CN200990285Y - 一种带补偿绕组可控电抗器 - Google Patents

Abstract

一种带补偿绕组可控电抗器，包括主体部分，主体部分由油箱、设在其中的导磁芯柱、左、右旁磁轭和上、下磁轭、导磁芯柱上的绕组和用于测量各类参数的各种传感器组成，带补偿绕组可控电抗器中设有整流及滤波装置、用于检测电网参数的检测设备和控制单元，导磁芯柱上从外向内套设有网侧绕组、补偿绕组、控制绕组，网侧绕组与输电线路相连，补偿绕组与整流及滤波装置输入端相连，控制绕组与整流及滤波装置输出端相连；控制单元分别与接收各种传感器信号的端子箱、整流及滤波装置中的可控硅、检测设备中的输出端相连；检测设备中输入端与输电线路相连，通过改变控制绕组励磁电流，实现改变电抗器电抗值和容量。

Description

一种带补偿绕组可控电抗器

技术领域

本实用新型涉及一种电抗器，特别涉及一种为整流及滤波装置提供三相电源的带补偿绕组的可控电抗器。

背景技术

可控电抗器研究始于上个世纪50年代，相继出现了调匝式、调气隙式、高阻抗变压器式、相控式等多种类型的可控电抗器，虽然在低压电网中起到一定效果，但多数不能应用于高压电网中，为解决这一问题目前所研究的磁控式电抗器多采用铁芯柱上设有小截面段结构，线圈带有分接头，实践中感到这种结构的电抗器无法应用于高电压产品中。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种在器身上特设一组为整流及滤波装置提供三相电源的带补偿绕组的可控电抗器，实现其控制灵活、响应时间快的控制铁芯磁饱和度和柔性平滑的改变铁芯中的磁导率，尽而达到改变电抗器电抗值和容量的效果。

本实用新型为解决其具体技术问题，所采用的技术方案是：本实用新型由包含有油箱，其内设置的导磁芯柱、为其构成磁路的左、右旁磁轭和上、下磁轭，其中导磁芯柱上从柱表面向外依次套设控制绕组、补偿绕组、网侧绕组以及设在油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、气体压力的传感器和供各传感器信号引出用的端子箱组成的主体部分、整流及滤波装置、检测设备、控制单元组成。如图1所示，其中主体部分包括网侧绕组、补偿绕组和控制绕组。网侧绕组与输电线路相连，补偿绕组与整流及滤波装置的输入端相连，控制绕组与整流及滤波装置的输出端相连，控制单元分别与主体部分中的与各传感器信号相连的端子箱、整流及滤波装置中的可控硅及检测设备中的输出端相连，检测设备中的输入端还与输电线路相连。

所述主体部分为类似多绕组变压器，其中每相磁路是由2-6个导磁芯柱和与其组为磁路的左、右旁磁轭，上、下磁轭组成，导磁芯柱上，从柱表面向外依次设有控制绕组、补偿绕组和网侧绕组。网侧绕组、补偿绕组和控制绕组可采用串联或并联结构，并且线圈中间无开式接头。

所述整流及滤波装置中整流变压器与补偿绕组相连，中间并联滤波器，整流变压器输出再与可控硅组连接。其中整流变压器和可控硅组组为整流器；采用电容、电感元件组为滤波器，并与整流变压器一次线圈并联，该滤波器可是3次谐波滤波器、5次谐波滤波器及高次谐波滤波器之一种或其组合。

所述检测设备用以检测电网中的电压、电流、无功功率及有功功率。

所述控制单元用以通过检测电网参数变化，和从主体部分采集到的各个位置电压量、电流量、温度信号，调节整流滤波装置中晶闸管触发角来改变输入控制绕组的直流励磁电流，也就是说：补偿绕组通过电磁感应原理由网侧绕组得到感应电势，产生交流电流，输入到整流及滤波装置，控制单元根据检测设备检测到的电网中参数的变化，控制整流及滤波装置中可控硅的触发角(触发角的变化范围为0-180°)，从而改变从整流及滤波装置输出至控制绕组的直流励磁电流，控制铁芯磁饱和程度来改变铁芯中的磁导率，即改变了电抗器的电抗值和容量。

