CN100433491C - 磁势平衡可控式可调电抗器 - Google Patents

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Abstract

磁势平衡可控式可调电抗器，属于电工技术中的电网控制设备，针对现有技术中存在的问题和不足，达到结构简单、运行可靠、装置附加损耗低。本发明变流器原方绕组串联联接于电网母线上，变流器副方绕组与电感线圈、电容器串联联接；电容器两端并联联接功率触发模块，后者的触发信号由继电保护系统以指令信号输入，其中电感线圈的电感值L和电容器的电容值C在工作频率ω下满足ωL＝1/ωC。本发明基于磁势可控平衡原理，电抗连续可调、响应速度快、电路结构简单、可靠性高、装置附加损耗低，价格低，且维护使用方便，适用于电抗需要可调的系统及装置中。

Description

磁势平衡可控式可调电抗器
技术领域
本发明属于电工技术中的电网控制设备，特别涉及一种可调电抗器，用于电抗需要可调的系统及装置中。
背景技术
申请号00114356.5的中国发明专利申请“基于磁通补偿的可调电抗器系统”，是用安装在电网母线上的电流互感器，取得电网母线电流信号，送入信号处理环节、控制单元、逆变器单元、串联变压器副方绕组，使得串联变压器的原方绕组在电网母线上产生可调电抗。这种方法存在如下缺点：(一)当电力系统正常工作时，串联在电网母线中的变压器原方绕组压降近似为零，即可调电抗趋近于零，要求串联变压器铁芯中主磁通为零，即逆变器输出电流必须连续送入串联变压器副方绕组，维持其原、副方安匝平衡。这样逆变器元件长期工作在大电流工况，故可靠性差、装置附加的损耗也大、价格昂贵；(二)在电网母线上既安装有串联变压器，也装有电流互感器，电网母线上安装的装置多，特别是电网电压高时，既不安全，也不经济。
发明内容
本发明提出一种磁势平衡可控式可调电抗器，针对现有技术中存在的问题和不足，达到结构简单、运行可靠、装置附加损耗低。
本发明磁势平衡可控式可调电抗器，包括变流器、电感线圈、电容器、功率触发模块，变流器原方绕组串联联接于电网母线上，其特征在于所述变流器副方绕组与电感线圈、电容器串联联接；电容器两端并联联接功率触发模块，功率触发模块的触发信号由继电保护系统以指令信号输入，其中电感线圈的电感值L和电容器的电容值C在工作频率ω下满足ωL＝1/ωC。
所述的磁势平衡可控式可调电抗器，变流器的主铁芯可以为由带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯、或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。
本发明特点为：(1)本发明基于磁势可控平衡原理，通过控制磁势差从零安匝变化到极大值，相应变流器T的原方绕组W1的两端阻抗从近似0值变化到励磁阻抗与电感线圈L阻抗的并联值Zm//ZL，电抗连续可调、响应速度快、电路结构简单可靠。(2)当电力系统正常运行时，变流器T的原方绕组W1串联在电网母线1上，要求W1两端压降要小，即可调电抗趋近于零；本发明将变流器T的副方绕组W2与电感线圈L和电容器C串联联接，组成对工频的串联谐振，使功率触发模块P的指令信号S为零，模块处于关断状态。此时原、副方磁势完全平衡，即I1W1＝I2W2，可调电抗器阻抗为零。可以看出当电力系统正常运行时，功率触发模块是关断的，故其可靠性高、装置附加损耗低。(3)当电力系统发生故障、且故障电流达到整定值时，由继电保护系统快速向功率触发模块2送来指令触发信号S，模块处于全导通状态，变流器副方绕组W2串接的电容器C被短接，此时可调电抗器的电抗值为变流器的励磁阻抗与电感L阻抗的并联值Zm//ZL，变流器原绕组将快速以此阻抗串入电网母线1，将故障电流限制在所要求的范围之内。(4)与现有技术相比，本发明不仅结构简单、价格低，且维护使用方便。
附图说明
图1为本发明电路示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明进一步说明。
图1给出了本发明的电路示意图。变流器T的原方绕组W1串联联接在电网母线1上，变流器T副方绕组W2与电感线圈L、电容器C串联联接，功率触发模块2与电容器C并联联接，触发指令信号S由继电保护系统输入；功率触发模块2可以为可关断模块GTR。
所述变流器T的主铁芯C1可以为由带状冷轧硅钢片卷绕成环状，或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。
本可调电抗器投入工作后，当电力系统正常运行时，功率触发模块2的触发指令信号为零，模块处于关断状态。由于副方绕组W2所接的是由电感线圈L和电容器C组成的串联谐振负载，其谐振频率为工频ω，此时副方绕组工频负载阻抗趋近于零，ωL-1/ωC＝0，相当于短路，此时原、副方磁势完全平衡，即I1W1＝I2W2。即从变流器T一次侧看其短路阻抗很小，一次绕组W1中工频电流在其两端压降很小，则工频电流即电网负载所需要的运行电流顺利通过，此时可调电抗器趋近于零阻抗。当电力系统发生故障时，且故障电流达到整定值，功率触发模块2的指令信号S达到最大值，模块处于全导通状态。变流器副方串联的电容器C被短接，副方绕组W2接的负载阻抗为极大值，即为电感线圈L的阻抗值ZL。此时原、副方磁势差最大，不能维持平衡，即I1W1≠I2W2。从变流器T一次侧看其阻抗达到极大值，即可调电抗器的最大阻抗，为变流器T的励磁阻抗Zm与电感线圈L的阻抗ZL的并联值Zm//ZL。
当需要将变流器原方绕组W1两端阻抗调节到零和最大值Zm//ZL之间的任意值时，即0＜Z＜Zm//ZL，功率触发模块P的指令信号S将在零和最大值之间选择，原、副方磁势平衡将随着电抗的调节需要而可控变动。这种磁势平衡可控式的可调电抗器，实现了电抗从0到Zm//ZL的连续可调，调节平滑且响应速度快，且将高压(原方绕组W1)与控制环节(副方绕组W2)隔离，控制环节电子模块既简单、工作安全、附加损耗时间短，又可靠。

Claims (2)

1.磁势平衡可控式可调电抗器，包括变流器、电感线圈、电容器、功率触发模块，变流器原方绕组串联联接于电网母线上，其特征在于所述变流器副方绕组与电感线圈、电容器串联联接；电容器两端并联联接功率触发模块，功率触发模块的触发信号由继电保护系统以指令信号输入，其中电感线圈的电感值L和电容器的电容值C在工作频率ω下满足ωL＝l/ωC。
2.如权利要求1所述的磁势平衡可控式可调电抗器，其特征在于变流器的主铁芯为由带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯、或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。
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磁势自平衡回馈补偿式直流传感理论研究. 任士焱，马爱清，杨华云，钟丹.华中科技大学学报，第31卷第11期. 2003
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