CN102208247B - 高压磁饱和式单相可控电抗器 - Google Patents

Abstract

一种高压磁饱和式单相可控电抗器，由主铁心柱(1)，两个旁柱(3、4)、两个旁轭(10、11)组成卧置的“日”字形结构铁心。所述的主铁心柱(1)为等截面、单柱，且由带间隙的多个铁心饼叠积而成；第一旁柱(3)、第二旁柱(4)关于主铁心柱(1)左右对称；第一旁轭(11)、第二旁轭(12)关于主铁心柱(1)上下对称；第一旁柱(3)、第二旁柱(4)、第一旁轭(11)、第二旁轭(12)为等截面铁心，且横截面积均为主铁心柱(1)横截面积的一半。第一工作绕组(2)和第二工作绕组(7)套设在主铁心柱(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)上或对称套设在第一旁轭(10)或第二旁轭(11)的两端。

Description

高压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，特别涉及一种电力系统使用的单相可控电抗器。

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，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：铁心有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。中国专利99250344.2提出的心柱磁饱和式可控电抗器具有类似结构，其特征在于：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，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、旁轭、主铁心柱磁饱和式的可控电抗器，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。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，并避免局部过热，工作稳定可靠。本发明可用于高电压等级系统。

本发明包括由主铁心柱、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：本发明电抗器的主铁心柱为单柱，且为等截面，由带间隙的多个铁心饼叠积而成。旁柱为等截面铁心，数量为两个，关于主铁心柱左右对称布置，且旁柱横截面积为主铁心柱横截面积的一半；旁轭也为等截面铁心，数量为两个，关于主铁心柱上下对称布置，且旁轭横截面积为主铁心柱横截面积的一半。所述的旁柱、旁轭不带间隙。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出线首端，梯形下底一端并联在一起作为中性点出线端，也可称高压出线末端。控制绕组套设在旁柱上，第一旁柱、第二旁柱上套装的控制绕组的匝数相同，绕向相同或相反，两控制绕组串联后经大阻抗接至直流电源。所述控制绕组也可对称的套设在第一旁轭或第二旁轭两端。直流电源产生的励磁磁通经过旁柱、旁轭、主铁心柱柱，再经另一个旁轭回到旁柱上闭合。改变直流电流大大小，即可改变旁柱，旁轭及主铁心柱的饱和程度，进而改变磁路磁阻，达到控制电抗值和容量的目的。

所述的控制绕组，旁柱，旁轭等结构都关于主铁心柱对称，本发明也可是单旁柱结构，即单旁柱、第一旁轭、第二旁轭和主铁心柱首尾相接构成“口”字形铁心结构。

附图说明

图1为本发明的实施例结构示意图；

图2为图1中绕组的绕线及接线方式示意图；

图3为图1中绕组的另一种绕线及接线方式示意图；

图4为图2、3接线方式直流励磁磁通方向示意图；

图5为本发明另一实施例结构示意图；

图6为本发明单旁柱实施例结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：

图1为本发明的实施例结构示意图。本发明包括由主铁心柱、旁柱、旁轭等构成的铁心，以及工作绕组，控制绕组等。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关于主铁心柱1左右对称；第一旁轭11、第二旁轭12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为等截面铁心，且横截面积均为主铁心柱1横截面积的一半。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。两个工作绕组的梯形上底一端相连，为高压首端；梯形下底一端相连，为高压末端，又称中性点端。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中的直流电流的大小即可调节第一旁柱3、第二旁柱4，以及第一旁轭10、第二旁轭11和主铁心柱1上磁通的饱和程度，进而控制电抗值。

图2为图1中绕组的绕线及接线方式示意图；如图2所示，控制绕组5、6的匝数相同，绕向相反，控制绕组5、6串联后经大阻抗Zc接至直流电源Ec。第一工作绕组2、第二工作绕组7的匝数相同，绕向相反。