本实用新型的有益效果是：控制灵活，响应时间快，不仅可以平滑的调节系统的无功功率，实现真正的柔性输电，还可以抑制工频和操作过电压，降低线路损耗，大大提高系统的稳定性和安全性。本实用新型适用范围较广，是至关重要的无功补偿装置。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例1的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例1中主体部分铁芯和线圈装配示意图；

图4为本实用新型具体实施例2的电路原理图；

图5为本实用新型具体实施例2中主体部分铁芯和线圈装配示意图；

图6为本实用新型具体实施例3的电路原理图；

图7为本实用新型具体实施例3中主体部分铁芯和线圈装配示意图；

图8为本实用新型具体实施例4的电路原理图；

图9为本实用新型具体实施例4中主体部分铁芯和线圈装配示意图；

图10为本实用新型具体实施例5的电路原理图；

图11为本实用新型具体实施例5中主体部分铁芯和线圈装配示意图；

图12为本实用新型具体实施例6的电路原理图；

图13为本实用新型具体实施例6中主体部分铁芯和线圈装配示意图；

图14为本实用新型具体实施例7的电路原理图；

图15为本实用新型具体实施例7中主体部分一个器身的铁芯和线圈装配示意图；

图16为本实用新型具体实施例7中主体部分另一个器身的铁芯和线圈装配示意图；

图17为本实用新型具体实施例8的电路原理图；

图18为本实用新型具体实施例8中主体部分一个器身的铁芯和线圈装配示意图；

图19为本实用新型具体实施例8中主体部分另一个器身的铁芯和线圈装配示意图；

图20为图1中整流及滤波装置电气原理示意图。

图中1主体部分，2整流及滤波装置，3检测设备，4控制单元，5网侧绕组，6补偿绕组，7控制绕组，8单相双柱双旁轭铁芯，9单相单合成芯柱双旁轭铁芯，10三相六柱双旁轭铁芯，11为三相三合成芯柱双旁轭铁芯，12为三相三柱双旁轭铁芯，H₁₃、H₁₄每相两柱套设的网侧绕组，B₁₅、B₁₆每相两柱套设的补偿绕组，K₁₇、K₁₈每相两柱套设的控制绕组，H₁₉合成芯柱套设的单个网侧绕组

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型包含有由油箱，其内设置的导磁芯柱、为其构成磁路的左、右旁磁轭和上、下磁轭，其中导磁芯柱上从柱表面向外依次套设控制绕组、补偿绕组、网侧绕组以及设在油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、气体压力的传感器和供各传感器信号引出用的端子箱组成的主体部分、整流及滤波装置、检测设备、控制单元。如图1所示，其中主体部分包括网侧绕组、补偿绕组和控制绕组。网侧绕组与输电线路相连，补偿绕组与整流及滤波装置的输入端相连，控制绕组与整流及滤波装置的输出端相连，控制单元分别与主体部分中的与各传感器信号相连的端子箱、整流及滤波装置中的可控硅及检测设备中的输出端相连，检测设备中的输入端还与输电线路相连。

所述主体部分为类似多绕组变压器，其中每相磁路是由2-6个导磁芯柱和与其组为磁路的左、右旁磁轭，上、下磁轭组成，导磁芯柱上，从柱表面向外依次设有控制绕组、补偿绕组和网侧绕组。网侧绕组、补偿绕组和控制绕组可采用串联或并联结构，并且线圈中间无开式接头。

所述整流及滤波装置中整流变压器与补偿绕组相连，中间并联滤波器，整流变压器输出再与可控硅组连接。其中整流变压器和可控硅组组为整流器；采用电容、电感元件组为滤波器，并与整流变压器一次线圈并联，该滤波器可是3次谐波滤波器、5次谐波滤波器及高次谐波滤波器之一种或其组合。

所述检测设备用以检测电网中的电压、电流、无功功率及有功功率。

所述控制单元用以通过检测电网参数变化，和从主体部分采集到的各个位置电压量、电流量、温度信号，调节整流滤波装置中晶闸管触发角来改变输入控制绕组的直流励磁电流，也就是说：补偿绕组通过电磁感应原理由网侧绕组得到感应电势，产生交流电流，输入到整流及滤波装置，控制单元根据检测设备检测到的电网中参数的变化，控制整流及滤波装置中可控硅的触发角(触发角的变化范围为0-180°)，从而改变从整流及滤波装置输出至控制绕组的直流励磁电流，控制铁芯磁饱和程度来改变铁芯中的磁导率，即改变了电抗器的电抗值和容量。

