一种适用于高压和超高压的干式空心叠装桥臂电抗器
技术领域
本发明属于电力系统设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种适用于高压和超高压的干式空心叠装桥臂电抗器。
背景技术
柔性直流输电作为新一代直流输电技术,在世界范围内已经得到广泛发展和应用。桥臂电抗器作为柔性直流工程的特有产品，位于柔性直流换流阀桥臂单元上，与交流侧变压器的漏抗共同组成换流站的换流电抗，有控制功率传输、抑制交流侧电流波动及抑制桥臂间环流和滤波的作用。在运行过程中，桥臂电抗器要承受幅值较大的交直流复合大电流。
随着输电容量的增大，电压等级的增加，受制于运输尺寸的限制，单个线圈的桥臂电抗器无法满足端间绝缘水平要求，因此需要采用两台电抗器串联的方式，如按常规的平放布置方式，考虑必要的安全净空距离后，占地面积很大。
发明内容
为了提高桥臂电抗器端间绝缘水平，同时考虑运输及占地面积大等问题，本发明提出了一种叠装桥臂电抗器，能够有效的解决产品外绝缘爬电距离小、运输难等问题，同时能够有效的减小产品的占地面积，提高土地的利用效率。
本发明提供了一种适用于高压和超高压的干式空心叠装桥臂电抗器，以解决由于电压等级增大、电气参数增加造成的单台电抗器无法绕制，电抗器平放布置占地面积大、无法运输等问题。
本发明提供一种适用于高压和超高压的干式空心叠装桥臂电抗器，包括电抗器本体、防雨帽、防鸟装置和底部支撑件，其特征在于：所述防雨帽、所述电抗器本体和所述底部支撑件设置为自上而下依次排列，所述电抗器本体包括上节线圈、下节线圈和多个中间过渡座，所述防雨帽设置在所述上节线圈的顶部，所述底部支撑件设置在所述下节线圈的底部;
所述中间过渡座具有由三个板围成的空腔，所述空腔朝向电抗器本体的中心轴线，所述上节线圈的底部设置有下吊架，所述下节线圈的顶部设置有上吊架，所述中间过渡座通过支座板安装在所述下吊架和所述上吊架之间，所述支座板与所述中间过渡座之间设置有环氧垫，所述支座板、环氧垫和所述中间过渡座的顶部之间由特殊螺栓固定连接，所述支座板、环氧垫和所述中间过渡座的底部之间由不锈钢螺栓固定连接;所述特殊螺栓包括不锈钢螺母、不锈钢螺栓和两个不锈钢平垫圈，位于上部的不锈钢平垫圈的上方设置有不锈钢弹垫圈，位于下部的不锈钢平垫圈的上方设置有环氧平垫圈，所述不锈钢螺栓上套设有聚四氟乙烯套。
优选地，所述上节线圈和所述下节线圈分别具有多个包封层，各包封层之间均匀布置多个“T”型通风条。
优选地，所述上节线圈和所述下节线圈采用相同的绕组结构，均由2-3根换位导线并联绕制而成。
优选地，所述上节线圈和所述下节线圈之间的距离不小于500mm。
优选地，所述干式空心叠装桥臂电抗器还包括电场屏蔽件，所述电场屏蔽件包括多个弧形结构的电晕环单元，多个所述电晕环单元设置在同一个水平面内，相邻两个所述电晕环单元之间具有间隙。
优选地，所述电场屏蔽件设置在所述防雨帽、电抗器本体及底部支撑件上。
优选地，所述防雨帽上方布置有两种电晕环，分别是防雨帽边沿电晕环及合口电晕环。
优选地，所述电晕环为铝合金材料。
优选地，所述中间过渡座采用不锈钢材质。
优选地，所述电抗器本体还包括导电排，所述导电排位于上节线圈的下出线臂和下节线圈的上出线臂之间，用于串联上节线圈和下节线圈。
优选地，所述导电排的上、下两端开设有连接孔，用于与上节线圈的下出线臂和下节线圈的上出线臂固定连接。
优选地，所述导电排为铝合金材质。
优选地，所述防雨帽由四瓣组成，各瓣之间通过紧固螺栓固定形成整体，所述紧固螺栓之间通过等位线连接成等电位。
优选地，所述紧固螺栓的端部均设置有不锈钢螺栓帽。
