的情况下与常规的变压器相比电抗器气隙处硅钢片的单位面积涡流损耗比例值如下K = PE2/PE1 = H*W/d2 = 200*100/0. 352 = 163265 倍，电抗器的磁密一般取得比变压器小，假如变压器的磁密取为Bl = 1. 8T，此电抗器在220kV长期运行电压下磁密很低为B2 = 0. 5T，从气隙处衍射垂直进入硅钢片的密度即使按B2/5来计算为0. 1T，此时的K值=163265X (B2/B1) 2 = 504。当m= 10，K仍然有 300倍(即在气隙处硅钢片单位损耗是常规变压器的300倍)，仍远远大于常规变压器铁心片的损耗，如此大的损耗将在气隙处的铁心局部形成严重的局部过热，气隙越大，硅钢片的宽度越宽，此效应越厉害，而此损耗在电气参数上无法反应。运行时，铁心长期局部过热会造成铁心片之间的绝缘损伤，而铁心片的绝缘损伤后主磁通通过时局部涡流损耗会更大， 形成恶性循环，最后有可能导致烧损铁心的事故。平行叠片式铁心在电力电抗器上一般只用于小容量以及间隙不大或短时工作的中等容量的电抗器上，长期运行的或容量大的电抗器均采用辐射形铁心，此种铁心气隙中向外扩散的磁通仍从硅钢片的侧面进入，避免了大的涡流损耗。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可长时间工作的可调长间隙电抗器，减少涡流损耗，工作过程中发热小，能够长时间运行。一种可长时间工作的可调长间隙电抗器，包括一活动铁芯，在活动铁芯外部环绕有线圈，线圈外部以活动铁芯为中心均勻环绕分布有两个以上的旁柱，活动铁芯与每个旁柱分别构成独立的封闭磁路，活动铁芯可相对旁柱和线圈上下移动。所述活动铁芯包括不导磁材料柱和附着与不导磁材料柱上的扇形铁芯，各扇形铁芯与旁柱一一对应形成独立的封闭磁路。所述旁柱由竖直放置的硅钢片横向层叠而成。所述线圈横截面为圆形或椭圆形或多边形。所述活动铁芯的底部为凸锥形式，所述旁柱底端汇合处形成与所述凸锥对应的凹锥形式。本技术的技术效果体现在为了优化的电气性能、散热性能、噪音性能和机械性能，本技术设计一种新型的采用长间隙开口单芯竖立式辐射结构铁心柱，即一种围绕活动铁芯分布辐射型多旁柱环状设计的电抗器结构，达到减少涡流损耗目的，使得电抗器运行时发热小，能够长时间运行。活动铁芯外围配置立式绕组(环形线圈)，活动铁芯从中间插入可上下移动，调节气隙大小以达到调节电感量的大小。本技术旁柱数量可多可少，以配置成不同容量的电抗器，但旁柱必须是对称的。主要优点为(1)大幅度降低铁心损耗，特别是局部过热问题；(2)漏磁通屏蔽效果好，进一步降低附加损耗；(3)立式绕组改善了散热性能； (4)同时铁心受到平衡电动力，机械稳定性好、噪声小。附图说明图1为本技术一种4旁柱电抗器立体结构示意图；图2为本技术一种4旁柱可调铁芯俯视结构图；图3为本技术一种4旁柱可调铁芯侧视结构图；图4为本技术八旁柱圆线圈结构图；图5为本技术六旁柱椭圆线圈结构图；图6为本技术三旁柱六边形线圈结构图。图7为本技术旁柱立体结构图。具体实施方式以下结合附图说明本技术较佳实施例。本技术的一种4旁柱结构如图1、图2和图3所示，三个图示从不同角度展示 4旁柱电抗器的结构，该电抗器包括四个旁柱la、lb、Ic和Id整体呈十字形结构，参见图7， 旁柱由竖直放置的硅钢片横向层叠而成。四个旁柱中间插入一个活动铁芯4，活动铁芯外围环绕筒环形线圈3，环形线圈3横截面可为圆形、椭圆或多边形等对称环形，。每个旁柱和活动铁芯4构成封闭磁路，磁路形状不限定，本实例设计为口字型。活动铁芯4从中间插入可垂直上下移动，调节气隙大小以达到调节电感量的大小。活动铁芯为了和四个旁柱构成独立的口型结构，在活动铁芯中间有不导磁材料(如不锈钢)构成的结构件，不导磁材料结构件外部附着对应四个旁柱有四组扇形铁芯2，分别与旁柱构成独立封闭磁路，其中扇形铁芯2中的扇形硅钢片使得通过气隙过来的磁通从硅钢片的侧面进入以避免涡流损耗，保证该可调电抗器在长时间使用中不发热而可以长时间工作。可调铁芯的底部设计成凸锥形式，而下方旁柱汇合处形成对应的凹锥形予以配合。上述四旁柱是本技术的一个示例，本技术另一特点是可以设计为多旁柱系统，多旁柱需要以活动铁芯为中心均勻环绕分布，配置成不同容量的电抗器，如两旁柱、 三旁柱、四旁柱、五旁柱、六旁柱、七旁柱及以上等等，图4所示为八旁柱圆线圈的示例，图5 为六旁柱椭圆线圈的示例，图6为三旁柱六边形线圈的示例。以上为本技术的最佳实施方式，根据本技术公开的内容，凡属利用该结构设计的电抗器都属于侵权行为。权利要求1.一种可长时间工作的可调长间隙电抗器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可长时间工作的可调长间隙电抗器，其特征在于，包括一活动铁芯，在活动铁芯外部环绕有线圈，线圈外部以活动铁芯为中心均匀环绕分布有两个以上的旁柱，活动铁芯与每个旁柱分别构成独立的封闭磁路，活动铁芯可相对旁柱和线圈上下移动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨荣凯，杨莉，
申请(专利权)人：武汉市泛科变电检修设备制造有限公司，国网电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：83