Индукционное устройство

Стержень (1) сердечника с зазорами для шунтирующего реактора, содержащий множество элементов (2) сердечника, уложенных в стопку, и множество прокладок (17), размещенных в зазоре между соседними элементами (2) сердечника. Прокладки (17) размещены в, по меньшей мере, двух плотно заполненных ими областях (20), при этом плотно заполненные области разделены зоной (21) без прокладок.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к индукционному устройству, такому, как шунтирующий реактор, который предназначен для обеспечения мощности порядка нескольких десятков МВА и который должен использоваться вместе с высоковольтными системами электропередач или распределительными системами с напряжением выше 1 кВ. Полезная модель, в частности, применима к шунтирующему реактору для использования в энергосистеме, в том числе для компенсации емкостного сопротивления протяженных линий электропередачи, которое обычно составляют высоковольтные линии электропередачи или протяженные кабельные системы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В общем, функция шунтирующего реактора состоит в обеспечении требуемой индуктивной компенсации, необходимой для управления напряжением или обеспечения стабильности в высоковольтных линиях электропередачи или кабельных сетях. Главными особенностями шунтирующего реактора является поддержка и управление высоким напряжением, а также обеспечение постоянной индуктивности в диапазоне действующей индукции. Одновременно шунтирующие реакторы должны обладать небольшими размерами и весом, низкими потерями и достаточной прочностью конструкции.

Обычно шунтирующий реактор содержит магнитный сердечник, состоящий из одного или более плеч сердечника, также называемых стержнями сердечника, соединенных ярмами, которые вместе формируют одну или более раму сердечника для каждой фазы. Далее шунтирующий реактор выполнен таким образом, что вокруг упомянутого стержня сердечника расположена обмотка. Также хорошо известно, что шунтирующие реакторы построены аналогично силовым трансформаторам с сердечником, поскольку в обоих устройствах в части ярма сердечника используется высокопроницаемая, обладающая малыми потерями, текстурированная электротехническая сталь. Однако у них есть заметные отличия, заключающиеся в том, что шунтирующие реакторы сконструированы для обеспечения постоянной индуктивности в рабочем диапазоне индукции. В обычных высоковольтных шунтирующих реакторах это достигается при помощи множества больших воздушных зазоров в плече сердечника, также называемом стержнем сердечника, который представляет собой часть сердечника реактора. Упомянутые стержни сердечника изготовлены из пакетов, также называемых частями сердечника, из магнитного материала, такого как полоски электротехнической стали. Стержни сердечника выполнены в виде сегментов сердечника, чередующихся с керамическими прокладками, что обеспечивает требуемый воздушный зазор. Упомянутые сегменты сердечника отделены друг от друга, по меньшей мере, одним из упомянутых зазоров сердечника, и упомянутые прокладки соединены с упомянутыми сегментами сердечника полимером, таким как эпоксидная смола, для формирования цилиндрических элементов сердечника. Далее, упомянутые прокладки обычно изготовляют из керамического материала, такого как стеатит, или из других подходящих материалов, таких как оксид алюминия. Упомянутые сегменты сердечника изготовлены из множества радиальных листов высококачественной стали, уложенных слоями и соединенных так, чтобы сформировать массивные элементы сердечника. Далее, упомянутые сегменты сердечника уложены в стопку и соединены полимером, таким как эпоксидная смола, для формирования стержня сердечника с высоким модулем упругости.

Упомянутый сердечник помещен в резервуар, содержащий опорную плиту резервуара и стенки резервуара, вместе с основанием поддерживающие резервуар. Также хорошо известно, что индукционные устройства, такие как шунтирующие реакторы, погружают в охлаждающую среду, такую как масло.

В настоящее время керамические прокладки имеют цилиндрическую форму, и ими обычно заполняют зазоры сердечника в соотношении приблизительно от 50 до 60%. Проблема, возникающая при заполнении в соотношении от 50 до 60%, состоит в том, что жесткость стержня сердечника при этом недостаточна для всех видов применения. Жесткость стержня сердечника должна быть максимальной, если реактор используется в районах, где он может подвергнуться воздействию сейсмической активности, например во время землетрясений. Для транспортировки больших реакторов также могут быть повышены требования жесткости, а также постоянное увеличение напряжения и тока могут потребовать большей жесткости стержней сердечника.

