CN104616871A - 一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器 - Google Patents

一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器，属于电网自动无功补偿装置。所述电抗器包括卷绕式铁心、交流工作绕组、直流激磁绕组、局部饱和绕组。铁心由两个卷绕式铁心组成，两铁心相邻放置，铁心相邻处绕有交流工作绕组，绕组绕于两个铁心。两直流激磁绕组互相串联，对称的分别绕于两个铁心上。两铁心相邻处留有大小相同的四个对称的孔，局部饱和绕组穿孔缠绕于铁心上，用于产生局部饱和等效气隙。本发明提供的可调电抗器结构简单、易于加工，电抗值线性、调节范围大并有较大的过负荷能力。

Description

一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器
技术领域
本发明涉及的是一种电抗器，尤其涉及一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器。
背景技术
在高压和超高压电网中，无功补偿的目的是支撑电网枢纽点电压，提高电网的稳定性，增大线路输电能力并减小线损，抑制电网的功率振荡及工频过电压，调压以及优化无功潮流等。无功平衡是电网安全、稳定、经济运行的重要保证，对于超高压长距离输电网尤其如此。研究证明，可调电抗器其容量不仅可以随传输功率的大小而变化，平滑的调节系统的无功功率，实现柔性输电，还可以抑制工频和操作过电压，降低线路损耗，从而可大大提高系统的稳定性和安全性，因此可调电抗器对于提高电力系统运行性能有显著作用。
常见的可调电抗器有调匝式可控电抗器、调气隙尺寸式可控电抗器、可控硅控制电抗器和饱和电抗器。而应用最为广泛的可控电抗器有两类：可控硅控制电抗器中的晶闸管控制电抗器、饱和电抗器中的磁阀式电抗器。晶闸管控制电抗器近年来由于功率电子的快速发展而得到广泛应用，晶闸管控制电抗器虽然反应速度快，技术较成熟，但是造价高、维护困难、谐波污染较严重，大规模的应用仍受到诸多限制；磁阀式可控电抗器其制造工艺简单、成本低廉、可靠性高，电抗器磁阀式在整个容量调节范围内主铁心始终处于铁磁的线性区，磁阀处可以设计的接近极限饱和，因此电抗器线性度较好，铁心谐波大约为晶闸管控制电抗器的一半。但是由于其容量已达到极限值，所以磁阀式可控电抗器过负荷能力较差。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本提供一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器，具有低成本、结构简单、易于加工的特点，在保证电抗器线性并有较大调节范围的同时，还有较大的过负荷能力。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器，包括两个大小结构相同的电抗器铁心1、交流工作绕组2、两组直流激磁绕组3、若干组局部饱和绕组5；将两个电抗器铁心1的一侧紧贴放置，且两个电抗器铁心1的接触面为长方形平面；建立直角坐标系，以两个电抗器铁心1的中心点相连的线为X轴，且两中心点的中间位置为原点建立Y轴；所述两个电抗器铁心1以Y轴对称；所述接触面位置处的两个电抗器铁心1上表 面上均设置有数量相同、位置相对的局部饱和绕组孔4，且相邻局部饱和绕组孔4间的距离相等；所述相邻的两个局部饱和绕组孔4上绕有一组局部饱和绕组5；若干组局部饱和绕组5之间串联连接；所述交流工作绕组2缠绕于两个电抗器铁心1紧贴位置处，并覆罩局部饱和绕组5；所述两组直流激磁绕组3分别绕于两个电抗器铁心1另一侧上，并且两组直流激磁绕组3基于Y轴对称。
进一步的，采用电工硅钢卷绕成空心圆柱体，将空心圆柱体一侧压出平行于轴线的长方形平面最终形成电抗器铁心1。
进一步的，所述局部饱和绕组孔4为四个。
有益效果：本发明提供的一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器
(1)本发明的卷绕式铁心磁饱和电抗器，由于采用卷绕式铁心，铁心结构简单，易于加工。
(2)通过控制局部饱和绕组的电流可控制铁心局部饱和程度，该铁心局部饱和程度可以等效为气隙的大小，即可灵活控制等效气隙的大小；由于一般电抗器气隙不可调，当负载较大时电抗值不能保持线性；此电抗器负载较大时，通过调节局部饱和绕组，电抗值也能保持线性，因此电抗器有较大的过负载能力。
(3)交流工作绕组、直流激磁绕组和局部饱和绕组互相独立，三者无电气连接，避免了电网侧高电压大电流对控制回路的影响，提高了电抗器的可靠性。
(4)采用单独的直流电源给电抗器直流激磁绕组供电，因此接线简单。保持局部饱和绕组电流不变，电抗器的电抗仅由直流激磁绕组有关，控制简单、方式灵活。
附图说明
图1为卷绕式铁心磁饱和电抗器结构示意图；
图2为局部饱和绕组连接方式1示意图；
图3为局部饱和绕组连接方式2示意图；
图4为卷绕式铁心磁饱和电抗器结构的俯视图；
图中有：电抗器铁心1、交流工作绕组2、直流激磁绕组3、局部饱和绕组孔4、局部饱和绕组5、局部饱和区6。
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所示的一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器，包括两个大小结构相同的电抗器铁心1、交流工作绕组2、两组直流激磁绕组3、两组局部饱和绕组5；将两个电抗 器铁心1的一侧紧贴放置，且两个电抗器铁心1的接触面为长方形平面；建立直角坐标系，以两个电抗器铁心1的中心点相连的线为X轴，且两中心点的中间位置为原点建立Y轴；所述两个电抗器铁心1以Y轴对称；所述接触面位置处的两个电抗器铁心1上表面上均设置有数量相同、位置相对的局部饱和绕组孔4，且相邻局部饱和绕组孔4间的距离相等；所述相邻的两个局部饱和绕组孔4上绕有一组局部饱和绕组5；本发明中两组局部饱和绕组5串联连接；所述交流工作绕组2缠绕于两个电抗器铁心1紧贴位置处，并覆罩局部饱和绕组5；所述两组直流激磁绕组3分别绕于两个电抗器铁心1另一侧上，并且两组直流激磁绕组3基于Y轴对称。
采用电工硅钢卷绕成空心圆柱体，将空心圆柱体一侧压出平行于轴线的长方形平面最终形成电抗器铁心1。
所述局部饱和绕组孔4为四个。
采用单独的直流电源给电抗器直流激磁绕组3、局部饱和绕组5供电，交流工作绕组2通交流；通过控制局部饱和绕组5的直流电流可控制铁心局部饱和程度，该铁心局部饱和程度可以等效为气隙的大小，即可灵活控制等效气隙的大小；由于一般电抗器气隙不可调，当负载较大时电抗值不能保持线性；本发明中当电抗器负载较大时，通过调节局部饱和绕组，电抗值也能保持线性，因此电抗器有较大的过负载能力。保持局部饱和绕组电流不变时，电抗器的电抗仅由直流激磁绕组有关，控制简单、方式灵活。
如图2、图3所示为局部饱和绕组5的绕线方式，分别为上下绕线和左右绕线，两种连接方式产生的饱和气隙效果相同。图4中阴影部分6为局部饱和绕组5产生局部磁通区域。
所述一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器工作原理如下：
此电抗器是一种基于磁饱和原理的可调电抗器。交流工作绕组产生的磁通在两个电抗器铁心1中流通。两组直流偏磁绕组3的对称设置和顺向串联使得直流偏磁绕组3产生的磁通并不通过两个电抗器铁心1接触面位置处，只在两电抗器铁心1外围铁心流通，即通过调节直流偏磁绕组产生的磁通就可以调节外围铁心磁通的饱和程度，由于电抗值跟电抗器铁心1的饱和程度成反比，并且交流工作磁通和直流偏磁磁通共用外围铁心，即可通过直流偏磁磁通控制电抗器的电抗值。同时，通过在两电抗器铁心接触面位置处的上表面设置局部饱和绕组5，使得电抗器电抗值保持线性。
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 (3)

