CN107910874A - 一种可控可调电抗器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可控可调电抗器，包括变流器、铁芯电感线圈、在线微调电感线圈、电容器、双刀开关和功率触发模块。本发明针对电力系统长期运行过程电流控制系统电感值、电容值的变化，设计了正反向补偿控制和在线电感值微调技术手段。通过控制和调整，能够实现ω(L+L0)‑1/ωC＝0，确保测量设备的正常工作。本发明中，在线微调电感值L0可正可负，也可大可小，调节灵活便捷，有利于实现ω(L+L0)＝1/ωC的技术条件，从而保证了电网供电电压的稳定。相对于现有技术，本发明可实现在不断电情况下，对电感值和电容值变化进行在线补偿，具有良好的应用前景。

Description

一种可控可调电抗器
技术领域
本发明属于电工技术中的电网控制设备，特别涉及一种可控可调电抗器，用于电抗需要可调的系统及装置中。
背景技术
专利号ZL200510019185.1的中国发明专利“磁势平衡可控式可调电抗器”，是将变流器原方绕组串联连接于电网母线上，变流器副方绕组与电感线圈、电容器串联连接，电容器两端并联连接功率触发模块，后者的触发信号由继电保护系统以指令信号输入，其中电感线圈的电感值L和电容器的电容值C在工作频率ω下满足ωL＝1/ωC，实现电抗需要可调的系统及装置中。但这种装置存在如下缺点：由于副方绕组所接的是由电感线圈和电容器组成的串联谐振负载，当电力系统正常运行时，要求副方绕组工频负载阻抗趋近于零，即ωL-l/ωC＝0，而长期运行过程中其电感值、电容值的变化不可避免，直接影响到变流器原方绕组中工频电流在其两端的压降，即影响到电网供电电压的变化。
发明内容
本发明提出一种可控可调电抗器，针对现有技术中存在的问题和不足，达到使用便捷、运行可靠的效果，实现在线双向补偿和精确补偿的技术目的，解决现有技术无法实现在线补偿技术问题。
本发明提出的一种可控可调电抗器，包括变流器(T)、铁芯电感线圈(L)、在线微调电感线圈(L0)、电容器(C)、双刀开关(K)和功率触发模块(2)；其中：
所述变流器(T)的原方绕组(W1)用于外接电网母线(使用时串联在母线上)，副方绕组(W2)与铁芯电感线圈(L)、在线微调电感线圈(L0)、电容器(C)串联连接，功率触发模块(2)与电容器(C)并联连接；
所述功率触发模块(2)外接继电保护系统输入，用于接收触发信号S，通过该触发信号S实现该模块工作状态的切换，实现与电容器(C)并联电阻的调节；
所述铁芯电感线圈(L)、在线微调电感线圈(L0)的电感值和电容器的电容值C满足公式：ω(L+L0)＝1/ωC，其中ω为工作频率；
所述在线微调电感线圈(L0)设置有多个线圈抽头，用于实现微调电感值；
所述铁芯电感线圈(L)和在线微调电感线圈(L0)，共同绕在一个环状或矩形铁芯(C2)上，它们形成串联连接；铁芯电感线圈(L)和在线微调电感线圈(L0)既可以按同名端极性同相串联，也可以按同名端极性反相串联；所述同相与反相串联的功能，由双刀开关(K)构成的在线微调电感线圈(L0)极性切换装置实现；
所述双刀开关(K)包括两个开关(K1、K2)，开关(K1、K2)的非刀侧两旋钮中，上侧旋钮均接所述在线微调电感线圈(L0)的同名端，下侧旋钮接该电感线圈的调节抽头；开关(K1、K2)的刀侧两旋钮中，K1的上侧旋钮接B点，下侧旋钮接A点；K2的上侧旋钮接A点，下侧旋钮接B点；所述A点指在线微调电感线圈(L0)和铁芯电感线圈(L)的连接点，所述B点指在线微调电感线圈(L0)与变流器(T)副方绕组(W2)的连接点。
进一步的，所述变流器(T)的主铁芯、铁芯电感线圈(L)和在线微调电感线圈(L0)的铁芯为带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯，或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。