优选地，所述防雨帽的顶部中心位置设置有防雨格栅。
优选地，所述防鸟装置包括上部防鸟栅、中间防鸟栅和底部防鸟栅，所述上部防鸟栅设置在所述防雨帽的下方，所述中间防鸟栅设置在所述上节线圈和所述下节线圈之间，所述底部防鸟栅设置在所述下节线圈的底部。
优选地，所述上部防鸟栅固定于防雨帽的边沿，上部防鸟栅由四瓣组成，其中一瓣设有电抗器出线臂开槽，其它三瓣具有可互换的相同结构。
优选地，所述中间防鸟栅由多瓣组成，每一瓣中间防鸟栅与电抗器本体的吊架固定连接。
优选地，所述底部防鸟栅位于下节线圈的内径处，由多个扇形的部件组成。
优选地，所述底部防鸟栅与电抗器本体的吊架通过角钢支座固定。
优选地，所述上部防鸟栅、中间防鸟栅和底部防鸟栅均为玻璃钢材质。
优选地，所述底部支撑件包括多个支柱绝缘子、底部过渡座和基础平板，所述底部过渡座位于电抗器本体与支柱绝缘子之间，所述底部过渡座的顶部通过支座板与下节线圈的下吊架连接，所述支座板与所述底部过渡座顶部之间设置有硅橡胶垫，所述支座板、硅橡胶垫和所述底部过渡座由不锈钢螺栓固定连接，所述底部过渡座的底部与支柱绝缘子的上法兰螺栓连接，每个所述支柱绝缘子的底部具有高度可调节的基础平板。
优选地，所述支柱绝缘子与地面呈垂直。
优选地，所述支柱绝缘子为瓷质绝缘子或复合绝缘子。
通过上述结构设计，本发明提供的适用于高压和超高压的干式空心叠装桥臂电抗器可以解决柔性直流输电用桥臂电抗器端电压过高导致的无法运输、绕制难度大等问题;采用叠装结构的桥臂电抗器可以大大降低换流站电抗器占地面积，节约投资，提高土地利用率;电场屏蔽件的设计能够有效解决电场集中可能出现的放电及起晕现象;防鸟结构的设计可以解决鸟类在电抗器内部筑巢或活动问题，降低电抗器运行中的风险;防雨帽的应用可以有效阻止雨水进入到电抗器包封层中，降低电抗器绝缘损伤的危险。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明的干式空心叠装桥臂电抗器的示意图;
图2为本发明的上节线圈或下节线圈的结构示意图;
图3为本发明的中间过渡座的结构示意图;
图4为本发明的中间过渡座与上节线圈、下节线圈的连接示意图;
图5为本发明的中间过渡座与支座板的连接示意图;
图6为本发明的特殊螺栓的结构示意图;
图7为本发明的上节线圈或下节线圈的线圈本体的结构示意图;
图8为本发明的上部防鸟栅的结构示意图;
图9为本发明的中间防鸟栅的结构示意图;
图10为本发明的底部防鸟栅的结构示意图;
图11为本发明的防雨帽的结构示意图;
图12为本发明的防雨帽上的等位线的示意图;
图13为本发明的底部支撑件的结构示意图;
图14为本发明的底部过渡座的结构示意图;
图15为本发明的底部过渡座与支座板的连接示意图。
具体实施方式
如图1和4所示，一种适用于高压和超高压的干式空心叠装桥臂电抗器，包括电抗器本体1、防雨帽2、防鸟装置3和底部支撑件4，所述防雨帽2、所述电抗器本体1和所述底部支撑件4设置为自上而下依次排列。
所述电抗器本体1包括上节线圈5、下节线圈6和多个中间过渡座7，所述防雨帽2设置在所述上节线圈5的顶部，所述底部支撑件4设置在所述下节线圈6的底部。
所述中间过渡座7具有由三个板围成的空腔8，所述空腔8朝向电抗器本体的中心轴线。
所述上节线圈5的底部设置有下吊架，所述下节线圈6的顶部设置有上吊架，所述中间过渡座7通过支座板9安装在所述下吊架和所述上吊架之间，所述支座板与所述下吊架、所述上吊架之间采用不锈钢紧固件固定。
图2为本发明的上节线圈或下节线圈的结构示意图，上节线圈或下节线圈包括线圈本体、上吊架和下吊架，上吊架包括延伸出线圈本体的上出线臂10，下吊架包括延伸出线圈本体的下出线臂11。