1.一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器，其特征在于：包括两个大小结构相同的电抗器铁心(1)、交流工作绕组(2)、两组直流激磁绕组(3)、若干组局部饱和绕组(5)；将两个电抗器铁心(1)的一侧紧贴放置，且两个电抗器铁心(1)的接触面为长方形平面；建立直角坐标系，以两个电抗器铁心(1)的中心点相连的线为X轴，且两中心点的中间位置为原点建立Y轴；所述两个电抗器铁心(1)以Y轴对称；所述接触面位置处的两个电抗器铁心(1)上表面上设置有数量相同、位置相对的局部饱和绕组孔(4)，且相邻局部饱和绕组孔(4)间的距离相等；所述相邻的两个局部饱和绕组孔(4)上绕有一组局部饱和绕组(5)；若干组局部饱和绕组(5)反向串联；所述交流工作绕组(2)缠绕于两个电抗器铁心(1)紧贴位置处，并覆罩局部饱和绕组(5)；所述两组直流激磁绕组(3)分别绕于两个电抗器铁心(1)另一侧上，两组直流激磁绕组(3)之间顺向串联，并且两组直流激磁绕组(3)基于Y轴对称。
2.根据权利要求1所述的一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器，其特征在于：采用电工硅钢卷绕成空心圆柱体，将空心圆柱体一侧压出平行于Y轴线的长方形平面最终形成电抗器铁心(1)。
3.根据权利要求1所述的一种卷绕式铁心磁饱和可控电抗器，其特征在于：所述局部饱和绕组孔(4)为四个。
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