CN102184766A - 一种低噪音饱和电抗器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在饱和状态下，能降低饱和电抗器的电抗值的低噪音饱和电抗器。它包括：饱和电抗器铁芯；饱和电抗器铁芯一侧安装电抗线圈L1、直流线圈L2；饱和电抗器铁芯另一侧安装电抗线圈L3、直流线圈L4；电抗线圈L1与电抗线圈L3结构、匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4结构、匝数相同；电抗线圈L1的同名端与电抗线圈L3的异名端连接，为饱和电抗器交流回路的其中一个交流端子I，电抗线圈L1的异名端与电抗线圈L3的同名端连接，为饱和电抗器交流回路的另一个交流端子II；直流线圈L2的同名端与直流线圈L4的同名端连接，直流线圈L2的异名端为饱和电抗器直流回路的其中一个直流端子I，直流线圈L4的异名端为饱和电抗器直流回路的另一个直流端子II。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统送变电领域，特别涉及一种低噪音饱和电抗器。
背景技术
随着电力系统的不断发展，发电容量的不断上升，电力系统发生短路引起的短路电流很大。电力系统发生短路引起的短路电流对电力系统的危害是很大的。减小短路电流，可使断路器能够切断短路电流，减小电力设备在短路时的损害程度，提高电力系统的稳定性。
近年来研究限制短路电流的方法与装置（也称电流限制器）成为热门课题。
利用饱和电抗器铁芯的饱和特性构成电流限制器。在饱和电抗器铁芯上增加一组直流线圈，电力系统正常运行时，直流电源给直流线圈提供直流电流，使饱和电抗器的铁芯深度饱和。饱和电抗器的铁芯深度饱和时，饱和电抗器呈现小电抗；串联在输电线路中的电流限制器对正常输电没有影响。当电力系统发生短路时，控制模块切断直流线圈的直流电流，饱和电抗器的铁芯脱离饱和；饱和电抗器呈现很大电抗。串联在输电线路中的饱和电抗器对短路电流起限制作用，减小短路电流。
专利号2008101604501的“一种饱和电抗器短路电流限制装置”和专利号2008101592788的“短路电流限制装置及方法”是这方面的研究成果之一。饱和电抗器是饱和电抗型电流限制器的核心设备，也是最贵重的设备，它的特性直接影响电流限制器的性能指标。发明专利号为：2010105840411的“一种磁饱和电抗器”提出了一种在满足性能要求条件下能减小饱和电抗器的体积与重量；在磁饱和状态下，能降低饱和电抗器的电抗值的一种饱和电抗器。但是，该饱和电抗器的电抗线圈串联，高次谐波电流不能流通，铁芯产生高频振动，噪音较大。另外，进一步降低饱和电抗器的电抗值仍然是追求的目标。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，在磁饱和状态下，提供电压波形较好，铁芯产生的噪音较小，饱和状态下电抗值更低的低噪音饱和电抗器。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低噪音饱和电抗器，它包括：
一个饱和电抗器铁芯；饱和电抗器铁芯一侧分别安装电抗线圈L1、直流线圈L2；饱和电抗器铁芯另一侧分别安装对应的电抗线圈L3、直流线圈L4；电抗线圈L1与电抗线圈L3结构、匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4结构、匝数相同；
电抗线圈L1的同名端与电抗线圈L3的异名端连接，同时该端还作为饱和电抗器交流回路的其中一个交流端子I；电抗线圈L1的异名端与电抗线圈L3的同名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的另一个交流端子II；
直流线圈L2的同名端与直流线圈L4的同名端连接，直流线圈L2的异名端为饱和电抗器直流回路的其中一个直流端子I，直流线圈L4的异名端为饱和电抗器直流回路的另一个直流端子II。
一种低噪音饱和电抗器，它包括：
