一种箔式绕组电磁线圈的空心水冷电抗器的制作方法

本技术涉及一种空心水冷电抗器（含各种电抗器，变压器等），尤其是指一种箔式绕组电磁线圈的空心水冷电抗器；该种箔式绕组电磁线圈的空心水冷电抗器可以进一步提高空心水冷电抗器线圈抵抗瞬间大电流的性能；属于电抗器制作。

背景技术：

1、空心电抗器是电力系统中用于限制短路电流、无功补偿和移相等的电感性高压电器，磁通经空气形成回路，故称空心式电抗器。空心电抗器主要分空心串联电抗器、空心滤波电抗器、空心并联电抗器、空心限流电抗器、空心分裂电抗器、空心起动电抗器等，常用于无功补偿、滤除谐波、限流等场合。其中，在直流输配电领域，为了限制晶闸管开通时的电流上升率和瞬态陡坡冲击电压，同时为了与阻尼电路配合，改善串联连接的晶闸管间的电压不均匀分布，减少在干扰和正常换相时非周期触发的应力和前沿冲击电压时的应力，需要在回路中串联水冷结构的空心阳极电抗器。它有一个故障状态下的工况是在系统短路故障时会出现一个非常大的短路电流，这个短路电流大小可达几百千安，电磁力将达到几百上千千牛；其瞬间释放的能量能使产品像炸弹一样爆炸，爆炸产生的冲击波和碎片会导致设备内其它元件损坏，从而造成整个系统故障。

2、发明人在实际应用过程中发现之所以会产生这种问题主要与这种的空心阳极电抗器的制作方法有很大的关系，这种水冷结构的空心阳极电抗器在制作盘绕式空心水冷电抗器线圈时，大多是通过绕线机进行绕制，而且普遍都是将在线圈的出现部分焊接一个出线母排；但由于是盘绕，也就是一层一层的盘绕形成空心水冷电抗器线圈，在最里面和最外面都有一个出线母排，这些出线母排焊接在线圈的端口上时，会导致整个线圈在盘绕时出现线圈的偏心，而这种偏心会导致线圈导线上作用着洛伦兹力不均匀，从而引起洛伦兹力引起的电动力不均匀，出现应力集中的现象，这样就会导致整个电抗器冲击力增大，在抵抗瞬变大电流冲击的过程中，空心水冷电抗器中会流过较大的电流，导致电动力剧增 ，达到一定程度就会引起电抗器发生炸裂的故障。因此如何绕制因此很有必要对此加以改进。

3、通过查询检索为发现相同的技术报道，只有相关领域的技术文献，最为接近的由以下几篇：

4、1、专利号为cn201310127220.6，名称为“一种空心水冷电抗器的线圈绕制结构”，申请人为：苏州腾冉电气设备有限公司的发明专利，该专利公开了一种空心水冷电抗器的线圈绕制结构，包括两个相对固定放置的绝缘端板、直角狗骨、工字条狗骨、定位板和方轴；绝缘端板中心处开有多个直角型腔和工字条型腔；直角狗骨和工字条狗骨分别位于直角型腔和工字条型腔内；绝缘端板的直角型腔和工字条型腔上还固定连接有定位板；绝缘端板之间设有方轴；方轴分别穿出绝缘端板和定位板；定位板呈“工”字型；绝缘端板通过螺钉与定位板紧固相连。

5、2、专利号为cn200810094656.9，名称为“一种电抗器的线圈结构”，申请人为：特变电工股份有限公司;国家电网公司的发明专利，该专利申请公开了一种电抗器的线圈结构，所述电抗器包括两个或两个以上独立的电抗器器身，各电抗器器身内部的线圈联接在一起，所述联接可以是串联或者并联联接。当电抗器采用双器身结构时，两器身内部的线圈通过串联联接可以是第一器身中的线圈即第一线圈的一端为进线端，第一线圈的另一端与第二器身中的线圈即第二线圈的一端连接，第二线圈的另一端为出线端，形成串联联接各电抗器器身内部的线圈联接在一起。各器身内部的线圈联接在一起可以通过串联联接，也可以通过并联联接。即各线圈的连接方式可以为串联，也可以为并联。

6、3、专利号为cn202022947429.5，名称为“一种超高压空心水冷电抗器的线圈”，申请人为：顺特电气设备有限公司的实用新型专利申请，该专利申请公开了一种超高压空心水冷电抗器的线圈，包括：绕组、绝缘层以及至少两个接线端子构件。所述绕组采用内屏蔽式绕组结构，所述绕组包括若干饼式线圈，所述绕组的两端设置有端绝缘，每个所述饼式线圈之间设置有段间绝缘，所述绝缘层将所述绕组包裹，至少两个所述接线端子构件连接在所述绕组外圈侧面且从所述绕组的外圈穿过所述绝缘层伸向所述绕组外侧，且固定在支撑板上。