如图3所述，所述中间过渡座7具有顶部、底部以及顶部和底部之间的三个板，该三个板连接以形成空腔。
本实施例中，中间过渡座的三个板的厚度在保证机械强度的基础上尽可能的薄，目的是降低中间过渡座的涡流损耗，降低温升。
在本实施中，中间过渡座采用不锈钢材料。
本实施例中，中间过渡座的空腔8朝向电抗器本体的中心轴线，可以降低磁力线穿过金属的数量，降低中间过渡座的温升。
如图5所示，所述支座板9与所述中间过渡座7之间设置有环氧垫12，所述支座板9、环氧垫12和所述中间过渡座7的顶部之间由特殊螺栓13固定连接，所述支座板9、环氧垫12和所述中间过渡座7的底部之间由不锈钢螺栓固定连接，不锈钢螺栓由一个螺栓、一个螺母、两个平垫和一个弹垫组成。
如图6所示，所述特殊螺栓13包括不锈钢螺母14、不锈钢螺栓15和两个不锈钢平垫圈16，位于上部的不锈钢平垫圈的上方设置有不锈钢弹垫圈17，位于下部的不锈钢平垫圈的上方设置有环氧平垫圈18，所述不锈钢螺栓15上套设有聚四氟乙烯套19。
上述环氧垫和特殊螺栓的连接方式可以有效的将上、下线圈有效的隔离，从电气上组成两个独立的组件。应用这种特殊螺栓结构能够在上节线圈的支座板和中间过渡座之间形成绝缘，可以防止中间过渡座和吊架之间产生环流造成异常发热。
本实施例中，上节线圈和下节线圈的线圈本体采取相同的绕线结构。如图7所示，所述线圈本体具有多个包封层20，各包封层20之间铺设有“T”型通风条21。
随着体积和包封层数的增多，各包封层20之间的内应力非常大，如果各包封层20之间的通风条采用矩形通风条容易造成“倒条”现象，即在绕制线圈的过程中，通风条容易由于应力而倒塌而未起到支撑下一个包封层的作用。
本实施例中，所述电抗器本体1的线圈由2-3根导线轴向并联绕制，导线绕制过程中采用分级起绕的方式，分级起绕是指多个导线间起始端的角度相差相等，这样的绕线方式可以降低匝间电压，从而提高线圈匝间绝缘可靠性。
本实施例中，上节线圈和下节线圈之间的距离应不小于500mm，目的是降低互感对电流分布的影响，同时可以增加散热通道的通风量，有助于控制线圈整体温升。
所述电抗器本体1还包括导电排22，所述导电排22连接于上节线圈的下出线臂23和下节线圈的上出线臂10之间，用于串联上节线圈和下节线圈。
所述导电排22的上、下两端开设有连接孔，用于与上节线圈的下出线臂和下节线圈的上出线臂固定连接。
在本实施例中，所示导电排为铝合金材料。
如图1和图8-10所示，所述防鸟装置3包括上部防鸟栅24、中间防鸟栅25和底部防鸟栅26，所述上部防鸟栅24设置在所述防雨帽2的下方，所述中间防鸟栅25设置在所述上节线圈和所述下节线圈之间，所述底部防鸟栅26设置在所述下节线圈的底部。
本实施例中，为了防止鸟害影响电抗器运行，本发明包括防鸟装置3，防鸟装置3包括三部分，分别为上部防鸟栅24、中间防鸟栅25和底部防鸟栅26。
图8为上部防鸟栅，上部防鸟栅24通过不锈钢螺栓连接在防雨帽2的边沿，上部防鸟栅24的外径尺寸与防雨帽2的直径相同。
上部防鸟栅24由4瓣组成，其中一瓣设置有开槽，此开槽是为了电抗器出线臂使用，其他3瓣具有通用性和互换性。
图9为中间防鸟栅，中间防鸟栅25由多瓣组成，每一瓣中间防鸟栅与电抗器本体的吊架固定连接，进而形成整体，该结构不仅能够保证空气从其间顺畅通过，满足电抗器的散热要求，还能够对鸟类等小动物或其他异物进行拦截。
本实施例中，每一瓣中间防鸟栅与电抗器本体的吊架通过角钢支座固定连接，进而形成整体。
图10为底部防鸟栅，底部防鸟栅26位于下节线圈空心圆柱的底部，该结构不仅能够保证空气从其间顺畅通过，满足电抗器的散热要求，还能够对鸟类等小动物或其他异物进行拦截。
