CN108777219A - 一种双柱磁通直接耦合可控电抗器 - Google Patents

一种双柱磁通直接耦合可控电抗器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，所述可控电抗器包括铁芯和边轭，所述铁芯包括：单相铁芯，和/或由三个所述单相铁芯组成的三相铁芯；所述单相铁芯包括：设置于边轭中的铁芯柱，所述铁芯柱的径向外侧设有位于边轭中的绕组；所述边轭包括：矩形边轭，和/或由三个矩形边轭共用一端形成的组合边轭；所述绕组包括：设于每个铁芯柱径向外侧的1个控制绕组和沿铁芯径向设于2个控制绕组外侧的1个网侧绕组。本发明提供的可控电抗器可以实现双柱励磁磁通的直接耦合，有效减小了回路等效电感和时间常数，减少了双绕组间的绝缘空间需求，减小了线圈和油箱的体积和重量，同时大大提高了响应速度。

Description

一种双柱磁通直接耦合可控电抗器
技术领域
本发明涉及超/特高压输电系统的一种电抗器，具体涉及一种双柱磁通直接耦合可控电抗器。
背景技术
超高压电网是我国电力系统的骨干网架，无功电压及电磁暂态问题是影响其安全稳定运行的关键因素，主要表现为：①长线路充电无功大，过电压和潜供电流问题突出，重合闸失败风险高，危及电网和设备安全；②清洁能源大规模集中接入，潮流变化加剧，高/低电压越限问题更为突出，严重制约了电网输送能力；③系统故障引起的过电压，可能诱发近区新能源机组大面积脱网事故。常规无功补偿设备，如：固定高抗；难以有效解决上述问题，亟需发展超高压层面直接动态无功补偿技术。
为解决过电压和潜供电流等电磁暂态问题，提高重合闸成功率，在长距离超高压线路上，须加装固定并联电抗器，以吸收线路容性充电无功。当线路潮流变化时，特别是有新能源接入时，系统无功需求随之频繁变化，为维持无功平衡和电压稳定，通常采用低压并联电容器/电抗器组或静止无功补偿器等进行无功补偿。受技术水平和经济性约束，现有补偿技术均通过变压器向超高压系统注入/吸收无功，补偿效率低且安装容量受主变容量限制，并且不能满足开关站(无变压器)等应用场景需求。此外，由于固定并联电抗器吸收了大部分线路容性充电无功，重载方式下无法为系统提供无功和电压支撑，需额外补偿容性无功，增加了系统损耗和建设成本。西北750kV交流输电通道承担着甘肃、新疆等地大型风电、光伏基地向西北主网送出任务，电气距离长达1100km、充电功率大，功率、电压波动幅度大，亟需研发直挂超高压电网的动态无功补偿技术。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种双柱磁通直接耦合可控电抗器。
本发明提供的技术方案是：一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，所述可控电抗器包括铁芯和边轭，所述铁芯包括：单相铁芯，和/或三个所述单相铁芯组成的三相铁芯；所述单相铁芯包括设置于边轭中的2个铁芯柱，所述铁芯柱的径向外侧设有位于边轭中的绕组；所述边轭包括：矩形边轭，和/或由三个矩形边轭共用一端形成的组合边轭；
所述绕组包括：设于每个铁芯柱径向外侧的1个控制绕组和沿铁芯径向设于2个控制绕组外侧的1个网侧绕组。
优选的，所述绕组还包括辅助绕组；
所述辅助绕组设于每个控制绕组径向外侧且位于网测绕组径向内侧，或者所述辅助绕组设于网测绕组径向内侧且位于两个控制绕组径向外侧。
优选的，所述组合边轭中的矩形边轭间的夹角相同。
优选的，所述控制绕组为低压绕组，所述网侧绕组为高压绕组。
优选的，所述组合边轭中的3个网侧绕组连成星形接入电力系统。
优选的，所述组合边轭中的6个控制绕组通过多种联接方式接入励磁系统。
优选的，所述6个控制绕组通过以下任一种联接方式接入所述励磁系统：
每相铁芯上的第1个控制绕组串联后的支路与每相铁芯上的第2个控制绕组串联后的另一支路相并联接入所述励磁系统的电源正负极；或
每相铁芯上2个控制绕组依次串联一字形并首尾接入所述励磁系统的电源正负极；或
每相铁芯上的2个控制绕组首首或尾尾逆向串联后再并联接入所述励磁系统的电源正负极。
