[發(fā)明專利]高壓變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280067501.0
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN104081480A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設計）人: M.哈貝特;U.德羅費尼克
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H01F27/08
• 分類號: H01F27/08;H01F27/245
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 何欣亭;劉春元

本發(fā)明涉及高壓變換器，其包括由非晶帶狀材料圍繞至少一個內(nèi)空心（inner?hollow）纏繞的至少一個變換器芯，其中，由纏繞的帶狀材料的邊緣形成兩個相對的層疊前面?zhèn)龋╢ront?side），并且其中，形成至少兩個相對的芯柱區(qū)（limb?area）和上軛區(qū)及下軛區(qū)（yoke?area），其中，至少一個空心圓筒變換器線圈圍繞至少一個變換器芯的芯柱區(qū)布置。

已知用于功率傳輸?shù)母邏鹤儞Q器的額定電壓等級例如為10kV、60kV、110kV或者以上，而額定功率量例如為1MVA、10MVA甚至100MVA。用于這種變換器的變換器芯典型地基于堆疊金屬片。由于在這種變換器芯的操作期間永磁體重新取向，會產(chǎn)生磁損耗，這還會對變換器芯帶來加熱效果。堆疊金屬片的標準變換器芯能在高達幾百℃的溫度下操作，而在這種情況下例如180℃-200℃的所屬線圈的耐熱性對于整個變換器而言是限制溫度因子。

還已知由非晶材料制成的變換器芯與標準變換器芯相比，會提供減小的芯損耗。非晶材料典型可作為耐火帶狀材料得到，對任何機械應力極敏感。因此，非晶變換器芯需要由這種帶狀材料纏繞，而這種帶的寬度能是例如30cm的量，而需要纏繞幾千層。另外，纏繞的非晶變換器芯對于例如通過機械碰撞產(chǎn)生的任何機械應力敏感。而且要承受變換器的重量，該重量本身被認為是機械應力。

由于非晶變換器芯的高脆弱性，并且由于帶狀非晶材料的可用寬度的限制，考慮到實際的框架條件，具有非晶變換器芯的變換器的最大額定功率被限制為大致5-10MV。由于減小的芯損耗的效果例如僅在低于100℃-140℃的溫度范圍獲得，否則芯損耗會不利地增大，非晶材料的變換器芯需要在操作期間被冷卻。因此，非晶高壓變換器的最大額定功率也由這種變換器的冷卻系統(tǒng)或冷卻裝置限制。由于其布置在充油容器中，因此非晶油變換器已具有相當有效的油基冷卻系統(tǒng)，使得在大多數(shù)情況下不需要額外的冷卻工作。另一方面，在沒有加強的冷卻系統(tǒng)的情況下，非晶干式變換器受到例如2-4MVA的最大額定功率的限制。

基于本領域的這一現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種干式高壓變換器，其具有由非晶帶狀材料纏繞的變換器芯，具有改善的冷卻特性。

該問題由上述種類的高壓變換器解決。其特征在于，冷卻裝置與層疊前面?zhèn)鹊闹辽僖粋€的至少一部分連接。

本發(fā)明的基本想法是，在一個或者兩個層疊前面?zhèn)葘⒅T如冷卻元件或者熱交換器的冷卻裝置連接至非晶變換器芯。一方面，冷卻裝置適于從與非晶變換器芯接觸的面積的熱傳輸，以獲得對于非晶變換器芯的冷卻效果。另一方面，布置在一個或者兩個層疊前面?zhèn)饶茉诜蔷ё儞Q器芯其自身內(nèi)實現(xiàn)顯著更高的冷卻效果或熱傳輸。

由非晶帶狀材料纏繞的變換器芯內(nèi)的熱傳導性并非在所有幾何方向都是相同的。進一步而言，非晶帶材料的相同層內(nèi)的熱傳導性最高，而與其垂直通過鄰近層的熱傳導性顯著降低。由于非晶帶狀材料的機械敏感性，與常規(guī)變換器芯的堆疊金屬片相比，不會以這種壓力將鄰近層壓在一起，使得鄰近層之間的熱傳輸可由于可能存在的極小的間隙而減弱。此外,非晶變換器芯的纏繞層數(shù)與常規(guī)類似的變換器芯的堆疊金屬片數(shù)相比顯著更高(例如為5000)，而后者例如只包括幾百層。因此，通過所有層的熱通道的數(shù)量對于由非晶帶狀材料纏繞的變換器芯而言，與類似尺寸的常規(guī)堆疊的變換器芯相比顯著更高。

因此，將冷卻裝置連接至由非晶帶狀材料纏繞的變換器芯的一個或者兩個層疊前面?zhèn)葧Ψ蔷ё儞Q器芯提供顯著增大的冷卻效果，并能夠組成具有2-4MVA以上的增大的額定功率的、具有非晶變換器芯的干式變換器。另外，更大的變換器芯可以以如下方式隨之冷卻：在其操作期間在內(nèi)變換器芯內(nèi)不超過例如100℃-140℃的臨界材料溫度。

在本發(fā)明的變形中，冷卻裝置包括至少一個具有平坦側的冷卻元件，該冷卻元件與變換器芯的前面?zhèn)让鎸γ娴剜徑惭b。如果變換器芯與冷卻元件具有公共邊界表面，那么這兩個組件之間的熱傳遞被有利地改善。冷卻裝置可包括若干組件，并基于若干類型的冷卻原理。例如可以使用基于空氣的冷卻系統(tǒng)，其中，冷卻元件部分地被環(huán)境空氣包圍，當被加熱時，環(huán)境空氣向上移動，以給出自然空氣流。空氣流可以由例如送風機或者風扇或者此類改善，以便這種冷卻系統(tǒng)的效率以有利方式改善。而且，具有熱交換器或蒸發(fā)器和凝結器和封閉式冷卻回路的冷卻系統(tǒng)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。封閉式冷卻回路能以有利方式填充有冷卻液體，以便冷卻系統(tǒng)的效率再次增大。