本实用新型由主体部分1，整流及滤波装置2，检测设备3，控制单元4组成，如图1所示，其中主体部分包括H₁₃、H₁₄网侧绕组、补偿绕组B₁₅、B₁₆和控制绕组K₁₇、K₁₈。各绕组依在前顺序，从外向里套设在导磁芯柱上。

其工作原理如下：补偿绕组通过电磁感应原理由网侧绕组得到感应电势，产生交流电流输入到整流及滤波装置，控制单元根据检测设备检测到的电网中参数的变化，控制整流及滤波装置中可控硅的触发角(触发角的变化范围为0-180°)，从而改变从整流及滤波装置输出至控制绕组的直流励磁电流，控制铁芯磁饱和程度来改变铁芯中的磁导率，即改变了电抗器的电抗值和容量。

实用例1：

如图2所示为三个单相电抗器组成的三相系统，每相中H₁₃、H₁₄网侧绕组采用并联结构，首端与输电线路相连，尾端与小电抗器相连，小电抗器接地，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构，串联后的单相绕组又互相并联，其一端与串联电阻并联，且串联电阻中性点接地，另一端d、e与整流及滤波装置之直流输出端相连。简言之：三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元分别与三个单相电抗器二次信号端子箱输出端子相连，二次信号端子箱之输入端子与设在油箱外部的各绕组上的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连。本实施方式中的每个电抗器的铁芯采用单相双柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图3所示。

实施例2：

如图4所示为三个单相电抗器组成的三相系统，每相的H₁₃、H₁₄网侧绕组采用两线圈串联结构，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构。三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元分别与三个单相电抗器二次信号端子箱相连，二次信号包括：电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护信号。二次信号端子箱之输入端子与设在主体部分中的油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连，其信号引线均与信号箱端子相连，本实施方式中的每个电抗器的铁芯采用单相双柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图5所示。

实施例3：

如图6所示为三个单相电抗器组成的三相系统，每相的H₁₉网侧绕组采用单线圈结构，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构。串联后的单相绕组又互相并联，其一端与串联电阻并联，且串联电阻中性点接地，另一端d、e与整流及滤波装置之直流输出端相连。三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元4分别与三个单相电抗器二次信号端子箱输出端子相连，二次信号端子箱之输入端子与设在主体部分中油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连。本实施方式中的每个电抗器的铁芯采用单相单合成芯柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图7所示。

实施例4：

如图8所示为三相共用一个铁芯组成三相一体的电抗器，H₁₃、H₁₄网侧绕组二线圈采用并联结构，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构。串联后的单相绕组又互相并联，其一端与串联电阻并联，且串联电阻中性点接地，另一端d、e与整流及滤波装置之直流输出端相连。三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号端子箱之输入端子与设在主体部分中油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连。本实施方式中的电抗器主体部分的铁芯采用三相六柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图9所示。

实施例5：

如图10所示为三相共用一个铁芯组成三相一体的电抗器，H₁₃、H₁₄网侧绕组采用两线圈串联结构，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构。串联后的单相绕组又互相并联，其一端与串联电阻并联，且串联电阻中性点接地，另一端d、e与整流及滤波装置之直流输出端相连。三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号端子箱之输入端子与设在主体部分中油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连。本实施方式中的电抗器主体部分的铁芯采用三相六柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图11所示。

实施例6：

如图12所示为三相共用一个铁芯组成三相一体的电抗器，H₁₉网侧绕组采用单线圈结构，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构。串联后的单相绕组又互相并联，其一端与串联电阻并联，且串联电阻中性点接地，另一端d、e与整流及滤波装置之直流输出端相连。三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号端子箱之输入端子与设在主体部分中油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连。本实施方式中的电抗器主体部分的铁芯采用三相三合成芯柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图13所示。

实施例7：

如图14所示为两个三相器身组成三相一体的电抗器，H₁₃、H₁₄网侧绕组二线圈采用并联结构，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构。串联后的单相绕组又互相并联，其一端与串联电阻并联，且串联电阻中性点接地，另一端d、e与整流及滤波装置之直流输出端相连。三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号端子箱之输入端子与设在主体部分中油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连。本实施方式中的电抗器主体部分的两套铁芯均采用三相三柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图15、16所示。

