CN102208245B - 一种磁饱和式单相可控电抗器 - Google Patents

Abstract

一种磁饱和式单相可控电抗器，包括由主铁心柱(1)、两个旁柱(3、4)、两个旁轭(10、11)构成的铁心，两个工作绕组(2、7)，控制绕组(5、6)。主铁心柱(1)为单柱、等截面，由带间隙的多个铁心饼叠积而成。两个工作绕组(2、7)套在主铁心柱(1)上。控制绕组(5、6)套在两个旁柱(3、4)上或两个旁轭(10、11)上；两个旁柱(3、4)为等截面铁心，尺寸相同，两个旁柱(3、4)的截面积均为主铁心柱(1)截面积的二分之一；两个旁轭(10、11)为等截面铁心，且尺寸相同，两个旁轭(10、11)的截面积均为主铁心柱(1)截面积的二分之一。两个工作绕组成梯形相对布置，两个工作绕组(2、7)的梯形上底一端连接在一起作为高压首端，两个工作绕组(2、7)的梯形下底一端连接在一起构成高压末端。

Description

一种磁饱和式单相可控电抗器

技术领域

本发明涉及一种电抗器，具体涉及一种电力系统使用的磁饱和式的可控电抗器。

背景技术

目前，可调磁偏的可控电抗器从铁心结构上区分为两种形式：即磁阀式和心柱饱和式可控电抗器。中国专利95223137.9提出一种磁阀式可控电抗器；中国利992503442提出一种心柱饱和式可控电抗器。专利95223137.9提出的磁阀式可控电抗器是通过控制铁心柱上设有的小截面段的磁饱和状态来改变绕组的电抗，以达到改变电抗器的电抗值的目的，其结构特征是：铁心由两个主铁心柱及相应的铁轭构成，两个主铁心柱上均设有一个小截面段；每个铁心柱上各套有一个分为上下两部分的绕组，接在可控硅两端的绕组分接头间的匝数为每柱绕组总匝数的5％，其中工作绕组和控制绕组属于一个绕组。控制绕组兼有抽取直流偏磁所需的励磁能量的作用。其不足之处是，由于两个主铁心柱上均设有小截面段，因此其结构复杂、工艺性差、成本高。心柱磁饱和式可控电抗器具有类似结构，其铁心柱为等截面，且其截面积小于铁轭截面积；在工作绕组内侧装配有独立的控制绕组、取能绕组等，该结构适用于高电压等级电力系统。其不足之处是，控制绕组、取能绕组与工作绕组同心放置，导致工作绕组的平均匝长较大，电抗器的用铜量、用铁量、总成本较高，且工作绕组、控制绕组、取能绕组以及处于深度饱和状态的主铁心柱发热集中，且容易产生局部过热。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提出一种具有单个主铁心柱结构的、无内嵌取能绕组的、旁柱和/或磁轭饱和式单相可控电抗器。本发明电抗器结构简单，工艺性好，可以有效减少材料消耗，降低成本，同时发热源分散，有利于散热，工作可靠。本发明可利用外部电源能量柔性改变磁路磁阻大小，实现电抗值和容量可控，可用于高电压等级系统。

本发明电抗器包括由主铁心柱、旁柱、旁轭等构成的铁心以及工作绕组、控制绕组等，其特征是：电抗器主铁心柱为单柱，且为等截面，由带间隙的多个铁心饼叠积而成。旁柱为两个，且为等截面，关于主铁心柱左右对称布置，且每个旁柱的横截面积为主铁心柱截面积的一半；旁轭也为两个，且为等截面，关于主铁心柱上下对称，且每个旁轭横截面积为主铁心柱截面积的一半。所述的旁柱，旁轭均没有间隙。整个铁心为卧置的“日”字形结构。主铁心柱外套设有分为两个部分的工作绕组，第一工作绕组为倒梯形结构，第二工作绕组为梯形结构；两个工作绕组的梯形上底一端并联在一起作为高压首端，梯形下底一端并联在一起作为高压末端。两个控制绕组套设在旁柱上，第一旁柱、第二旁柱上分别套装的控制绕组的匝数相同，绕向相同或相反，两绕组串联后经可调电阻接至直流电源。所述的控制绕组也可对称的套设在第一旁轭或第二旁轭上，两绕组匝数相同，绕向相同或相反，两绕组串联后经可调电阻接至直流电源。直流电源产生的励磁磁通不经过主铁心柱，直接在旁柱、旁轭上闭合。改变直流电流的大小，即可改变旁柱及旁轭的饱和程度，进而改变磁路磁阻，达到控制电抗值和容量的目的。