一个饱和电抗器铁芯；饱和电抗器铁芯一侧分别安装电抗线圈L1、直流线圈L2；饱和电抗器铁芯另一侧分别对应的安装电抗线圈L3、直流线圈L4；电抗线圈L1与电抗线圈L3结构、匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4结构、匝数相同；
电抗线圈L1的同名端与电抗线圈L3的同名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的其中一个交流端子I；电抗线圈L1的异名端与电抗线圈L3的异名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的另一个交流端子II；
直流线圈L2的同名端与直流线圈L4的异名端连接，同时直流线圈L2的异名端作为饱和电抗器直流回路的其中一个直流端子I，直流线圈L4的同名端作为饱和电抗器直流回路的另一个直流端子II。
所述饱和电抗器铁芯为日字型结构；两侧铁芯的截面积相等；中间铁芯的截面积等于两侧铁芯的截面积之和。
本发明的有益效果是：在磁饱和状态下，饱和电抗器的电抗值更低。本发明饱和电抗器用于电流限制器，电力系统正常导通运行时，比发明专利号2010105840411的“一种磁饱和电抗器”的电抗值减小50%。减小了交流回路对直流回路的干扰，保护了直流电路中的电力电子器件。电压波形较好，铁芯产生的噪音较小。
附图说明
图1表示一种噪音较小的饱和电抗器结构及连接方式；
图2表示另一种噪音较小的饱和电抗器连接方式；
其中，1. 交流端子I，2. 交流端子II， 3. 直流端子I，4. 直流端子II，5. 饱和电抗器铁芯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1：
饱和电抗器结构及连接方式如图1所示。装置交流端子I1与交流端子II2串连接入交流输电回路；装置直流端子I3与直流端子II4串连接入直流供电回路。
由于电抗线圈L1的同名端与电抗线圈L3的异名端连接，为饱和电抗器交流回路的其中一个交流端子I1，电抗线圈L1的异名端与电抗线圈L3的同名端连接，为饱和电抗器交流回路的另一个交流端子II2；又由于电抗线圈L1与电抗线圈L3结构、匝数、绕制方法工艺要求相同；所以，在电抗线圈L1流过的交流电流在铁芯中产生的磁通Φ1与电抗线圈L2流过的交流电流在铁芯中产生的磁通Φ2，大小相等，方向都向上，交流磁通分别在日型结构两侧铁芯向上，都经过日字型结构的中间铁芯形成闭合回路。如果饱和电抗器的直流线圈L2、直流线圈L4直流电流为零；饱和电抗器铁芯脱离饱和状态，串联在输电回路中的电抗线圈L1、电抗线圈L3的电抗很大。
直流线圈L2的同名端与直流线圈L4的异名端连接，直流线圈L2的异名端为饱和电抗器直流回路的其中一个直流端子I3，直流线圈L4的同名端为饱和电抗器直流回路的直流端子II4。电抗线圈L1在饱和电抗器铁芯中产生工频磁通，该工频磁通在直流线圈L2产生感生电动势；电抗线圈L3在饱和电抗器铁芯中产生工频磁通，该工频磁通在直流线圈L4产生感生电动势；由于直流线圈L2与直流线圈L4结构、匝数、绕制方法的工艺要求相同，直流线圈L2的工频感生电动势与直流线圈L4的工频感生电动势相减为零，电抗线圈L1、电抗线圈L3的交流电流对直流回路不产生影响。
直流线圈L3、L4中流过直流电流时，直流线圈L3、L4产生的磁通一个向上，一个向下，直流磁通在两侧铁芯形成磁通闭环；直流磁通路径比目前已经使用的双口字型结构饱和电抗器交流磁通路径短，铁芯饱和深，对交流线圈影响大。所以，直流磁通使所在铁芯饱和时，交流线圈所在的铁芯柱也同时是饱和的。饱和电抗器铁芯处于饱和状态，串联在输电回路中的电抗线圈L1、电抗线圈L3的电抗很小。电抗线圈L1与电抗线圈L3是并联的，所以，饱和电抗器的电抗值进一步减小50%。
饱和电抗器的交流线圈与直流线圈层次绕制在相同的铁芯柱上，加强了交流线圈与直流线圈的磁耦合。
电抗线圈L1与电抗线圈L3是并联的，高次谐波电流可在电抗线圈L1与电抗线圈L3中形成流通回路，使饱和电抗器的电压波形较好。铁芯产生高频振动较小，饱和电抗器产生的噪音较小。
