CN114325280A - 一种高压可调式电抗器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压可调式电抗器，其包括：中空的圆柱状非导磁外壳，所述非导磁外壳底部安装有用于绝缘的底盘，所述非导磁外壳的侧面安装有用于均衡电场的多个均压环，所述非导磁外壳的侧面还安装有用于分压的电容器；所述非导磁外壳内部沿竖直方向安装有用于改变调感电抗器电感值的传动蜗杆，所述传动蜗杆通过传动蜗轮与调感电抗器转动连接，所述传动蜗杆的底部转动连接有驱动所述传动蜗杆旋转的电机。本发明实现了试验仪器的简化，提升了工作效率，减少现场人员的劳动强度；同时具有励磁、电压测量的功能，实现了串联谐振回路的功能集成，减少了各相试验设备之间的连接工作，提升工作效率的同时又提高了试验回路的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及谐振试验装置领域，尤其涉及一种高压可调电抗器。
背景技术
随着电网容量的逐渐扩大，对于大型发电机、变压器、GIS、交流电缆等大容量、高电压设备进行交流耐压试验所需的试验设备容量也越来越大，如采用常规工频耐压装置，试验设备的容量往往不能满足现场试验的要求。故大容量、高电压设备交流耐压和局部放电试验广泛采用串联谐振试验装置。
串联谐振试验装置是指通过调整电感或电源频率，使串联电感与电容达到谐振状态的试验装置，调频式串联谐振装置通过变频电源将工频电源变为电压和频率可调的电源，采用调频调压方式，通过调节电源的频率使感抗等于容抗，电路发生串联谐振，使电感或电容两端获得一个高于励磁电压数倍的电压。调感式串联谐振装置通过调整串联电抗器的铁芯间隙来改变电感，当感抗等于容抗时电路发生谐振，回路呈纯阻性，回路电流最大，感抗和容抗的压降最高，此时电源只提供有功功率，大大减少了试验装置的体积和重量。
电感可调的电抗器是调感式串联谐振的核心。在实际耐压现场，要充分考虑所设计电抗器装置的体积重量，确保现场工作的效率，同时要具有良好的绝缘强度与机械强度，以保证现场试验过程的可靠性。因此我们将励磁变压器、电容分压器与电抗器集成一体，并以此为基础设计一套绝缘结构可靠，装卸方便快捷，同时具有励磁测压功能的电感可调电抗器，来满足串联谐振试验的需求。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种具有励磁测压功能、绝缘性能与结构强度良好的电感可调高压可调电抗器，能够使电容性被试品承受到交流高压的作用，简化试验设备，降低试验强度，同时降低对试验电源的要求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种高压可调式电抗器，其包括：中空的圆柱状非导磁外壳，所述非导磁外壳底部安装有用于绝缘的底盘，所述非导磁外壳的侧面安装有用于均衡电场的多个均压环，所述非导磁外壳的侧面还安装有用于分压的电容器；
所述非导磁外壳内部沿竖直方向安装有用于改变调感电抗器电感值的传动蜗杆，所述传动蜗杆通过传动蜗轮与调感电抗器转动连接，所述传动蜗杆的底部转动连接有驱动所述传动蜗杆旋转的电机。
优选方式下，所述调感电抗器包括：缠绕有励磁线圈的第一铁芯，所述第一铁芯与缠绕有高压线圈的第二铁芯电磁连接。
优选方式下，所述传动蜗杆带动与所述传动蜗轮固定连接的第一铁芯与第二铁芯沿竖直方向移动，改变调感电抗器的电感值。
优选方式下，所述均压环为通过高压铝箔管与被试设备连接的装置。
优选方式下，所述电容器与高压线圈并联，所述电容器通过外接电容分压的方式将高压线圈电压转换为较低的测量电压。