本发明中，所述变流器副方绕组与铁芯电感线圈、在线微调电感线圈、电容器串联连接；电容器两端并联连接功率触发模块，功率触发模块的触发信号由继电保护系统以指令信号输入，其中铁芯电感线圈和在线微调电感线圈的电感值L+L0，和电容器的电容值C在工作频率ω下满足ω(L+L0)＝1/ωC。所述的铁芯电感线圈，在线微调电感线圈，共同绕在同一个环状或矩形铁芯上，形成串联连接，既可以按同名端极性同相串联，也可以按同名端极性反相串联，同相与反相串联的功能，由双刀开关K1，双刀开关K2组成的微调电感极性在线转换装置实现，本发明特点为：当电感值、电容值发生变化时，即ωL-1/ωC≠0，由于设置了在线微调电感线圈L0，通过控制和调整，能够实现ω(L+L0)-1/ωC＝0，此时的在线微调电感值L0可正可负，也可大可小；由双刀开关K1、双刀开关K2组成的微调电感极性在线转换装置，当开关K2闭合，K1断开时，铁芯电感线圈L的同名端极性与在线微调电感线圈L0的同名端极性同相串联，其总电感值为L+|L0|；当电网供电电压变化需要减小总电感值时，不需要停电断开线路，在线操作合上开关K1，此时让在线微调电感线圈暂时短接，因它的电感值小，只是铁芯电感线圈电感值的几十分之一，不会引起大的扰动，此时的在线微调电感线圈抽头可以调整；微调电感L0调整后，断开开关K2，此时在线微调电感线圈L0的同名端极性与铁芯电感线圈L的同名端极性反相串联，其总电感值为L-|L0|；因此本发明很好地实现了ω(L+L0)＝1/ωC，保证电网供电电压的稳定。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能取得以下技术效果：
1、由于设置了在线微调电感线圈L0，通过控制和调整，能够实现ω(L+L0)-1/ωC＝0，此时的在线微调电感值L0可正可负，也可大可小，调节灵活便捷；
2、实现了电感值的双向补偿，有利于实现ω(L+L0)＝1/ωC，从而保证了电网供电电压的稳定；
3、可实现在不断电情况下，对电感值和电容值变化进行在线补偿。
附图说明
图1为本发明电路示意图；
图2为铁芯电感线圈和在线微调电感线圈结构示意图；
图3为开关K1、K2组成微调电感极性在线转换装置电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1给出了本发明的装置示意图。变流器T的原方绕组W1串联连接在电网母线1上，变流器T副方绕组W2与铁芯电感线圈L、在线微调电感线圈L0、电容器C串联连接，功率触发模块2与电容器C并联连接，触发信号S由继电保护系统输入，功率触发模块2可以为可关断模块GTR。
所述的一种可控可调电抗器，变流器T的主铁芯C1，铁芯电感线圈及在线微调电感线圈的铁芯C2，可以为由带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯，或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。
所述的铁芯电感线圈L、在线微调电感线圈L0，共同绕在如图2所示的同一个环状或矩形铁芯C2上，它们形成串联连接，既可以按同名端极性同相串联，也可以按同名端极性反相串联，同相与反相串联的功能，由双刀开关K1、双刀开关K2组成的微调电感极性在线转换装置实现，如图3所示。在线微调电感线圈L0设置有多个线圈抽头如图2所示，以适应多个微调电感值的需要。
本可控可调电抗器投入工作后，当电力系统正常运行时，功率触发模块2的触发指令信号为零，模块处于关断状态。由于副方绕组W2所接的是由铁芯电感线圈L、在线微调电感线圈L0、电容器C组成的串联谐振负载，其谐振频率为工频ω，此时副方绕组工频负载阻抗趋近于零，ω(L+L0)-1/ωC＝0，相当于短路，即从变流器T一次侧看其短路阻抗很小，一次绕组W1中工频电流在其两端压降很小，则工频电流即电网负载所需要的运行电流顺利通过，此时可控可调电抗器趋近于零阻抗。当电力系统发生故障时，且故障电流达到整定值，功率触发模块2的指令信号S达到最大值，模块处于全导通状态，电容器C被短接，副方绕组W2接的负载阻抗为极大值，即为两电感线圈的阻抗值ZL+ZL0，此时从变流器T一次侧看其阻抗达到极大值，为变流器T的励磁阻抗Zm与两电感线圈的阻抗ZL+ZL0的并联值Zm//)ZL+ZL0)。