附图说明

图1为本发明的铁心结构示意图；

图2为本发明实施例的结构示意图；

图3为图1的绕组绕线及接线方式示意图；

图4为图1中绕组的另一种绕线及接线方式示意图；

图5为图2、3接线方式直流励磁磁通的流动方向示意图；

图6为本发明另一实施例的结构示意图；

图7为本发明配设四个控制绕组时的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明的铁心结构示意图；如图1所示，主铁心柱1、第一旁柱3、第二旁柱4、第一旁轭10、第二旁轭11共同组成卧置的“日”字形结构铁心。主铁心柱1为单柱且等截面，由带间隙的多个铁心饼叠积而成。第一旁柱3、第二旁柱4为等截面铁心柱，且关于主铁心柱1左右对称；第一旁轭11、第二旁轭12为等截面铁心柱，且关于主铁心柱1上下对称。且第一旁柱3、第二旁柱4、第一旁轭11、第二旁轭12的截面积均为主铁心柱1截面积的一半。

图2为发明实施例的结构示意图；如图2所示，第一工作绕组2、第二工作绕组7套设在主铁心柱1上，其中第一工作绕组2成倒梯形，第二工作绕组7成梯形。控制绕组5、6分别套设在第一旁柱3、第二旁柱4上。调节控制绕组5、6中直流电流的大小即可调节第一旁柱3、第二旁柱4及第一旁轭10、第二旁轭11上磁通的饱和程度，进而控制电抗值。

图3为图2的绕组绕线及接线方式示意图；如图3所示，控制绕组5、6匝数相同，绕向相反，控制绕组5、6串联后经可调电阻Rc接至直流电源Ec。第一工作绕组2、第二工作绕组7匝数相同，绕向相反，第一工作绕组2、第二工作绕组7的梯形上底一端相连，为高压首端；第一工作绕组2、第二工作绕组7的梯形下底一端相连，为高压末端，又称中性点端。

图4为图2中绕组的另一种绕线及接线方式示意图；如图4所示，控制绕组5、6匝数相同，绕向相同，控制绕组5、6串联后经可调电阻Rc接至直流电源Ec。

图5为图3、4接线方式直流励磁磁通的流动方向示意图；如图5所示，控制绕组5、6产生的励磁磁通经由第一旁柱3、第一旁轭10、第二旁柱4、第二旁轭11，最后经第一旁柱3闭合，不经过主铁心柱1。

图6为本发明另一实施例的结构示意图；如图6所示，第一工作绕组2、第二工作绕组7套设在主铁心柱1上，其中第一工作绕组2成倒梯形，第二工作绕组7成梯形。控制绕组8、9对称地套设在旁轭10两侧。所述控制绕组8、9也可以同样的方式对称地套设在旁轭11上。调节控制绕组8、9的电流大小即可调节旁柱3、4及旁轭10、11上磁通的饱和程度，进而控制电抗值。

图7为本发明配设四个控制绕组时的结构示意图；如图7所示，控制绕组有四个，为图中所示8、9、12、13；其中，控制绕组8、9对称地套设在旁轭10两侧；控制绕组12、13对称地套设在旁轭11两侧。

Claims (4)

1.一种磁饱和式单相可控电抗器，包括由主铁心柱(1)、第一旁柱(3)、第二旁柱(4)、第一旁轭(10)和第二旁轭(11)构成的铁心，主铁心柱(1)为单柱，且为等截面，由带间隙的多个铁心饼叠积而成；第一旁柱(3)和第二旁柱(4)为等截面铁心，且尺寸相同，第一旁柱(3)和第二旁柱(4)的截面积均为主铁心柱(1)截面积的二分之一；第一旁轭(10)与第二旁轭(11)为等截面铁心，且尺寸相同，第一旁轭(10)与第二旁轭(11)的截面积均为主铁心柱(1)截面积的二分之一，其特征在于：所述的电抗器还包括第一工作绕组(2)、第二工作绕组(7)，两个控制绕组(5、6)；第一工作绕组(2)、第二工作绕组(7)套在主铁心柱(1)上；两个控制绕组(5、6)分别套设在第一旁柱（3）、第二旁柱（4）上；

所述的第一工作绕组（2）成倒梯形，第二工作绕组（7）成梯形；第一工作绕组(2)和第二工作绕组(7)的梯形上底一端连接在一起作为高压首端，第一工作绕组(2)和第二工作绕组(7)的梯形下底一端连接在一起构成高压末端；

所述的两个控制绕组(5、6)的匝数相同，两个控制绕组(5、6)串联后经可调电阻接至外接直流电源。

2.根据权利要求1所述的磁饱和式单相可控电抗器，其特征在于：所述的两个控制绕组的匝数相同，两个控制绕组分别套设在第一旁柱（3）、第二旁柱（4）上替换为两个控制绕组对称地套设在第一旁轭（10）的两侧或第二旁轭（11）的两侧。

3.根据权利要求1所述的磁饱和式单相可控电抗器，其特征在于：由两个控制绕组替换为四个控制绕组（8、9、12、13），四个控制绕组（8、9、12、13）的匝数相同，其中两个控制绕组（8、9）对称地套设在第一旁轭（10）的两侧，另外两个控制绕组（12、13）对称套设在第二旁轭（11）的两侧。

4.根据权利要求1所述的磁饱和式单相可控电抗器，其特征在于，所述的第一旁柱(3)、第二旁柱(4)、第一旁轭(10)和第二旁轭(11)均不带间隙。

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