В теории максимальное заполнение цилиндрических прокладок составляет 78%, и этого может быть недостаточно для некоторых видов применения.

В патенте JP 58128709 раскрыта прокладка стержня сердечника в форме диска, имеющего диаметр, соответствующий диаметру элементов сердечника. Диск прокладки состоит из пропитанного смолой волокна, и использование прокладок этого типа направлено на упрощение сборки стержня сердечника шунтирующего реактора. Проблема с использованием большого диска в качестве прокладки состоит в том, что трудно достигнуть идеального совмещения соединительных поверхностей диска и элементов сердечника. Также затруднена обработка целых дисков во время производства.

Известными способами охлаждения индукционных устройств, таких как трансформаторы или реакторы, являются естественное масляное охлаждение или принудительное масляное охлаждение.

ЦЕЛЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

В настоящей полезной модели представлено индукционное устройство с улучшенной долгосрочной механической прочностью и стабильностью эмиссии, а также зазором сердечника, которое легко монтировать.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Цель полезной модели достигается индукционным устройством согласно пункту 1 формулы полезной модели. Устройство характеризуется тем, что, по меньшей мере, в одном из зазоров сердечника прокладки расположены в двух, по меньшей мере, плотно заполненных областях, образуя каналы для охлаждающей жидкости между областями.

Преимущество такой компоновки состоит в том, что при размещении прокладок, по меньшей мере, в двух плотно заполненных областях достигается увеличение жесткости стержня сердечника, и, таким образом, масло может поступать в реактор, в зону между плотно заполненными областями и охлаждать реактор. Увеличенная жесткость стержня сердечника повышает долгосрочную механическую прочность и устойчивость, отвечает более строгим сейсмическим требованиям, содействует более безопасной транспортировке, а также работе в условиях нагрузки с высокой электрической мощностью.

Прокладки расположены так, что их верхняя и нижняя торцевые стороны соприкасаются с элементами 2 сердечника и боковыми поверхностями. Когда говорят, что прокладки скомпонованы плотно заполненными в области, подразумевается, что прокладки расположены так, что боковые стороны соседних прокладок в этой области предпочтительно находятся в контакте с друг с другом или на очень близком расстоянии друг от друга. Заполнение прокладок в плотно заполненных областях составляет от 100% до 85%, и между плотно заполненными областями заполнение прокладок составляет 0%.

Охлаждающая среда в реакторе, обычно являющаяся маслом, протекает между плотно заполненными областями, поддерживая температуру сегментов сердечника в рамах приемлемого уровня.

Изготовление устройства с множеством меньших прокладок и обращение с ним проще по сравнению с твердым большим диском по патенту JP 58128709.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления индукционное устройство представляет собой шунтирующий реактор.

В соответствии с вариантом осуществления, прокладки в плотно заполненных областях могут иметь любую форму; шестиугольные прокладки, кубические прокладки, треугольные прокладки, ромбоидальные прокладки или даже прокладки, выполненные в двух или более формах, например восьмиугольные прокладки и кубические прокладки, чтобы создать плотное заполнение.

Дополнительные особенности и преимущества настоящей полезной модели представлены в следующем подробном описании предпочтительного варианта осуществления индукционного устройства в соответствии с полезной моделью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие особенности и преимущества настоящей полезной модели будут более очевидными для специалиста в данной области техники из следующего подробного описания в совокупности с приложенными чертежами, на которых:

на фиг.1 показана типичная рама сердечника шунтирующего реактора известного уровня техники со стержнем сердечника с зазорами, установленным между двумя ярмами и двумя боковыми стержнями, как известно в уровне техники.

На фиг.2 показан цилиндрический элемент сердечника шунтирующего реактора известного уровня техники с керамическими прокладками, наклеенными на одну поверхность элемента сердечника и заполненными, как известно в уровне техники.

На фиг.3 показан зазор сердечника с четырьмя областями, плотно заполненными шестиугольными прокладками.

На фиг.4а-е показаны альтернативные формы плотно заполненных прокладок.