当电感值、电容值发生变化时，即ωL-1/ωC≠0，本发明由于设置了在线微调电感线圈L0，通过控制和调整，能够实现ω(L+L0)-1/ωC＝0，此时的在线微调电感值L0可正可负，也可大可小；由双刀开关K1、双刀开关K2组成的微调电感极性在线转换装置，当开关K2闭合，K1断开时，铁芯电感线圈L的同名端与在线微调电感线圈L0的同名端极性同相串联，其总电感值为L+|L0|；当需要减小总电感值时，不需要停电断开线路，在线操作合上开关K1，此时让在线微调电感线圈L0暂时短接，因它的电感值小，只是铁芯电感线圈L电感值的几十分之一，不会引起大的扰动，此时的在线微调电感线圈L0的抽头可以调整；微调电感L0调整后，断开开关K2，此时在线微调电感线圈L0的同名端极性与铁芯电感线圈L的同名端极性反相串联，其总电感值为L-|L0|；因此本发明很好地实现了ω(L+L0)＝1/ωC，保证电网供电电压的稳定。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可控可调电抗器，包括变流器(T)、铁芯电感线圈(L)、在线微调电感线圈(L0)、电容器(C)、双刀开关(K)和功率触发模块(2)，其特征在于：
所述变流器(T)的原方绕组(W1)用于外接电网母线(使用时串联在母线上)，副方绕组(W2)与铁芯电感线圈(L)、在线微调电感线圈(L0)、电容器(C)串联连接，功率触发模块(2)与电容器(C)并联连接；
所述功率触发模块(2)外接继电保护系统输入，用于接收触发信号S，通过该触发信号S实现该模块工作状态的切换，实现与电容器(C)并联电阻的调节；
所述铁芯电感线圈(L)、在线微调电感线圈(L0)的电感值和电容器的电容值C满足公式：ω(L+L0)＝1/ωC，其中ω为工作频率；
所述在线微调电感线圈(L0)设置有多个线圈抽头，用于实现微调电感值；
所述铁芯电感线圈(L)和在线微调电感线圈(L0)，共同绕在一个环状或矩形铁芯(C2)上，它们形成串联连接；铁芯电感线圈(L)和在线微调电感线圈(L0)既可以按同名端极性同相串联，也可以按同名端极性反相串联；所述同相与反相串联的功能，由双刀开关(K)构成的在线微调电感线圈(L0)极性切换装置实现；
所述双刀开关(K)包括两个开关(K1、K2)，开关(K1、K2)的非刀侧两旋钮中，上侧旋钮均接所述在线微调电感线圈(L0)的同名端，下侧旋钮接该电感线圈的调节抽头；开关(K1、K2)的刀侧两旋钮中，K1的上侧旋钮接B点，下侧旋钮接A点；K2的上侧旋钮接A点，下侧旋钮接B点；所述A点指在线微调电感线圈(L0)和铁芯电感线圈(L)的连接点，所述B点指在线微调电感线圈(L0)与变流器(T)副方绕组(W2)的连接点。
2.根据权利要求1所述的一种可控可调电抗器，其特征在于，所述变流器(T)的主铁芯、铁芯电感线圈(L)和在线微调电感线圈(L0)的铁芯为带状冷轧硅钢片卷绕成的环状铁芯，或由片状冷轧硅钢片叠装而成的矩形铁芯。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3829736A (en) * 1971-10-25 1974-08-13 Acec Reactive energy static compensator to protect thyristor rectifiers
CN1719683A (zh) * 2005-07-29 2006-01-11 华中科技大学 磁势平衡可控式可调电抗器

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