本发明属于电气设备制造领域，具体涉及一种紧耦合分裂电抗器的结构设计。
背景技术：
目前，中国电力系统中，电网的短路电流水平逐年升高，部分地区的短路电流已超过断路器所具备的短路电流的开断能力，而紧耦合分裂电抗器应用在发电机出口断路器电气线路中，能够起到自动均流/限流的作用，从而保证断路器的开断故障电流时的安全性和可靠性。
在正常工况下，流入紧耦合分裂电抗器两个耦合线圈的电流相等，电抗器整体呈现高耦合状态，整体只有漏阻抗，且阻抗值很小，在电抗器上所产生的压降可以忽略不计，同时呈现低损耗状态；当并联的两个断路器灭弧室动作不一致或灭弧性能有差异而不能同时开断时,先开断的断路器中电流过零熄弧后，紧耦合分裂电抗器呈现单臂运行状态，单臂电抗能够有效地限制通过另一个断路器的电流，从而保证后开断的断路器成功开断短路电流。
为了保证紧耦合分裂电抗器的高耦合度，两个耦合线圈共同绕制在一个电抗器中，即电抗器两臂线圈为同轴绕制，因此需要保证两个单臂线圈的电气绝缘。
现有技术中关于紧耦合电抗器的设计有很多，如申请日为2016年12月13日、申请号为201621365877.1、名称为“一种紧耦合超导限流电抗器”的中国专利文件，该专利文件对紧耦合电抗器设计进行分析，但仅对铁芯式紧耦合电抗器设计进行分析，且未考虑铁芯电抗器发热漏磁等方面的缺陷；申请日为2009年10月29日、申请号为200910208943.2、名称为“基于紧耦合空心电抗器的并联型断路器”的中国专利文件，该专利文件主要对紧耦合空心电抗器在并联断路器中的应用进行设计，而对于紧耦合空心电抗器的设计也仅提出了设计思想，对于紧耦合电抗器各个结构未提出具体的设计理念。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种紧耦合分裂电抗器的结构，它具有体积小，高可靠等优点，且紧耦合分裂电抗器双臂运行时，只呈现漏抗状态，因高耦合性，漏抗很小，因此该类型电抗器还具有低功耗的优点。
为实现上述发明目的，本发明具体采用以下技术方案。
一种紧耦合分裂电抗器结构，包括上吊架、下吊架、线圈绕组结构和线圈包封绝缘结构；其特征在于：
所述线圈包封绝缘结构包括2个及以上的线圈包封层，所有线圈包封层呈同心圆结构，每一线圈包封层包括构成一对耦合线圈的一顺时针绕组和一逆时针绕组，顺时针绕组和逆时针绕组均采用导线包膜以及两绕组导线间添加层间绝缘材料的方式实现层间和匝间绝缘；
线圈包封绝缘结构为环氧玻璃纱和网格布共同缠绕而成，其中网格布分别铺设在线圈的最内层包封及最外层包封处，各层包封结构的环氧玻璃纱采用平包和花包交错绕制的方式，相邻包封层之间设置多个通风条；
上吊架和下吊架分别设置在线圈包封绝缘结构的上部和下部；将所述线圈绕组结构中引出的出线头通过紧固件与上下吊架电气连接；
在紧耦合分裂电抗器施工时，通过绑扎带将上、下吊架和线圈包封绝缘结构及线圈绕组结构固定为一个整体。
在上述技术方案中，线圈绕组采用导线包膜的方式实现匝间绝缘，每个包封外绝缘为环氧玻璃纱和网格布共同缠绕而成，每一个线圈包封内可以只设置一线圈绕组，相邻包封内的线圈绕组绕向相反；每一个线圈包封内也可以设置两个线圈绕组，这两个绕组绕向相反。
本发明进一步包括以下优选方案：
上吊架和下吊架中的其中一个吊架为电气分离式结构，另一个吊架为电气分离式结构或一体式结构；
两种结构的吊架均由开口环、环氧筒、紧固螺栓及吊臂组成，电气分离式结构吊架的开口环为两个对称的圆弧结构，电气分离式结构的吊架通过紧固螺栓将两个对称的开口环紧固在环氧筒的外周壁上，分别在两个对称开口环上焊接吊臂；两对称开口环紧固在环氧筒外周壁上时各吊臂均匀分布；
一体式结构吊架的开口环为一个开口圆环结构，并通过紧固螺栓将该开口圆环结构紧固在环氧筒的外周壁上，在该开口圆环结构按照等分位置均匀分布焊接吊臂。
环氧筒为两个单臂吊架的中间固定结构，环氧筒外径小于线圈包封绝缘结构中最内一层内径，高度与吊臂宽度相同。
电气分离式结构吊架的两开口环的圆弧内径与环氧筒的外径相同，两开口环间距大于紧耦合分裂电抗器的最小放电间距。
在电气分离式结构吊架的两个对称开口环分别焊接一个长吊臂，其余短吊臂按照等分位置均匀分布焊接在两个对称开口环上；然后将两个对称开口环用螺栓紧固在环氧筒的外周壁上；
在一体式结构吊架的开口圆环结构按照等分位置均匀分布焊接短吊臂。