图3为图1中绕组的另一种绕线及接线方式示意图；如图3所示，控制绕组5、6的匝数相同，绕向相同，控制绕组5、6串联，经大阻抗Zc接至直流电源Ec。

图4为图2、3接线方式直流励磁磁通的流动方向示意图；如图4所示，图2、3中所示控制绕组5产生励磁磁通经第一旁柱3、第一旁轭10的左侧、主铁心柱1、第二旁轭11的左侧，最后经第一旁柱3闭合；图2中所示控制绕组6产生的励磁磁通经第二旁柱4、第二旁轭10的右侧、铁心柱1、第二旁轭11的右侧，最后经第二旁柱4闭合。

图5为本发明另一实施例结构示意图；如图5所示，第一工作绕组2、第二工作绕组7套设在主铁心柱1的两端。控制绕组8、9对称地套设在第一旁轭10的两端。所述控制绕组也可以同样方式套设在第二旁轭11的两端。调节控制绕组8、9电流的大小即可调节第一旁柱3、第二旁柱4，第一旁轭10、第二旁轭11及主铁心柱1上磁通的饱和程度，进而控制电抗值。

图6为本发明单旁柱实施例结构示意图；如图6所示，主铁心柱1、第一旁柱3、第一旁轭12、第二旁轭13构成“口”字形结构的铁心。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套设在第一旁柱3上，第一旁柱3及第一旁轭12、第二旁轭13的横截面积与主铁心柱1的横截面积相同。调节控制绕组5电流的大小即可调节第一旁柱3，第一旁轭12、第二旁轭13及主铁心柱1上磁通的饱和程度，进而控制电抗值。

Claims (4)

1.一种高压磁饱和式单相可控电抗器，包括主铁心柱(1)、第一旁柱(3)、第二旁柱(4)、第一旁轭(10)、第二旁轭(11)构成的铁心；主铁心柱(1)为等截面、单柱，且由带间隙的多个铁心饼叠积而成；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；第一旁柱（3）、第二旁柱（4）关于主铁心柱（1）左右对称；第一旁轭（11）、第二旁轭（12）关于主铁心柱（1）上下对称；第一旁柱（3）、第二旁柱（4）、第一旁轭（11）、第二旁轭（12）为等截面铁心，且横截面积均为主铁心柱（1）横截面积的一半；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)和两个控制绕组(5、6)；第一工作绕组（2）和第二工作绕组（7）套设在主铁心柱（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)的截面为倒梯形结构，第二工作绕组(7)的截面为梯形结构；两个工作绕组梯形上底一端连接在一起作为高压出线首端，梯形下底一端连接在一起构成高压出线末端。

2.根据权利要求1所述的高压磁饱和式单相可控电抗器，其特征在于：两个控制绕组(5、6)的匝数相同，两个控制绕组(5、6)串联后经过一大阻抗接至外接直流电源，通过调节外接直流电源的输出电压而改变高压饱和式电抗器铁心的饱和程度，进而改变高压饱和式电抗器的电感值。

3.根据权利要求1所述的高压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（5、6）分别套设在第一旁柱（3）、第二旁柱（4）上替换为所述的两个控制绕组(5、6)均对称套设在第一旁轭(10)的两端或两个控制绕组(5、6)均对称套设在第二旁轭(11)的两端。

4.一种高压磁饱和式单相可控电抗器，其特征在于：主铁心柱（1）、第一旁柱（3）、第一旁轭（12）、第二旁轭（13）首尾相接构成“口”字形结构的铁心；所述的第一旁柱（3）上套有控制绕组（5）；第一工作绕组（2）、第二工作绕组（7）套设在主铁心柱（1）上，所述的第一工作绕组（2）呈倒梯形，第二工作绕组（7）呈梯形；两个工作绕组梯形上底一端连接在一起作为高压出线首端，梯形下底一端连接在一起构成高压出线末端；第一旁柱（3）及第一旁轭（12）、第二旁轭（13）的横截面积与主铁心柱（1）的横截面积相同。

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