CN104505239A - 一种混合偏磁磁饱和可控电抗器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，包括：电抗器铁心、偏磁永磁体、交流工作绕组、直流偏磁绕组。所述电抗器铁心由硅钢片叠压而成，铁心包含三个铁心柱。中间铁心柱上留有缝隙作为可控电抗器的气隙。两侧铁心柱横截面上对称的嵌入两块偏磁永磁体，偏磁永磁体充磁方向相反，产生的永磁磁通沿外围铁心流通。两侧铁心柱对称的绕有匝数相同的直流偏磁绕组，两直流偏磁绕组顺向串联，中间铁心柱上绕有交流工作绕组。本发明满足电网的经济运行的条件的同时该电抗器有较大的线性调节范围。

Description

一种混合偏磁磁饱和可控电抗器

技术领域

本发明涉及的是一种电抗器，具体涉及一种混合偏磁磁饱和可控电抗器。

背景技术

无功平衡对电网安全、可靠、经济运行起到重要的作用。对于输电线路，随着超高压、长距离电网的建设和发展，线路对地的充电容量显著增加，造成轻载和空载时由于超前无功功率过大而使受端电压上升；超前电流使输电过程中电力损耗增大以及切除负荷产生工频过电压等后果。而对于配网来说，随着生产的发展，大型轧钢机、炼钢电弧炉、电焊机等大功率冲击负荷使用越来越广泛。这些冲击性负荷导致电网电压波动、电压闪变、电压波形畸变，威胁电气设备的安全，影响了电网的稳定运行。

研究表明动态无功补偿装置能够吸收超前无功功率，限制操作过电压，对于保证电网的安全性、可靠性和经济运行，确保供电质量有重要的作用。传统的并联电抗器功率通常容量固定不能自动连续平滑的调节，难以很好的满足电网对于无功功率动态的需求，只能用于容量有限的传统电网。自动无功补偿装置因其可连续调节、平滑跟踪负荷变化等优点，得到广泛的应用。现电网中常用的自动无功补偿装置有晶闸管控制电抗器和磁饱和可控电抗器。

现有技术下，线路常态是处于负载或者满载，需要并网可调电抗器工作于小电抗状态，以降低无功补偿。对于现有直流控制的饱和电抗器，需要较大的直流偏磁以获得较小的电抗值，此类可控电抗器对于经常处于负载或者满载的线路并不经济。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，电抗器电抗值跟直流偏磁电流成正比，满足电网的经济运行的条件的同时该电抗器有较大的线性调节范围。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，包括电抗器铁心1、交流工作绕组3和两组直流偏磁绕组4；所述电抗器铁心1中包含中间铁芯柱，以及以所述中间铁芯柱为中心，对称设置的两侧铁芯柱；在两侧铁心柱的横截面上分别嵌入偏磁永磁体2，所述对称嵌入的偏磁永磁体2的横截面积相同；在中间铁心柱上设置有气隙5；所述两组直流偏磁绕组4分别绕于两侧铁心柱上；所述交流工作绕组3绕于中间铁心柱上；所述两组直流偏磁绕组4顺向串联。

进一步的，所述对称嵌入两侧铁心柱上的偏磁永磁体2充磁方向相反。

进一步的，所述两组直流偏磁绕组4匝数相同。

进一步的，所述两组直流偏磁绕组4外接直流励磁电源，并且通过外接直流励磁电源产生的直流偏磁磁通相反。

进一步的，所述电抗器铁心1由硅钢片叠压而成。

有益效果：本发明提供的一种混合偏磁磁饱和可控电抗器：

(1)、混合偏磁磁饱和可控电抗器的控制特性与直流偏磁饱和电抗器的控制特性相反；本发明直流偏磁电流小时电抗值小，直流偏磁电流大时电抗值大。电抗器工作于小电抗状态时损耗小。

(2)、偏磁永磁体和直流偏磁绕组产生的混合磁通仅在两侧铁心柱上流通，不通过中间铁心柱；中间铁心柱和气隙中仅有交流工作绕组产生的工作磁通通过；中间铁心柱上的气隙不在直流磁通路径上：两直流偏磁绕组产生的直流磁通只沿铁心外围流通，即直流磁通路径上不存在气隙(气隙磁阻较大)，所以只需要较小的直流励磁电源产生偏磁磁通，即本发明的可控电抗器对直流偏磁电源的要求小。