优选的，所述组合边轭中的辅助绕组通过多种联接方式接入励磁系统和/或接入滤波系统。
优选的，所述辅助绕组通过以下任一种联接方式接入励磁系统和/或接入滤波系统：
每相铁芯采用1个所述辅助绕组，3个辅助绕组首尾联接成三角形并从所述三角形顶端或中部引出并接入；或
每相铁芯采用2个所述辅助绕组，6个辅助绕组并联或串联后连成三角形并从所述三角形顶端或中部引出并接入。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明提供的技术方案，采用的绕组不绕在同一个铁芯柱的结构，实现了双柱励磁磁通的直接耦合，有效减小了回路等效电感和时间常数，减少了双绕组间的绝缘空间需求，减小了线圈和油箱的体积和重量，同时大大提高了响应速度。
(2)本发明提供的技术方案，采用的电抗器，其具有绝缘结构简单、线圈路径短、用材量小、损耗低、励磁效率高、时间常数小和性能参数大大提升的优点。
(3)本发明提供的技术方案，采用铁芯柱上的控制绕组、网侧绕组和辅助绕组，不采用同绕在一个铁芯柱的结构，而是将网侧绕组和辅助绕组同时绕在两个铁芯柱上，通过实现了双柱励磁磁通的直接耦合，有效减小了回路等效电感和时间常数，减少了双绕组间的绝缘空间需求，减小了线圈和油箱的体积和重量，同时大大提高了响应速度。
附图说明
图1为本发明的电抗器结构示意图；
图2为图1的剖面图；
图3为本发明的边轭结构示意图，其中(a)为单相结构，(b)和(c)为三相结构；
图4为本发明不包含辅助绕组的电抗器的结构示意图，其中(a)为单相结构，(b)和(c)为三相结构；
图5为本发明包含1个辅助绕组的电抗器的结构示意图，其中(a)为单相结构，(b)和(c)为三相结构；
图6为本发明包含2个辅助绕组的电抗器的结构示意图，其中(a)为单相结构，(b)和(c)为三相结构；
图7为本发明电抗器的电路图；
图8为本发明控制绕组和励磁系统的联接方式，其中(a)为每相铁芯上的第1个控制绕组串联后的支路与每相铁芯上的第2个控制绕组串联后的另一支路相并联接入所述励磁系统的电源正负极，(b)为每相铁芯上2个控制绕组依次串联一字形并首尾接入所述励磁系统的电源正负极，(c)为每相铁芯上的2个控制绕组首首或尾尾逆向串联后再并联接入所述励磁系统的电源正负极；
图9为本发明组合边轭中的辅助绕组接入励磁系统和/或接入滤波系统的多种联接方式，其中(a)为每相铁芯采用1个所述辅助绕组，3个辅助绕组首尾联接成三角形并从所述三角形顶端引出并接入，(b)为每相铁芯采用1个所述辅助绕组，3个辅助绕组首尾联接成三角形并从所述三角形中部引出并接入，(c)为每相铁芯采用2个所述辅助绕组，6个辅助绕组并联或串联后连成三角形并从所述三角形顶端引出并接入，(d)为每相铁芯采用2个所述辅助绕组，6个辅助绕组并联或串联后连成三角形并从所述三角形中部引出并接入。
其中，1-矩形边轭；2-铁芯柱；3-控制绕组；4-网侧绕组；5-辅助绕组；6-电力系统；7-励磁系统；8-滤波系统。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1至图4所示，本发明提供的快速响应的磁控型可控并联电抗器，所述磁控型可控并联电抗器包括：铁芯和边轭；所述铁芯包括：单相铁芯，和/或三个所述单相铁芯组成的三相铁芯；所述单相铁芯包括设置于边轭中的2个铁芯柱2，所述铁芯柱2的径向外侧设有位于边轭1中的绕组；所述边轭包括：矩形边轭1，和/或由三个矩形边轭1共用一端形成的组合边轭；所述绕组包括：设于每个铁芯柱2径向外侧的1个控制绕组3和沿铁芯径向设于2个控制绕组3外侧的1个网侧绕组4；1个铁芯柱2的径向外侧设有1个控制绕组3；2个控制绕组3外侧设有一个网测绕组4；所述组合边轭中的矩形边轭1间的夹角相同，都是在同一平面上的夹角为120度；
如图5至图6所示，所述绕组还包括辅助绕组5，所述辅助绕组5设于每个控制绕组3径向外侧且位于网测绕组4径向内侧，或者所述辅助绕组5设于网测绕组4径向内侧且位于两个控制绕组3径向外侧；所述控制绕组3为低压绕组，所述网侧绕组4为高压绕组；