所述底部防鸟栅26与电抗器本体的吊架通过角钢支座固定。
本实施例中，底部防鸟栅的外径比电抗器本体的内径小20mm，该间隙可以保证施工的同时可以阻挡鸟类等小动物进入。
本实施例中，以上所述防鸟栅均为玻璃钢材质。
图11是本发明的防雨帽的结构图，通过在电抗器本体的顶部设置防雨帽，解决了电抗器线圈因表面雨水污湿而出现局部表面放电和漏电起痕现象。
图12为本发明的防雨帽上的等位线的示意图。所述防雨帽2由两瓣或四瓣组成，各瓣之间通过紧固螺栓固定形成整体，所述紧固螺栓之间通过等位线连接成等电位。
本实施例中，防雨帽2的中间位置加装防雨格栅27，能够有效的避免雨水从线圈上部淋到线圈包封层及风道内，同时具有通风散热的作用。
本实施例中，所述防雨帽2通过支撑杆与电抗器本体的吊架固定连接。
所述干式空心叠装桥臂电抗器还包括电场屏蔽件，所述电场屏蔽件包括多个弧形结构的电晕环单元，多个所述电晕环单元设置在同一个水平面内，相邻两个所述电晕环单元之间具有间隙。
本实施例中，所述防雨帽2的边沿设有电场屏蔽件，电场屏蔽件包括多个防雨帽电晕环和多个等位线28，防雨帽2的主体外表面设有多个螺栓帽29，螺栓帽29安装在紧固螺栓上，防止紧固螺栓的尖端放电。
防雨帽上应用的电晕环包括两种，分别是防雨帽边沿电晕环30及合口电晕环31，该屏蔽结构可以均匀防护罩位置的电场，起到屏蔽尖端放电和防止电抗器在运行过程中出现电晕的作用。
本实施例中，所示电晕环为铝合金材料。
如图13所示，本实施例中，底部支撑件4包括多个支柱绝缘子32、底部过渡座33和基础平板34，该底部支撑件4不仅为电抗器线圈起到支撑作用，而且其高度由桥臂电抗器对地的绝缘水平决定。
本实施例中，每个支柱绝缘子32的底部设置有可调整的基础平板34，可以通过基础平板的调节来保证各支柱绝缘子的安装高度相同。
本实施例中，支柱绝缘子32可采用瓷质绝缘子或复合绝缘子。所述支柱绝缘子32与地面呈垂直。
本实施例中，底部过渡座33采用特别结构，如图14所示，底部过渡座包括顶部、底部和中间的立筋，顶部的面积小于底部的面积，立筋呈十字状。其中，顶部的宽度等于底部的宽度，立筋在宽度方向上的横截面为长方形，该长方形立筋厚度较厚，起到抵抗来自各方向震动的作用;顶部的长度小于底部的长度，立筋在长度方向上的横截面为梯形，该梯形立筋厚度较薄，这是因为电抗器磁力线会穿过梯形立筋截面，采用截面较小，厚度较薄的梯形结构可以降低底部过渡座截面的磁通量，进而降低其涡流损耗，进而降低过渡座温升。
本实施例中，安装过程中，底部过渡座的长方形立筋朝向为电抗器本体的中心轴线，梯形立筋与电抗器本体的径向相切。
本实施例中，底部过渡座采用304不锈钢材料制成;不锈钢材质的低导磁率可以使得底部过渡座上产生的涡流损耗较小，从而保证发热量也较小。
如图15所示，本实施例中，底部过渡座与下节线圈的底部支座板之间加设硅橡胶垫35，底部过渡座、支座板和硅橡胶垫之间通过不锈钢螺栓36固定连接，该不锈钢螺栓由一个螺栓，一个螺母，两个平垫和一个弹垫组成。
本实施例中，支柱绝缘子32的顶部设有金属法兰，该法兰设置有盲孔，目的是减小顶部法兰的面积，降低磁场量，进而降低法兰的温升。
所述支柱绝缘子外设有一圈绝缘子电晕环，能够有效的均匀支柱绝缘子顶部法兰和过渡座处的电场强度，防止高压情况下的放电现象。
本实施例中，分别在防雨帽、电抗器本体及底部支撑件三部分上设置均压环，通过电场屏蔽件的使用，可以有效的防止了高电压下带来的局部放电现象。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