本发明的有益效果为：本发明设计一种集励磁测压功能于一体的电感值可调的电抗器试验装置，能够适应具有大静电电容量类试品的工频耐压需要，缓解现场试验电源容量不足的问题，利用串联谐振原理通过改变电感使电路谐振，从而使用较小电容量的供电电源完成等效于供电电源30到150倍的试验。
附图说明
图1为本发明的内部剖面图；
图2为本发明的电感测量原理图；
图3为本发明的工作示意图。
图中：1、非导磁外壳；2、高压线圈；3、电机；4、均压环；5、电容器；6、铁芯；61、第一铁芯；62、第二铁芯；7、传动蜗杆；8、励磁线圈；9、底盘；10、油箱。
具体实施方式
本发明提供了一种高压可调电抗器，其包括：中空的圆柱状非导磁外壳，所述非导磁外壳底部安装有用于绝缘的底盘，所述非导磁外壳的侧面安装有用于均衡电场的多个均压环，所述非导磁外壳的侧面还安装有用于分压的电容器；
所述非导磁外壳内部沿竖直方向安装有用于改变调感电抗器电感值的传动蜗杆，所述传动蜗杆通过传动蜗轮与调感电抗器转动连接，所述传动蜗杆的底部转动连接有驱动所述传动蜗杆旋转的电机。
所述调感电抗器包括：缠绕有励磁线圈的第一铁芯，所述第一铁芯与缠绕有高压线圈的第二铁芯电磁连接。
所述传动蜗杆带动与所述传动蜗轮固定连接的第一铁芯与第二铁芯沿竖直方向移动，改变调感电抗器的电感值。
所述均压环为通过高压铝箔管与被试设备连接的装置。
所述电容器与高压线圈并联，所述电容器通过外接电容分压的方式将高压线圈电压转换为较低的测量电压。
具体实施例：
本发明结合工程实际中所有被试设备的相关耐压规程以及被试品的电容估算范围，以调节磁路间隙长度为调感原理，调节铁芯间隙来该改变铁芯电感值，设计高压可调电抗器。本发明提供了一种能够满足大静电电容量类的试品耐压需要的电感值可调的电抗器试验装置，装置主体结构中的铁心整体压装，芯柱采用环氧真空浇注，器身整体固定在非导磁材料框架中。装置上端装备有均压环，采用非闭环结构设计。下半部分配有电容分压器，用来实现对被试品电压的直接测量，底端所设计的励磁线圈与可调电抗线圈具有电压调节作用，相对于了传统可调电抗器需要配有励磁变压器，不需要配备励磁变压器，实现了试验仪器的简化，提升了工作效率，减少现场人员的劳动强度。装置底部配有直流电机，采用涡轮蜗杆结构来调整铁心气隙，气隙移动平稳，确保调谐时电感值无漂移现象。整个高压可调电抗器装置不仅具有电感可调的功能，同时具有励磁、电压测量的功能，实现了串联谐振回路的功能集成，减少了各相试验设备之间的连接工作，提升工作效率的同时又提高了试验回路的可靠性。
如图1所示，本发明由间隙可调铁芯6、励磁线圈8、高压线圈2、电容器5、均压环4、传动蜗杆7、非导磁外壳1、电机3等部分构成。高压可调电抗器的额定容量设计为275kVA、额定输入容量15kVA、额定输入电压0.38kV、额定输出电压275kV，工作在50Hz的电源频率下，能够实现电感值在875.7～13136.9H之间连续可调，能够在100％额定负载下连续工作一个小时，承受1.1额定电压一分钟绝缘不被破坏。电容分压器的高压臂右两个2000pf的电容串联而成，低压臂由1μf电容器组成，电压测量比为1000:1。本发明还配置有用于控制电机工作的操作控制箱。
其中，高压可调电感器采用油浸式绝缘，结构设计为铁芯整体压装，间隙可调铁芯采用环氧真空浇注，器身整体固定在非导磁材料框架中，通过调整串联调感电抗器的铁芯间隙使电感值在一定范围内连续变化，调感电抗器变化范围应满足被试电容范围，调感电抗器低压端对地设有绝缘台。各种尺寸校核无误后直接安装在非导磁材料做成的油箱之中，确保产品的垂直度和平行度，从而设计出一种体积小、重量轻、操作方便接线简单、搬运灵活适合现场使用的高压可调电抗器。
如图2所示为本发明测量高压电感的原理图，利用电压传感器与电流传感器测量出高压线圈两端电压与电流值，传输到外部操作控制箱中，分析计算出高压线圈的电感值。