На фиг.5 показан вариант осуществления с использованием прокладок другой формы на кромке области плотно заполненных прокладок.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

В раме 14 сердечника на фиг.1 шунтирующего реактора известного уровня техники стержень 1 сердечника, с зазорами расположен между двумя ярмами 15 и двумя боковыми стержнями 16. Стержень 1 сердечника содержит ряд элементов 2 сердечника, уложенных в стопку. Элементы 2 сердечника разделены большим количеством керамических прокладок 17 цилиндрической формы, установленных в каждом зазоре между соседними элементами 2 сердечника. Магнитная связь сердечника между ярмами 15 и стержнем 1 сердечника осуществляется через так называемые пластины 18, установленные поперечно потоку. Элементы 2 сердечника содержат радиальные слои листов 19 из стали для сердечника согласно фиг.2, при этом многослойные блоки формованы в эпоксидной смоле для формирования цельных частей.

Керамические прокладки 17 наклеивают на одну сторону элементов 2 сердечника перед укладкой элементов 2 сердечника в стопку.

На фиг.3 показан зазор сердечника с четырьмя плотно заполненными шестиугольными прокладками 17 областями 20 на элементе 2 сердечника. Пространство между этими четырьмя областями образует каналы 21, по которым может протекать охлаждающая среда, обычно масло. Заполнение прокладок в плотно заполненных областях 20 составляет от 100% до 85% и между плотно заполненными областями заполнение прокладок составляет 0%.

Увеличенная жесткость стержня 5 сердечника достигается путем размещения упомянутых прокладок 17 в плотно заполненных областях сердечника.

На фиг.4 показан предпочтительный вариант осуществления некоторых других форм прокладок для плотно заполненных областей сердечника:

a) кубические прокладки

b) треугольные прокладки

c) ромбоидальные прокладки

d, e) прокладки с двумя или большим числом разных форм, например

d) восьмиугольные прокладки 40 и кубические прокладки 41 образуют плотное заполнение или

e) шестиугольные прокладки 30 с концевыми деталями 31 для заполнения пространства до кромки элемента 2 сердечника.

На фиг.5 показан предпочтительный вариант осуществления при использовании прокладок с различной формой на кромке плотно заполненной области. Прокладки 50 в этой области выполнены шестиугольными, а на кромке области прокладки имеют другую форму 51 (половину шестиугольника), чтобы сделать гладким масляный канал 52 между плотно заполненными областями для охлаждения реактора.

Можно легко представить прокладки с различной формой или формами поперечного сечения, что обеспечивает возможность плотного заполнения прокладок в областях зазора сердечника.

Объем согласно полезной модели не должен быть ограничен представленными вариантами предпочтительного осуществления, но также содержит варианты осуществления, очевидные для специалиста в данной области техники.

1. Стержень (1) сердечника с зазорами для шунтирующего реактора, заполненного маслом, содержащий:

множество элементов (2) сердечника, уложенных в стопку, и

множество прокладок (17), расположенных в зазоре между соседними элементами (2) сердечника,

отличающийся тем, что прокладки (17) расположены в, по меньшей мере, двух плотно заполненных ими областях (20), при этом плотно заполненные области разделены областью (21) без прокладок.

2. Стержень (1) сердечника по п.1, в плотно заполненных областях (20) которого в направлении поперечного сечения заполнение прокладок составляет от 100 до 85%.

3. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют шестиугольное поперечное сечение.

4. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют квадратное поперечное сечение.

5. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют прямоугольное поперечное сечение.

6. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют ромбоидальное поперечное сечение.

7. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) имеют треугольное поперечное сечение.

8. Стержень (1) сердечника по п.1, в котором прокладки (17) содержат прокладки с, по меньшей мере, двумя различными формами поперечного сечения.

9. Стержень (1) сердечника по п.8, в котором прокладки (17) содержат прокладки с восьмиугольным поперечным сечением и квадратным поперечным сечением.

10. Стержень (1) сердечника по п.8, в котором прокладки (17) содержат прокладки с шестиугольным поперечным сечением (30) и прокладки такой формы, которая заполняет остальную часть зазора (31) до кромки секции (2) сердечника.

11. Стержень (1) сердечника по п.8, в котором прокладки (17) содержат прокладки с шестиугольным поперечным сечением (50) и прокладки с формой (51) половины шестиугольника, что делает гладкими грани плотно заполненных областей (20), а также делает гладким масляный канал (52) между плотно заполненными областями.