一种立体卷铁芯可调式电抗器的制作方法

本发明涉及电抗器技术领域，尤其涉及一种立体卷铁芯可调式电抗器。

背景技术：

电抗器,最通俗的讲，能在电路中起到阻抗的作用的东西,电力网中所采用的电抗器，实质上是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。电抗器依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器。

随着电力工业的发展和国家对电网改造工程的完善，使原来电网电压不稳定的现象得到了普遍的改善。但是，随之带来的问题是在电网变电站附近和用电负荷低谷时电压普遍偏高，380v的电压升至430v也是常见现象，电压过高给电器设备带来极大的危害并造成能源的巨大浪费。

目前市场上运用于高压线路的稳压节电设备不多，只有极少数厂家生产高压电抗滤波设备，但是其功能单一，串联的电抗器电压是不可调整的，节能节电效果很差；铁芯矽钢片电抗器采用叠片式，自身能耗大，节能节电效果同样很差。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种可以克服上述问题的立体卷铁芯可调式电抗器。

本发明提供了一种立体卷铁芯可调式电抗器，包括：立体卷铁芯以及套设在所述立体卷铁芯上的电抗线圈，其中，所述电抗线圈进一步包括：主回路电抗线圈和自耦式抽头调压线圈，其中，所述主回路电抗线圈的第一端与高压线路的输入端相连，且所述主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的输出端相连；所述自耦式抽头调压线圈具有多个抽头，且所述自耦式抽头调压线圈的第一端与所述主回路电抗线圈的第二端相连，所述自耦式抽头调压线圈的第二端由档位转换控制器控制连接接通不同的抽头,以改变所述主回路电抗线圈两端电压。

还包括散热装置,所述散热装置为液冷散热装置，所述冷却装置包括一种液冷单芯电线，包括导体和包覆于导体外的绝缘层。导体沿轴向方向内置有冷却管，绝缘层外套设有一外护层，外护层与绝缘层之间形成有外置流道，导体和冷却管上开设有连通在一起的连通孔，冷却管一端弯折后从该连通孔伸至外置流道。液冷电线在工作时，冷却管管孔和外置流道设置有冷却液，冷却液在冷却管管孔、外置流道内流动，通过冷却液循环流动带走热量，从而能够大效率的带走导体通电流时所产生的热量，以提高电线的散热的效果，这也能加大电线的载电流能力。

可选地，所述立体卷铁芯是由三个相同结构的单框卷铁芯对称组成的三相立体卷铁芯。

可选地，主回路电抗线圈进一步包括：第一主回路电抗线圈、第二主回路电抗线圈和第三主回路电抗线圈，且所述自耦式抽头调压线圈进一步包括：第一自耦式抽头调压线圈、第二自耦式抽头调压线圈和第三自耦式抽头调压线圈，其中，所述第一主回路电抗线圈的第一端与高压线路的第一输入端相连，且所述第一主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的第一输出端相连；所述第一自耦式抽头调压线圈的第一端与所述第一主回路电抗线圈的第二端相连；所述第二主回路电抗线圈的第一端与高压线路的第二输入端相连，且所述第二主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的第二输出端相连；所述第二自耦式抽头调压线圈的第一端与所述第二主回路电抗线圈的第二端相连；所述第三主回路电抗线圈的第一端与高压线路的第三输入端相连，且所述第三主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的第三输出端相连；所述第三自耦式抽头调压线圈的第一端与所述第三主回路电抗线圈的第二端相连。

可选地，所述第一主回路电抗线圈和所述第一自耦式抽头调压线圈绕制在第一单框卷铁芯上，所述第二主回路电抗线圈和所述第二自耦式抽头调压线圈绕制在第二单框卷铁芯上，所述第三主回路电抗线圈和所述第三自耦式抽头调压线圈绕制在第三单框卷铁芯上。

可选地，所述立体卷铁芯的横截面非等边六边形。

可选地，所述横截面的截面填充系数为0.9。

可选地，所述档位转换控制器为三相接触器。

可选地，所述非等边六边形呈中心对称。

可选地，所述铁芯为可替换式。

可选地，所述液冷散热装置的冷却液可根据需要更换。

与现有技术相比，本发明至少存在如下有益效果：

一、本发明的可调式电抗器的输出电抗值可以在主回路不断电的情况下进行调整，通过调整接通辅助的自耦式线圈绕组的抽头，感应到主回路电抗值的改变，同时也改变了输出端电压。

二、突破传统平面结构的禁锢，采用三只相同半圆截面卷铁芯，组合成为等边立体三相铁芯，使三相铁芯磁路完全对称，磁阻大大减少，激磁电流、空载损耗显著降低，成为运行噪声更小，结构更为紧凑的高效节能三角形卷铁芯新产品。因此，本发明的在线有载可调电抗器在电网和配电系统的节电产品中有广泛应用，特别是高电压等级大功率容量的配电系统更具有独特优势。由于具有独特的在线不断电可调功能还广泛应用于电力电子、风电、光伏和智能电网。