更具体地：通过电机带动传动蜗杆转动，来调节铁芯的间隙，改变高压线圈中的磁通量，从而改变线圈的电感值。如图1所示，电抗器下端的励磁线圈与高压线圈部分构成升压回路，完成对输入电压值的调节。利用L-C串联谐振原理，通过改变高压线圈的电感值，使得高压线圈与被试品之间达到谐振状态。传动采用涡轮蜗杆结构，采用变速箱，利用直流电机的无极调速调整气隙，气隙移动平稳，确保调谐时电感值无漂移现象。电抗器底盘位置处装有气隙指示标尺和可靠的限位开关，采用机械和电子双重限位保护，底盘采用十字架结构，装有定位装置，从而限制铁芯间隙的可调范围，并配有定位连轴器，实现电抗器叠加使用时不同电抗器传动机构的配合。将电容器与高压线圈并联，通过外接低压电容进行分压，将低压电容上的低电压信号传送回操作控制箱，利用分压比计算出高压线圈两端的电压。均压环起到改善周围电场分布，均匀电场的作用。
使用时将高压可调电抗器通过光纤与控制仪相连接，在电抗器励磁电压输入端接入输入励磁电源，为整个谐振回路提供能量，利用励磁线圈与高压线圈进行升压，通过电机与传动蜗杆调节高压线圈的电感值，实现这个回路的串联谐振，通过均压环与被试品相连接，能够有效改善周围电压分布，均匀电场环境。为了避免容升现象，被试品两端的电压利用电容器与外置低压匹配单元串联，得到较低的测量电压换算得出。
图3展示了本发明在实际工作中的应用情况，根据被试设备的不同电容量调节高压可调电抗器的电感值。如图1所示采用符合标准要求的接地线与高压可调电抗器油箱下侧的接地螺栓相连接，要求接地安全可靠；将调压器输出的电源线与电抗器面的励磁线圈a、x套管相连接；将高压线圈起头X端与被试设备相连接，高压线圈另一端接地；将顶部均压环与被试设备通过高压铝箔管连接。将电源、测量控制线的一端接头与操作控制箱连接，即可控制减速电机进行电感量的调节。
目前尚无集励磁测压功能于一体的电感值可调的电抗器试验装置，本发明具有以下有益效果：
1、安全可靠，本装置在试品击穿时谐振失谐，从而快速降低谐振电压，确保试验人员、被试品及试验系统的安全。
2、操作简介方便、接线简单。
3、体积小、重量轻、搬运灵活、非常适合现场使用。
4、将励磁线圈、电容器安装于电抗器上，节省空间增强实用性。
5、高压回路输出正弦波波形畸变率低，其畸变率小于5％，对被试品没有损伤。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高压可调式电抗器，其特征在于，其包括：中空的圆柱状非导磁外壳，所述非导磁外壳底部安装有用于绝缘的底盘，所述非导磁外壳的侧面安装有用于均衡电场的多个均压环，所述非导磁外壳的侧面还安装有用于分压的电容器；
所述非导磁外壳内部沿竖直方向安装有用于改变调感电抗器电感值的传动蜗杆，所述传动蜗杆通过传动蜗轮与调感电抗器转动连接，所述传动蜗杆的底部转动连接有驱动所述传动蜗杆旋转的电机；所述调感电抗器为油浸式绝缘，铁芯整体压装结构，间隙可调铁芯用环氧真空浇注，固定在非导磁材料框架中，通过调整串联所述调感电抗器的所述铁芯间隙使电感值连续变化。
2.根据权利要求1所述高压可调式电抗器，其特征在于，所述调感电抗器包括：缠绕有励磁线圈的第一铁芯，所述第一铁芯与缠绕有高压线圈的第二铁芯电磁连接。
3.根据权利要求1和2所述高压可调式电抗器，其特征在于，所述传动蜗杆带动与所述传动蜗轮固定连接的第一铁芯与第二铁芯沿竖直方向移动，改变调感电抗器的电感值。
4.根据权利要求1所述高压可调式电抗器，其特征在于，所述均压环为通过高压铝箔管与被试设备连接的装置。
5.根据权利要求1和2所述高压可调式电抗器，其特征在于，所述电容器与高压线圈并联，所述电容器通过外接电容分压的方式将高压线圈电压转换为较低的测量电压。
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