从线圈包封绝缘结构中引出的出线头采用铜鼻子压接，然后将铜鼻子用紧固件分别固定到上下吊架上。
所述线圈导线、吊臂及开口环材料为铝合金或铜材质。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
一、本发明提供的一种紧耦合分裂电抗器的特殊结构型式，该电抗器的两个耦合绕组结构能有效实现紧耦合分裂电抗器在并联断路器装置中的均流效果，在保证电抗器的运行受力稳定性能的同时，又能增强断路器的电气性能的可靠性。
二、本发明提供的紧耦合分裂电抗器的特殊吊架结构，以开口环及环氧筒形式固定的吊架结构，既能保证紧耦合电抗器两个反向绕组分别通流，又能保证电抗器的电气安全距离，同时又能保证紧耦合分裂电抗器承受短路电流产生的较大的电动力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍：
图1为本发明紧耦合分裂电抗器结构示意图；
图2为线圈绕组结构及包封绝缘结构俯视剖面图；
图3为线圈绕组结构中的逆时针绕组和顺时针绕组示意图；
图4为分离式吊架结构示意图；
图5为一体式吊架结构示意图；
图6为紧耦合分裂电抗器出线头与吊臂连接示意图。
在本申请中，附图标记的含义如下：1、4为导线层，2为空气，3为通风条，5为包封层，6为环氧筒，7为分离式吊架开口环，8为短吊臂，9为长吊臂，10为紧固件，11为一体式吊架开口环，12为铜鼻子紧固件，13为线圈吊臂，14为铜鼻子，15为绕组铜导线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明实施例紧耦合分裂电抗器线圈的整体结构，由上下吊架和导线层及包封层组成。在线圈施工时，通过绑扎带将上、下吊架和线圈固定为一个整体。
如图2所示，为线圈包封层结构，根据不同参数要求，可以设计不同层数的包封。示例中对两个包封层的线圈进行描述，导线层1和导线层4分别包括一层正绕和一层反绕的导线，其中导线层1和导线层4的内层导线共同作为一个线圈的导线层，外层导线共同作为另一个线圈的导线层。为了保护导线及导线绝缘膜，在两个导线层的内外分别用玻璃纱等进行包封绕制。两个包封层之间用通风条3隔开，保证线圈的通风散热。两包封层之间与通风条两两之间为空气介质2。图2中所示每个包封内的两层导线分别作为紧耦合分裂电抗器的两单臂线圈的导线层。
在本发明另一个实施例中，每一个线圈包封内可以只设置一个线圈绕组，线圈绕组采用导线包膜的方式实现匝间绝缘，每个包封外绝缘为环氧玻璃纱和网格布共同缠绕而成，其中网格布分别铺设在线圈的最内层包封及最外层包封处，各层包封结构的环氧玻璃纱采用平包和花包交错绕制的方式；相邻包封内的线圈绕组绕向相反，且相邻包封层之间设置多个通风条。
如图3所示，为线圈内每个包封层的两层导线的绕制方向，分别为顺时针方向和逆时针方向，当通相同方向电流时，可以通过磁通之间的相互抵消，达到低漏抗的效果。
如图4、5所示，为线圈的吊架结构，图4为分离式吊架结构，图5为一体式吊架结构。在线圈绕制时，可根据实际设计要求设置其中一个吊架为分离式吊架结构，另一个吊架设置为分离式吊架结构或一体式吊架结构。该类型吊架结构包括环氧筒6、分离式吊架开口环7(或一体式吊架开口环11)、短吊臂8、长吊臂9、紧固件10等组合为一体。
如图6所示，为紧耦合分裂电抗器出线头与吊臂连接示意图。当线圈导线材质采用铜材质时，绕组出线头处采用用铜鼻子将导线头和吊臂进行电气连接的方式实现线圈通流，将绕组铜导线15塞到铜鼻子14中，并对铜鼻子14进行压接，压接完成后对出线头处进行浇焊增加出线头处的连接强度，然后将铜鼻子14用铜鼻子紧固件12紧固在吊臂上。
以上为详细介绍紧耦合分裂电抗器的结构设计原理。所有的包封层均共用一个同心轴，同轴放置，且根据电流均流作用及导线尺寸对每层导线设置不同的匝数，从而保证每个导线层电感基本相同，最终达到高耦合系数的目的。本发明实施例是紧耦合分裂电抗器每个包封层有两层导线的线圈，且其中的两层导线绕向相反，每两个包封之间用通风条隔开。本发明实施也可应用与每个包封层有一层导线，每两个包封之间导线绕向相反，每两个包封之间用通风条隔开用于通风散热；根据设计原则的需要也可应用于其他数量吊臂的结构。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。