一种电抗器

文档序号:154993 发布日期:2021-10-26 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 一种电抗器 (Electric reactor ) 是由 刘磊 郑力 张翔 曹冬明 方太勋 黄华 于 2020-04-26 设计创作,主要内容包括:本公开涉及一种电抗器。电抗器包括:水冷线圈;多个铁芯,套设在水冷线圈上;热管,分别连接水冷线圈的导体管和至少一个铁芯,热管用于将至少一个铁芯的热量传递至导体管;壳体,设置于铁芯的外侧;填充材料,用于填充壳体内的空腔。本公开的电抗器将热管用于铁芯热量的传递,提高铁芯散热效率,且热管将铁芯和水冷线圈等电位连接。(The present disclosure relates to a reactor. The reactor includes: a water-cooled coil; the plurality of iron cores are sleeved on the water-cooling coil; the heat pipe is respectively connected with the conductor pipe of the water-cooling coil and the at least one iron core and is used for transferring the heat of the at least one iron core to the conductor pipe; the shell is arranged on the outer side of the iron core; and the filling material is used for filling the cavity in the shell. The reactor disclosed by the invention has the advantages that the heat pipe is used for transferring the heat of the iron core, the heat dissipation efficiency of the iron core is improved, and the iron core and the water-cooling coil are connected in an equipotential manner by the heat pipe.)

一种电抗器

技术领域

本公开涉及电力电子领域,尤其涉及一种电抗器。

背景技术

电抗器在高压直流换流阀中起到保护晶闸管的作用,铁芯和线圈是电抗器内部主要的构成部件,线圈两端连接换流阀硅堆。

电抗器在运行过程中铁芯和线圈都会产生大量热量,线圈的热量通常由水冷管道内部的循环冷却水带走,线圈散热效率高、温升小。铁芯与水冷线圈之间存在一定厚度的绝缘材料,无法利用水冷线圈进行高效散热,因此铁芯产生的热量有很大一部分通过外壳散出,散热效率较低、温升高。铁芯温度过高,会影响阀电抗器内部绝缘材料的性能,严重情况下会导致阀电抗器失效,从而威胁到换流阀的安全运行。为了提高换流阀运行寿命、降低故障率,必须对电抗器内部器件温升和表面温升提出严格要求。为降低电抗器运行时的铁芯温度,现有技术采取了如下几种方案:

1、通过改进填充材料、优化结构等措施提高铁芯散热路径上的传热系数。

2、增加针对铁芯的水冷散热管路,使铁芯热量直接由冷却水带走。

但上述技术方案都有一定的弊端,方案1对铁芯散热情况改善有限。结构优化通常会造成电抗器体积增大,同时有些结构变化还可能降低电抗器的机械强度。方案2引入了铁芯专用散热管路,但会带来水管渗漏和堵塞的风险,导致换流阀停运。

发明内容

本公开旨在提供一种电抗器,克服现有电抗器的铁芯散热效率低的问题。

本公开的一个实施例提供一种电抗器,包括:水冷线圈,为螺旋结构,所述水冷线圈包括中空的导体管和包裹所述导体管的绝缘层;多个铁芯,套设在所述水冷线圈上;热管,分别连接所述水冷线圈的导体管和至少一个所述铁芯,所述热管用于将至少一个所述铁芯的热量传递至所述导体管;壳体,设置于所述铁芯的外侧;填充材料,用于填充壳体内的空腔。