(3)、交流工作绕组和直流偏磁绕组没有电气连接，降低了直流侧的绝缘要求，电抗器的控制相对简单。

(4)、两组直流偏磁绕组采用顺向串联连接，使得交流工作绕组在两组直流偏磁绕组中感应出的交流电势互相抵消，因此交流工作绕组对直流偏磁电源的影响小。

(5)、借助直流控制的磁饱和可控电抗器，制造工艺简单、成本低廉、结构可靠，有助于提高电网的输电能力、调节电网电压、补偿无功功率以及限制操作过电压。

(6)两侧偏磁永磁体的横截面相同，是为了两组直流偏磁绕组产生的直流磁通在中间铁心柱上互相抵消。

附图说明

图1为混合偏磁饱和电抗器示意图；

图2为永磁体充磁和直流偏磁电流流向示意图；

图中有：电抗器铁心1、偏磁永磁体2、交流工作绕组3、直流偏磁绕组4、气隙5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示的一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，包括电抗器铁心1、交流工作绕组3和两组直流偏磁绕组4；所述电抗器铁心1中包含中间铁芯柱，以及以所述中间铁芯柱为中心，对称设置的两侧铁芯柱；在两侧铁心柱的横截面上分别嵌入偏磁永磁体2，所述对称嵌入的偏磁永磁体2的横截面积相同；在中间铁心柱上设置有气隙5；所述两组直流偏磁绕组4分别绕于两侧铁心柱上；所述交流工作绕组3绕于中间铁心柱上；所述两组直流偏磁绕组4顺向串联。

进一步的，所述对称嵌入两侧铁心柱上的偏磁永磁体2充磁方向相反。

进一步的，所述两组直流偏磁绕组4匝数相同。

进一步的，所述两组直流偏磁绕组4外接直流励磁电源，并且通过外接直流励磁电源产生的直流偏磁磁通相反。

进一步的，所述电抗器铁心1由硅钢片叠压而成。

本发明中的一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，结构简单，控制方便，采用偏磁永磁体2和直流电流混合偏磁的方式控制电抗器的电抗值，电抗值和直流偏磁电流大小成正比，混合偏磁的方式使得电抗器在小电抗状态下需要较小的直流偏磁电流，因此电抗器工作于小电抗状态时损耗较小，可用于常态工作需要小电抗。偏磁永磁体和直流偏磁绕组的调节均可改变电抗器铁心的磁通饱和程度，故两者的共同存在可使得铁心饱和程度调节范围较大，因此电抗调节范围较大。

工作原理：一种混合偏磁磁饱和可控电抗器通过偏磁永磁体2和直流偏磁绕组4共同控制两侧的铁心柱的磁通饱和程度，以达到控制交流工作绕组电抗值的目的。中间铁心柱上的交流工作绕组3的电抗值和两侧的铁心柱的磁通饱和程度相关，两侧的铁心柱的磁通饱和程度较大时，电抗值较小；反之，电抗值较大。当直流偏磁绕组产生的直流偏磁磁通方向和永磁体磁通的方向相反时，两者磁通相互抵消，随着直流偏磁绕组电流的增加，两侧的铁心柱的磁通饱和程度降低，中间铁心柱上交流工作绕组3磁通路径上的磁阻降低，工作绕组的电抗增大；当直流偏磁绕组产生的直流偏磁磁通方向和永磁体磁通的方向相同时，两侧的铁心柱的磁通饱和程度增加，中间铁心柱上的交流工作绕组3磁通路径上的磁阻增加，工作绕组的电抗减小。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，其特征在于：包括电抗器铁心(1)、交流工作绕组(3)和两组直流偏磁绕组(4)；所述电抗器铁心(1)中包含中间铁芯柱，以及以所述中间铁芯柱为中心，对称设置的两侧铁芯柱；在两侧铁心柱的横截面上分别嵌入偏磁永磁体(2)，所述对称嵌入的偏磁永磁体(2)的横截面积相同；在中间铁心柱上设置有气隙(5)；所述两组直流偏磁绕组(4)分别绕于两侧铁心柱上；所述交流工作绕组(3)绕于中间铁心柱上；所述两组直流偏磁绕组(4)顺向串联。

2.根据权利要求1所述的可控电抗器，其特征在于：所述对称嵌入两侧铁心柱上的偏磁永磁体(2)充磁方向相反。

3.根据权利要求1所述的一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，其特征在于：所述两组直流偏磁绕组(4)匝数相同。

4.根据权利要求1所述的一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，其特征在于：所述两组直流偏磁绕组(4)外接直流励磁电源，并且通过外接直流励磁电源产生的直流偏磁磁通相反。

5.根据权利要求1所述的一种混合偏磁磁饱和可控电抗器，其特征在于：所述电抗器铁心(1)由硅钢片叠压而成。