三、节省材料、降低成本。本发明中的立体三角形卷铁芯心柱横截面呈准多边形，截面填充系数可达0.95～0.96，而传统的叠铁芯的心柱横截面呈阶梯型，截面填充系数仅为0.89～0.925，故在相同横截面积的情况下，本发明中的立体三角形卷铁芯比传统叠铁芯的心线包的平均匝长短2～3％，也就是节省铜材2～3％，节省硅钢带约15％。

四、提高性能、降低损耗。由于本发明的立体三角形卷铁芯平均磁路比传统的叠铁芯的平均磁路短，因此本发明的立体三角形卷铁芯的重量比传统的叠铁芯的重量明显轻。在工艺系数相同的情况下，本发明的立体三角形卷铁芯的空载损耗就明显低，性能好。本发明的立体卷铁芯电抗器与同容量叠片电抗器比较，节省硅钢片用量约20％、铜用量2～3％，空载电流下降70％，噪声下降5db(a)～9db(a)。

五、降低噪音。本发明的立体三角形卷铁芯是由几种梯形料带依次卷绕而成，硅钢带之间较紧密，硅钢带的导磁方向与铁芯的磁路方向完全一致，工作时振动小，且可以解决传统的叠铁芯因磁路不连贯而发出的噪声，可使噪声降低到最低限度，一般可比叠铁芯变压器降低8～15db(a)，基本达到静音状态。

六、三相平衡。由于传统的叠铁芯的三个心柱呈平面排列，这样使三个心柱的磁路长度不一致：中间心柱的磁路长度最短，二个边柱的磁路较长，二个边柱的平均磁路长度比中柱平均磁路长度长20％以上，从而造成三个心柱的损耗差别较大，中柱损耗最低，二个边柱的损耗较大，造成三相不平衡。而本发明中的立体三角形卷铁芯是由三个相同的单框拼合而成，三个心柱呈等边三角形排列，三个心柱的磁路长度完全一致，且最短，三个心柱损耗一致，因而三相平衡。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在本发明提供的立体卷铁芯可调式电抗器中，除了设置有主回路电抗线圈之外，还进一步设置有与该主回路电抗线圈并联的自耦式抽头调压线圈。其中，自耦式抽头调压线圈具有多个抽头，档位转换控制器可以根据主回路电抗线圈两端所需的电压范围来控制接通不同的抽头，以实现调节主回路电抗线圈两端电抗值的功能。本发明中立体卷铁芯可调式电抗器能够在主回路不断电的情况下实现“在线有载”调节功能，因而能够在使用过程中实现很好地节能节电效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1示出了该立体卷铁芯电抗器的外部结构示意图；以及，

图2示出了缠绕在图1中的卷铁芯外部的电抗线圈的内部接线示意图；

图3是图2的等效示意图；

图4是本发明液冷装置的结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种立体卷铁芯可调式电抗器，能够解决现有技术中的电抗器不能在线有载调节所导致的节能节电效果差的问题。本发明提供的立体卷铁芯可调式电抗器包括：立体卷铁芯以及套设在所述立体卷铁芯上的电抗线圈，其中，所述电抗线圈进一步包括：主回路电抗线圈和自耦式抽头调压线圈，其中，所述主回路电抗线圈的第一端与高压线路的输入端相连，且所述主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的输出端相连；所述自耦式抽头调压线圈具有多个抽头，且所述自耦式抽头调压线圈的第一端与所述主回路电抗线圈的第二端相连，所述自耦式抽头调压线圈的第二端由档位转换控制器控制连接接通不同的抽头,以改变所述主回路电抗线圈两端电压。具体地，所述自耦式抽头调压线圈的抽头端连接分别接通三相绕组的同一抽头，以改变所述主回路电抗线圈两端电抗值。例如，所述自耦式抽头调压线圈的抽头端同时连接三相的同一抽头端，也就是三相自耦抽头调压线圈的第1或者2、3、4、5、6个抽头接通以改变和调节自耦线圈匝数，由于改变自耦线圈匝数主回路电抗线圈两端电抗值也随着改变。由此可见，在本发明提供的立体卷铁芯电抗器中，除了设置有主回路电抗线圈之外，还进一步设置有与该主回路电抗线圈并联的自耦式抽头调压线圈。其中，自耦式抽头调压线圈具有多个抽头，档位转换控制器可以根据主回路电抗线圈两端所需的电压范围来控制接通不同的抽头，以实现调节主回路电抗线圈两端电压的功能。本发明中立体卷铁芯电抗器能够在主回路不断电的情况下实现“在线有载”调压功能，因而能够在使用过程中实现很好地节能节电效果。