实施例8

如图17所示为两个三相器身组成三相一体的电抗器，H₁₃、H₁₄网侧绕组采用两线圈串联结构，补偿绕组B₁₅、B₁₆是在每个单相磁路中设有二组线圈，组成串联，其串联后的首端a、b、c与整流及滤波装置中之变压器输入端相连，串联后的末端与另一单相磁路中所设的二组线圈串联联结点相连。控制绕组K₁₇、K₁₈采用串联结构。串联后的单相绕组又互相并联，其一端与串联电阻并联，且串联电阻中性点接地，另一端d、e与整流及滤波装置之直流输出端相连。三相网侧绕组分别与三相输电线路相连，补偿绕组的a、b、c端分别与整流及滤波装置2的输入端相连，整流及滤波装置的输出端分别与控制绕组的d、e端相连，整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号端子箱之输入端子与设在主体部分中油箱外部的电压、电流、温度、轻重瓦斯、压力之传感器信号输出线相连。本实施方式的电抗器主体部分的两个铁芯均采用三相三柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图18、19所示。

Claims (9)

1、一种带补偿绕组可控电抗器，包括主体部分，主体部分由油箱、设在其中的导磁芯柱、左、右旁磁轭和上、下磁轭、导磁芯柱上的绕组和测量各类参数的各种传感器组成，其特征是带补偿绕组可控电抗器中设有整流及滤波装置、检测电网参数的检测设备和控制单元，导磁芯柱上从外向内套设有网侧绕组、补偿绕组、控制绕组，网侧绕组与输电线路相连，补偿绕组与整流及滤波装置输入端相连，控制绕组与整流及滤波装置输出端相连；控制单元分别与接收各种传感器信号的端子箱、整流及滤波装置中的可控硅、检测设备中的输出端相连；检测设备中输入端与输电线路相连。

2、如权利要求1所述的电抗器，其特征在于铁芯磁路结构是单相双柱双旁磁轭、三相三柱双旁磁轭、三相六柱双旁磁轭、单相单合成双旁磁轭、三相三合成双旁磁轭中之一种。

3、如权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于铁芯中之导磁芯柱上，导磁芯柱外表面套设有控制绕组，控制绕组外表面上套设有补偿绕组，补偿绕组由三个单相绕组组成，每相补偿绕组均有二个线圈，互为串联，其一端与整流及滤波装置相连，另一端分别与下一相之串联联结点相连。

4、如权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于铁芯之导磁芯柱上套设控制绕组，该绕组每相均有两个线圈，并组为串联，各相串联支路再组为并联后又与二只串联电阻支路并联，其并联电路一端与整流及滤波装置相连，另一端电阻中性点接地。

5、如权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于铁芯中之导磁芯柱上套设的补偿绕组外表面上套设有网侧绕组，每相至少有一组线圈，其一端与输电线相连，另一端与小电抗器一端相连，小电抗器另一端接地，二组以上线圈时，可组为并联或串联，其一端与输电线相连，另一端与其它相联结后与小电抗器一端相连，小电抗器另一端接地。

6、如权利要求1所述的电抗器，其特征在于油箱外部设有用于检测电流、电压、温度传感器，其信号输出端接至二次信号端子箱，该箱信号端子的另一端与控制单元相连。

7、如权利要求1所述的电抗器，其特征在于油箱外设有采集温度、轻重瓦斯、压力释放阀保护的传感器，其信号输出端接至二次信号端子箱，该箱信号端子的另一端与控制单元相连。

8、如权利要求1或2所述的电抗器，其特征在于电抗器系统中的检测设备，其一端与输电线路相连，将其检测电网中的电压、电流、无功功率和有功功率参数变化值输送给控制单元。

9、如权利要求1所述的电抗器，其特征在于整流及滤波装置，由整流变压器、可控硅组、滤波器组成，其中整流变压器一次线圈之电能受馈于补偿绕组并与其引出端a、b、c相连，一次线圈并联接入由电容、电感组成的滤波单元，二次线圈与整流器相连，整流主体元件为可控硅，整流及滤波装置输出端与控制绕组相连。

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