如图7所示，所述组合边轭中的3个网侧绕组5连成星形接入电力系统；所述组合边轭中的6个控制绕组3通过多种联接方式接入励磁系统7；所述组合边轭中的辅助绕组3通过多种联接方式接入励磁系统7和/或接入滤波系统8；
如图8所示，所述6个控制绕组3通过以下任一种联接方式接入所述励磁系统7：
每相铁芯上的第1个控制绕组3串联后的支路与每相铁芯上的第2个控制绕组3串联后的另一支路相并联接入所述励磁系统7的电源正负极；或
每相铁芯上2个控制绕组3依次串联一字形并首尾接入所述励磁系统7的电源正负极；或
每相铁芯上的2个控制绕组3首首或尾尾逆向串联后再并联接入所述励磁系统7的电源正负极。
如图9所示，所述辅助绕组5通过以下任一种联接方式接入励磁系统7和/或接入滤波系统8：
每相铁芯采用1个所述辅助绕组5，3个辅助绕组5首尾联接成三角形并从所述三角形顶端或中部引出并接入；或
每相铁芯采用2个所述辅助绕组5，6个辅助绕组5并联或串联后连成三角形并从所述三角形顶端或中部引出并接入。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，所述可控电抗器包括铁芯和边轭，所述铁芯包括：单相铁芯，和/或三个所述单相铁芯组成的三相铁芯；所述单相铁芯包括：设置于边轭中的2个铁芯柱，所述铁芯柱的径向外侧设有位于边轭中的绕组；其特征在于，
所述边轭包括：矩形边轭，和/或由三个矩形边轭共用一端形成的组合边轭；
所述绕组包括：设于每个铁芯柱径向外侧的1个控制绕组和沿铁芯径向设于2个控制绕组外侧的1个网侧绕组。
2.如权利要求1所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述绕组还包括辅助绕组；
所述辅助绕组设于每个控制绕组径向外侧且位于网测绕组径向内侧，或者所述辅助绕组设于网测绕组径向内侧且位于两个控制绕组径向外侧。
3.如权利要求1所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述组合边轭中的矩形边轭间的夹角相同。
4.如权利要求1所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述控制绕组为低压绕组，所述网侧绕组为高压绕组。
5.如权利要求1所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述组合边轭中的3个网侧绕组连成星形接入电力系统。
6.如权利要求1所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述组合边轭中的6个控制绕组通过多种联接方式接入励磁系统。
7.如权利要求6所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述6个控制绕组通过以下任一种联接方式接入所述励磁系统：
每相铁芯上的第1个控制绕组串联后的支路与每相铁芯上的第2个控制绕组串联后的另一支路相并联接入所述励磁系统的电源正负极；或
每相铁芯上2个控制绕组依次串联一字形并首尾接入所述励磁系统的电源正负极；或
每相铁芯上的2个控制绕组首首或尾尾逆向串联后再并联接入所述励磁系统的电源正负极。
8.如权利要求2所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述组合边轭中的辅助绕组通过多种联接方式接入励磁系统和/或接入滤波系统。
9.如权利要求8所述的一种双柱磁通直接耦合可控电抗器，其特征在于，
所述辅助绕组通过以下任一种联接方式接入励磁系统和/或接入滤波系统：
每相铁芯采用1个所述辅助绕组，3个辅助绕组首尾联接成三角形并从所述三角形顶端或中部引出并接入；或
每相铁芯采用2个所述辅助绕组，6个辅助绕组并联或串联后连成三角形并从所述三角形顶端或中部引出并接入。
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