下面参照附图详细介绍一下本发明提供的立体卷铁芯可调式电抗器。

实施例1：

本发明提供了一种立体卷铁芯可调式电抗器，包括：立体卷铁芯以及套设在所述立体卷铁芯上的电抗线圈，其中，所述电抗线圈进一步包括：主回路电抗线圈和自耦式抽头调压线圈，其中，所述主回路电抗线圈的第一端与高压线路的输入端相连，且所述主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的输出端相连；所述自耦式抽头调压线圈具有多个抽头，且所述自耦式抽头调压线圈的第一端与所述主回路电抗线圈的第二端相连，所述自耦式抽头调压线圈的第二端由档位转换控制器控制连接接通不同的抽头,以改变所述主回路电抗线圈两端电压。

还包括散热装置,所述散热装置为液冷散热装置，所述冷却装置包括一种液冷单芯电线，包括导体和包覆于导体外的绝缘层。导体沿轴向方向内置有冷却管，绝缘层外套设有一外护层，外护层与绝缘层之间形成有外置流道，导体和冷却管上开设有连通在一起的连通孔，冷却管一端弯折后从该连通孔伸至外置流道。液冷电线在工作时，冷却管管孔和外置流道设置有冷却液，冷却液在冷却管管孔、外置流道内流动，通过冷却液循环流动带走热量，从而能够大效率的带走导体通电流时所产生的热量，以提高电线的散热的效果，这也能加大电线的载电流能力。

可选地，所述立体卷铁芯是由三个相同结构的单框卷铁芯对称组成的三相立体卷铁芯。

可选地，主回路电抗线圈进一步包括：第一主回路电抗线圈、第二主回路电抗线圈和第三主回路电抗线圈，且所述自耦式抽头调压线圈进一步包括：第一自耦式抽头调压线圈、第二自耦式抽头调压线圈和第三自耦式抽头调压线圈，其中，所述第一主回路电抗线圈的第一端与高压线路的第一输入端相连，且所述第一主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的第一输出端相连；所述第一自耦式抽头调压线圈的第一端与所述第一主回路电抗线圈的第二端相连；所述第二主回路电抗线圈的第一端与高压线路的第二输入端相连，且所述第二主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的第二输出端相连；所述第二自耦式抽头调压线圈的第一端与所述第二主回路电抗线圈的第二端相连；所述第三主回路电抗线圈的第一端与高压线路的第三输入端相连，且所述第三主回路电抗线圈的第二端与所述高压线路的第三输出端相连；所述第三自耦式抽头调压线圈的第一端与所述第三主回路电抗线圈的第二端相连。

可选地，所述第一主回路电抗线圈和所述第一自耦式抽头调压线圈绕制在第一单框卷铁芯上，所述第二主回路电抗线圈和所述第二自耦式抽头调压线圈绕制在第二单框卷铁芯上，所述第三主回路电抗线圈和所述第三自耦式抽头调压线圈绕制在第三单框卷铁芯上。

可选地，所述立体卷铁芯的横截面非等边六边形。

可选地，所述横截面的截面填充系数为0.9。

可选地，所述档位转换控制器为三相接触器。

可选地，所述非等边六边形呈中心对称。

可选地，所述铁芯为可替换式。

可选地，所述液冷散热装置的冷却液可根据需要更换。

图1示出了该立体卷铁芯电抗器的内部铁心结构示意图。如图1所示，该立体卷铁芯电抗器内部铁心结构由三个单框卷铁芯组合组成。

其中，三个单框卷铁芯结构相同且对称布置，因而整个立体卷铁芯具有三相对称的立体结构。其中，每个单框卷铁芯分为对称的两个半部。整个立体卷铁芯电抗器中的三个卷铁芯呈等边三角形立体排列。由于采用这种结构制作的立体卷铁芯电抗器的三个磁路完全对称，因而三个磁路的长度也完全相同，所以，三相磁场平衡度很好，从而能够减小阻抗偏差，使得电抗器不会产生谐波。另外，由于三个单框卷铁芯结构相同并对称布置，因而铁芯与铁芯之间的角度及间距稳定，从而能够保证系统的磁路稳定。通过图1所示的结构设置方式，能够解决现有技术中的电抗器由于系统磁路不对称而容易造成阻抗偏差过大的缺陷。

图2示出了缠绕在图1卷铁芯外部的电抗线圈的内部接线示意图。图3为图2的等效示意图。参照图2及图3所示，缠绕在卷铁芯外部的电抗线圈进一步包括：分别串联在高压线路的a相线、b相线和c相线中的三相主回路电抗线圈lt、ls和lr，以及分别与三相主回路电抗线圈lt、ls和lr相连的自耦式抽头调压线圈xt、xs和xr。