7、上述这些专利虽然都涉及到了空心水冷电抗器，也对某些技术问题进行了改进，但是这些专利技术均未涉及到如何抵抗瞬间大电流的冲击，防止电抗器线圈炸裂的问题，这样前面所述的问题仍然存在，所以很有必要对此加以改进。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是，针对现在的空心水冷电抗器线圈不利于有效抵抗瞬间大电流的冲击，防止电抗器线圈炸裂的问题，提供一种空心水冷电抗器；该种空心水冷电抗器能有效抵抗瞬间大电流的冲击，防止电抗器线圈炸裂。

2、本实用新型主要通过以下技术方案实现的：一种箔式绕组电磁线圈的空心水冷电抗器，空心水冷电抗器包括壳体和电抗器本体，电抗器本体安装在壳体内，所述的电抗器本体为空心水冷电抗器，空心水空心水冷电抗器的线圈由泊式铜带盘绕绕制，空心水冷电抗器的线圈截面为螺旋线结构，中间为空心；空心水冷电抗器的线圈固定在金属圈内，再通过金属圈固定在壳体的固定基座上。

3、进一步地，所述电抗器本体为二个，平行组合排列在壳体内，二个电抗器本体的固定基座分别设置在壳体内部中间相对的两面位置上，金属圈通过紧固螺钉以斜向方式固定在固定基座上，形成二个电抗器本体在壳体内的斜向对称布置结构。

4、进一步地，所述的金属圈为不锈钢圆筒，不锈钢圆筒包裹在线圈外周，线圈外周和不锈钢圆筒之间的空隙采用硬性材料进行填充，由不锈钢圆筒来抵抗瞬间大电流产生的洛伦兹力，使线圈不发生形变。

5、进一步地，所述的不锈钢圆筒为开口状的圆筒，在开口处两边焊接不锈钢固定板，不锈钢固定板上预置螺栓孔，空心水冷电抗器装配时通过紧固不锈钢螺栓使不锈钢圆筒产生收缩从而箍紧线圈。

6、进一步地，所述的空心水冷电抗器的线圈的进线和出线端均通过弧线引出线接头连接，使得线圈整体形状更接近圆形，以便瞬间大电流下线圈各部分受到的洛伦兹力在径向分布均匀。

7、进一步地，所述使得线圈整体形状更接近圆形是将线圈出线排的线圈内部结构为弧形，首排内嵌固定在线圈模心上，尾排先定位，最后固定在电抗器的壳体上；同时在线圈内部的微小间隙处采用多段弧形垫板连续垫紧线圈内部的空隙；在和不锈钢圆筒装配时线圈外周和不锈钢圆筒之间的空隙也采用同样的材料垫紧线圈外周和不锈钢圆筒之间的空隙。

8、进一步地，所述的弧线引出线接头为空心水冷电抗器线圈出线排的线圈内部段的截面设置为弧形，空心水冷电抗器线圈首排内嵌固定在线圈模心上，使得线圈首排的上表面成为弧形，消除线圈首排上表面突出影响线圈圆形绕制，从而在于线圈首排相邻的线圈盘绕时，会更为接近圆形，使得所盘绕绕制出来的线圈接近圆形。

9、进一步地，所述的弧线引出线接头为将空心水冷电抗器线圈出线排与空心水冷电抗器线圈连接的部分分为两部分；一部分为弧线形截面，所述的弧线与插入到线圈内面，并将出线排插入部分与线圈首排相连接的部分开槽，让线圈首排卡在出线排开槽处，再通过焊接连接，使得出现排与线圈首排形成弧线连接，更为有利于整个线圈盘绕时成为圆形。

10、进一步地，所述的壳体内整体灌封弹性导热胶，该弹性导热胶起缓冲作用，可以抵御线圈在洛伦兹力下的轻微变形。

11、进一步地，所述的线圈的出线排由水冷散热，且线圈本体通过高导热材料传热到产品表面进行散热；所述水冷散热是在线圈出线排表面贴水冷散热板，使线圈的热量通过传导的方式传递到水冷散热板上由水带走。

12、本实用新型的有益效果：

13、本实用新型利用箔式绕组电磁线圈的组合，且通过改变出线排的结构，能成倍的减少线圈洛伦兹力的大小，然后用设计近似圆形的线圈可以使线圈在径向上的洛伦兹力均匀，然后通过特殊结构的不锈钢圆筒来抵抗洛伦兹力，然后利用柔软材料进行填充来吸收洛伦兹力使线圈及结构件产生的微小形变。同时高导热的柔性材料和出线排表面贴水冷散热器能保证产品正常工作时发热控制在指标范围内。