根据本公开的一些实施例,所述铁芯为CD型铁芯,包括两个子铁芯和抱箍,两个所述子铁芯通过抱箍连接。

根据本公开的一些实施例,所述热管的吸热部分由所述抱箍压紧在所述铁芯的表面。

根据本公开的一些实施例,所述热管与所述铁芯之间设置第一隔层,所述第一隔层的材质为导电导热材料。

根据本公开的一些实施例,所述热管的冷却部分通过压片压紧在所述导体管的表面。

根据本公开的一些实施例,所述热管与所述导体管之间设置第二隔层,所述第二隔层的材质为导电导热材料。

根据本公开的一些实施例,所述热管的吸热部分依次连接全部所述铁芯。

根据本公开的一些实施例,所述热管与导体管的连接处位于所述水冷线圈的螺旋结构的中间层或位于所述水冷线圈的中点。

根据本公开的一些实施例,所述热管的数量为多个,多个所述热管分别连接所述导体管和至少一个所述铁芯。

根据本公开的一些实施例,所述热管的一端连接所述导体管,所述热管的另一端沿一所述铁芯的表面延伸。

本公开的电抗器,使用热管对铁芯的热量进行传递,充分利用相变介质的快速传热性质,热量可迅速传递到水冷线圈上,提高铁芯散热效率,降低了铁芯温度,保障了电抗器的可靠运行。热管兼作等电位线,起到铁芯和水冷线圈进行等电位连接的作用,占用电抗器内部空间少,可实施性高。

附图说明

图1是本公开实施例电抗器的示意图。

图2是本公开实施例热管连接水冷线圈的示意图;

图3是本公开实施例热管连接铁芯的示意图;

图4是本公开实施例热管另一种布置方式的示意图一;

图5是本公开实施例热管另一种布置方式的示意图二。

其中,

1、铁芯,11、子铁芯,12、抱箍;

2、水冷线圈,21、导体管,22、绝缘层、23冷却水;

3、热管;

4、壳体;

51、第一隔层,52、第二隔层;

6、压片。

具体实施方式

在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本公开的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本公开的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本公开和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开的限制。此外,术语"第一"、"第二"仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中,"多个"的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接:可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本公开。此外,本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本公开的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开,并不用于限定本公开。

如图1所示,本公开的一个实施例提供一种电抗器。电抗器包括:铁芯1、水冷线圈2、热管3、壳体4和壳体内的填充材料。其中,铁芯1的数量为多个。

如图2所示,水冷线圈2包括导体管21和包覆导体管的绝缘层22。导体管21为导电金属材质,内部为空腔用于冷却水的流动。本实施例中,导体管21为铝管。绝缘层22包覆导体管21,绝缘层22为绝缘材质。电抗器工作时,冷却水23在导体管21内流动,冷却水23吸收水冷线圈2产生的热量,对水冷线圈2进行冷却,导体管21的温度略高于冷却水23的温度。本实施例的水冷线圈2为螺旋结构,即水冷线圈2以螺旋式延伸。

多个铁芯1套设在水冷线圈2上。本实施例中,多个铁芯1沿水冷线圈2螺旋的轴线周向布置。

根据本公开一个可选的技术方案,铁芯1为CD型铁芯,铁芯1包括两个U形的子铁芯11和抱箍12。两个子铁芯11扣合形成铁芯1中间的开口,以套装在水冷线圈2上。两个子铁芯11通过抱箍12紧固连接。

热管3包括金属管体和位于金属管体内的相变介质。热管3包括吸热部分和冷却部分。相变介质在吸热部分吸收热量,蒸发为气体;气体循环至冷却部分降温,释放热量,逐渐冷凝为液体;液体循环至吸热部分继续吸收热量,实现热量的传导。本实施例的热管3可选用已有的热管,金属管体的材质可以为铜。

热管3分别连接水冷线圈的导体管21和至少一个铁芯1。热管3的冷却部分连接导体管21,吸热部分连接至少一个铁芯1,可将至少一个铁芯1的热量传递至导体管21,实现铁芯1的冷却。由于热管3的金属管体为导电金属材质,热管3分别连接水冷线圈的导体管21和至少一个铁芯1,使得热管3起到了等电位线的作用,实现了导体管21和铁芯1的等电位连接。

壳体4设置于铁芯1的外侧。图1中显示了下半部分壳体,上半部分壳体与下半部分壳体对称设置,未在图中显示。本实施例中,电抗器的外形近似为圆柱状。填充材料用于填充壳体内的空腔。壳体4与水冷线圈2之间、壳体4与铁芯1之间、铁芯1与水冷线圈2之间均存在填充材料。填充材料可以为聚氨酯材质,起到绝缘减振降噪的作用。