具体地，主回路电抗线圈lt的第一端与a相线高压线路的输入端相连，其第二端与a相线高压线路的输出端相连；自耦式抽头调压线圈xt具有多个抽头，该调压线圈xt的第一端与主回路电抗线圈lt的第二端(即a相线高压线路的输出端)相连，并且，该调压线圈xt的第二端由档位转换控制器k控制连接接通不同的抽头,以改变所述主回路电抗线圈lt两端电压。类似的，主回路电抗线圈ls的第一端与b相线高压线路的输入端相连，其第二端与b相线高压线路的输出端相连；自耦式抽头调压线圈xs具有多个抽头，该调压线圈xs的第一端与主回路电抗线圈ls的第二端(即b相线高压线路的输出端)相连，并且，该调压线圈xs的第二端由档位转换控制器k控制连接接通不同的抽头,以改变所述主回路电抗线圈ls两端电压；主回路电抗线圈lr的第一端与c相线高压线路的输入端相连，其第二端与c相线高压线路的输出端相连；自耦式抽头调压线圈xr具有多个抽头，该调压线圈xr的第一端与主回路电抗线圈lr的第二端(即c相线高压线路的输出端)相连，并且，该调压线圈xr的第二端由档位转换控制器k控制连接接通不同的抽头,以改变所述主回路电抗线圈lr两端电压。

下面具体介绍一下上述的自耦式抽头调压线圈xt、xs和xr的调压原理。对于自耦式抽头调压线圈xt、xs和xr来说，每相线圈在不同的匝数上分别具有不同的调压线圈抽头n1、n2、n3、n4、n5和n6。档位转换控制器k根据主回路电抗线圈lt、ls和lr上所需要输出的不同电抗值，来控制并接通三相调压线圈xt、xs和xr上对应不同匝数的调压线圈抽头n1、n2、n3、n4、n5或n6。随着自耦式抽头调压线圈的匝数改变，能够改变主回路电抗线圈上输出的电抗值，从而达到改变输出电压的目的。其中，档位转换控制器k可以通过控制接通三相接触器来实现。

上述的三相主回路电抗线圈lt、ls和lr，三相自耦式抽头调压线圈xt、xs和xr，分别绕制在变压器三相不同铁芯上；电抗线圈lt和调压线圈xt绕制在该变压器a相铁芯上，电抗线圈ls和调压线圈xs绕制在该变压器b相铁芯上,电抗线圈lr和调压线圈xr绕制在该变压器c相铁芯上。

综上所述，在本发明提供的立体卷铁芯可调式电抗器中，在主回路电抗线圈上同时并联一组辅助可调整的自耦式抽头调压线圈，通过调整接通自耦式抽头调压线圈的抽头，感应到主回路电抗线圈两端电抗值改变，这样只要调整辅助回路的自耦式抽头调压线圈的抽头，就可以达到主回路不断电，在线有载调节功能。其中，主回路电抗线圈串联在高压线路中，起到滤除谐波降低电压的作用；自耦式抽头调压线圈与主回路电抗线圈并联，由转换开关控制接通不同的抽头改变主回路电抗线圈两端的电抗值，起到在保证主回路不断电的情况下，用小电流就可以控制主回路较大的电流的目的。

本发明中的立体卷铁芯可调式电抗器能够广泛应用于高低压电网中的降压稳压节能设备、风电、智能电网和电力电子行业，能够解决当前输配线路中使用的电抗器自身损耗高、不可在线带载调整的问题。

实施例2：

本实施例与之前的不同之处在于，提供了一种电抗器的液冷方案，请参阅图4，为本发明的液冷单芯电线包括导体1和包覆于导体1外的绝缘层(图中未示)。导体1沿轴向方向内置有冷却管2，绝缘层外套设有一外护层3，外护层3与绝缘层之间形成有外置流道4，导体1和冷却管2上开设有连通在一起的连通孔，冷却管2一端弯折后从该连通孔伸至外置流道4。液冷电线在工作时，冷却管管孔和外置流道4设置有冷却液，冷却液在冷却管2管孔、外置流道4内流动。

本发明还提供一种液冷电缆，该液体电缆包括至少两上述的液冷单芯电线。本发明液冷单芯电线在导体1内外分别形成冷却管管孔和外置流道4，冷却管管孔和外置流道4设置有冷却液，冷却液在冷却管管孔、外置流道4内流动，通过冷却液循环流动带走热量，从而能够大效率的带走导体1通电流时所产生的热量，以提高电线的散热的效果，这也能加大电线的载电流能力。本技术方案的电线可以应用于各种大功率通电设备或连接器上。

最优的是，本实施例的冷却液为可替换式，并且，在本发明电抗器下方安装风冷装置与监控装置，所述风冷装置可以是一个排风扇，由下而上吹风，当监控装置检测液冷装置已经达到最高温，对本装置冷却效果无效的时候，可以启动风冷装置，对本发明进行风冷散热。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。