电抗线圈L1与直流线圈L2同柱，电抗线圈L3与直流线圈L4同柱，如果直流端子I3与直流端子II4之间有干扰交流电压，就会在电抗线圈L1与电抗线圈L3之间形成环流，强制直流端子I3与直流端子II4之间的干扰交流电压下降。减小了干扰电压对直流电路的危害。
所述饱和电抗器铁芯5为日字型结构；两侧铁芯的截面积相等；中间铁芯的截面积等于两侧铁芯的截面积之和。
实施例2：
图2表示另一种噪音较小的饱和电抗器连接方式；它包括一个饱和电抗器铁芯；饱和电抗器铁芯一侧分别安装电抗线圈L1、直流线圈L2；饱和电抗器铁芯另一侧分别对应的安装电抗线圈L3、直流线圈L4；电抗线圈L1与电抗线圈L3结构、匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4结构、匝数相同；
电抗线圈L1的同名端与电抗线圈L3的同名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的其中一个交流端子I1；电抗线圈L1的异名端与电抗线圈L3的异名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的另一个交流端子II2；
直流线圈L2的同名端与直流线圈L4的异名端连接，同时直流线圈L2的异名端作为饱和电抗器直流回路的其中一个直流端子I3，直流线圈L4的同名端作为饱和电抗器直流回路的另一个直流端子II4。
图2所示的饱和电抗器特点是，直流磁通流过铁芯中间的铁芯磁柱，交流磁通只在铁芯两侧的铁芯磁柱流动，不流入铁芯中间铁芯磁柱；交流磁通路径短，直流磁通路径长。图1表示的一种饱和电抗器特点是，交流磁通流过铁芯中间的铁芯磁柱，直流磁通只在铁芯两侧的铁芯磁柱流动，不流入铁芯中间铁芯磁柱；直流磁通路径短，交流磁通路径长。
本发明的噪音较小的饱和电抗器可用现有技术设计制造，完全可以实现。有广阔应用前景。
Claims (3)
1.一种低噪音饱和电抗器，其特征是，它包括：
一个饱和电抗器铁芯；饱和电抗器铁芯一侧分别安装电抗线圈L1、直流线圈L2；饱和电抗器铁芯另一侧分别安装对应的电抗线圈L3、直流线圈L4；电抗线圈L1与电抗线圈L3结构、匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4结构、匝数相同；
电抗线圈L1的同名端与电抗线圈L3的异名端连接，同时该端还作为饱和电抗器交流回路的其中一个交流端子I；电抗线圈L1的异名端与电抗线圈L3的同名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的另一个交流端子II；
直流线圈L2的同名端与直流线圈L4的同名端连接，直流线圈L2的异名端为饱和电抗器直流回路的其中一个直流端子I，直流线圈L4的异名端为饱和电抗器直流回路的另一个直流端子II。
2.一种低噪音饱和电抗器，其特征是，它包括：
一个饱和电抗器铁芯；饱和电抗器铁芯一侧分别安装电抗线圈L1、直流线圈L2；饱和电抗器铁芯另一侧分别对应的安装电抗线圈L3、直流线圈L4；电抗线圈L1与电抗线圈L3结构、匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4结构、匝数相同；
电抗线圈L1的同名端与电抗线圈L3的同名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的其中一个交流端子I；电抗线圈L1的异名端与电抗线圈L3的异名端连接，同时作为饱和电抗器交流回路的另一个交流端子II；
直流线圈L2的同名端与直流线圈L4的异名端连接，同时直流线圈L2的异名端作为饱和电抗器直流回路的其中一个直流端子I，直流线圈L4的同名端作为饱和电抗器直流回路的另一个直流端子II。
3.如权利要求1或2所述的低噪音饱和电抗器，其特征是，所述饱和电抗器铁芯为日字型结构；两侧铁芯的截面积相等；中间铁芯的截面积等于两侧铁芯的截面积之和。
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