本实施例的电抗器,使用热管对铁芯的热量进行传递,充分利用相变介质的快速传热性质,实现铁芯快速有效的冷却。通过热管实现铁芯和水冷线圈的等电位连接,避免电抗器运行时,铁芯因电位悬浮而与水冷线圈产生不可控的电势差,造成局部场强集中,保证电抗器可靠运行。

如图3所示,根据本公开一个可选的技术方案,热管3的吸热部分由抱箍12压紧在铁芯1的表面。抱箍12紧固铁芯1的同时将热管3的吸热部分压紧在铁芯1上,热管3的吸热部分可吸收铁芯1产生的热量,对铁芯起到降温冷却的作用。

可选地,在热管3与铁芯1的连接位置,热管3与铁芯1之间设置第一隔层51。第一隔层51的材质为导电导热材料,如导电导热膏或者导电导热硅胶垫。设置第一隔层51有利于提高热管3与铁芯1之间的热传导效率,并保证热管3与铁芯1的电连接关系。

如图2所示,根据本公开一个可选的技术方案,热管3的冷却部分通过压片6压紧在导体管21的表面。在绝缘层22上开设槽口,以便于热管3与导体管21的连接。绝缘层22的槽口位置,压片6的两端固定连接导体管21的表面,由于压片6的压力,热管3的冷却部分压紧在导体管21的表面。热管3吸热部分吸收的铁芯的热量通过相变介质传导至热管3的冷却部分,由于热管3的冷却部分贴紧导体管21,热管3的冷却部分将热量传导至导体管21,由导体管21内的冷却水23吸收,实现对铁芯的冷却。

可选地,在热管3与导体管21连接的位置,热管3与导体管21之间设置第二隔层52。第二隔层52的材质为导电导热材料,如导电导热膏或者导电导热硅胶垫。设置第二隔离层52,有利于提高热管3与导体管21之间的热传导效率,并保证热管3与导体管21的电连接关系。

如图1所示,一种可选的技术方案中,热管3的冷却部分压紧在导体管21的表面,热管3的吸热部分依次连接全部铁芯1。通过一个热管3串联全部的铁芯1,热管3的吸热部分可吸收每个铁芯1的热量,并将热量传递至导体管21,实现对铁芯1的冷却。

可选地,热管3与导体管21的连接处位于水冷线圈2的螺旋结构的中间层。螺旋结构的中间层为最上层与最下层之间的部分。另一种方案中,热管3与导体管21的连接处位于水冷线圈2的中点。水冷线圈2的中点为水冷线圈2长度方向的中点。本实施例中,水冷线圈2的进水口和出水口位于同一侧,水冷线圈2为绕制四层的螺旋结构,其中点位于进水口和出水口交叉区域形成的五层中的第三层,热管3与导体管21在此处连接。此处相邻铁芯1的间隔距离较大,便于热管3与导体管21的连接。

如图4和图5所示,图4和图5为了更直观的显示,隐去了抱箍。另一种可选的方案中,热管3的数量为多个,每个热管3均分别连接导体管21和至少一个铁芯1。

根据本公开一个可选的技术方案,热管3的一端冷却部分通过压片6连接导体管21,另一端吸热部分连接一个铁芯1,并且沿铁芯1的弯折表面延伸,由铁芯1的外侧延伸至铁芯1的内侧。热管3的吸热部分通过抱箍压紧在铁芯1表面。热管3的吸热部分沿铁芯1的表面延伸,增大了热管3与铁芯1的接触面积,提高传热效率,更有利于铁芯1的换热。

本实施例中,每个铁芯1连接两个热管3。其中,一个热管3位于铁芯1的上部,另一个热管3位于铁芯1的下部,可更进一步提升传热效率。相邻的两个铁芯1上的热管的冷却部分连接至相邻的两个铁芯1之间的水冷线圈螺旋结构中间层的导体管上。

可以理解,本领域技术人员可根据需要配置热管3的尺寸规格、数量及热管3与铁芯1连接形式。

本公开的电抗器,铁芯1和水冷线圈2之间通过热管3连接,利用热管3的高换热效率提高铁芯1散热效率,同时起到铁芯1和水冷线圈2进行等电位连接的作用,避免铁芯1产生悬浮电位影响设备正常运行。

最后应说明的是:以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。

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