CN201213083Y - 干式磁控电抗器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供干式磁控电抗器，其结构是由电抗器绕组C、整流控制器B和触发控制器A组成，电抗器绕组C套装在铁芯的外部，铁芯通过夹件组成两组器身，两组器身通过梁架组成整体；整流控制器B和触发控制器A设置在梁架顶部或侧面，铁芯芯柱截面由不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯交错排列组成并联磁路，通过不饱和区域铁芯吸收饱和区域铁芯的漏磁通形成自屏蔽，绕组中一部分匝数与整流控制器连接形成自耦式直流助磁，绕组的绝缘耐热等级为F级、H级和C级，由浸渍式、真空浇注、绕包等方式实现；成型后铁心和绕组的绝缘介质为空气，并通过空气散热。本实用新型的电抗器具有防火、防爆、防潮功能，可安装运行于对环保和安全有特殊要求的场所；使用本实用新型的电抗器，可使铁芯的损耗、噪声、谐波含量大幅度降低，具有高可靠性、成本低和易于加工的优点。

Description

干式磁控电抗器

技术领域：

本实用新型涉及一种可控电抗器，具体是干式磁控电抗器，属于电网和输变电设备节能控制领域。

背景技术：

随着高层建筑、地铁、机场、车站、医院、石化企业、矿井下等场所中电缆线路剧增，电气化铁路、城市地铁、煤矿等系统中冲击性负荷逐渐增多，电力电子技术和装置在有防火、防爆要求场所的电网中广泛应用，上述场所电网中的无功功率变化和电压波动等问题日益突出，实施无功功率动态平衡和电压波动的动态抑制、加强电网谐波治理，对电网的安全经济运行、促进电网节能，具有重要意义。动态无功补偿和滤波装置对具有防火、防爆、防潮等功能的干式磁控电抗器的需求越来越紧迫。

目前，在上述区域中安装运行的电抗器主要有油浸式磁控电抗器、普通干式铁芯电抗器和干式空心电抗器等，它们各有自己的优缺点。

油浸式磁控电抗器能够实现电抗值的连续可调，可靠性高，由于是应用变压器油作为绝缘介质和冷却介质，需要油箱和散热器等附件，结构复杂、重量大；变压器油容易受潮，长期运行后容易老化造成绝缘水平下降，磁控电抗器在运行中维护量大；油浸式磁控电抗器也存在易燃、易爆、易渗漏油污染环境等危险隐患；因此不适于有防火、防爆、防潮等特殊场所使用。干式铁心电抗器能够适应有防火、防爆、防潮等特殊场所的使用要求，由于铁芯芯柱是由多个铁芯饼叠积在一起，具有固定电抗值；存在损耗高、噪声大等问题，不能满足电抗值连续可调的要求。干式空心电抗器也能够适应有防火、防爆、防潮等特殊场所的使用要求，而且具有线性不饱和等优点，由于电抗器主磁通是通过空气闭合，漏磁通非常大，容易引起周围铁磁性材料发热，对周围电子类元件形成电磁干扰；存在体积大、占地面积多、损耗高、噪声大等问题，不能满足电抗值连续可调的要求。

发明内容：

本实用新型的目的在于发挥干式磁控电抗器既具有电抗值连续可调，又具有防火、防爆、防潮、占地面积小、维护成本低、谐波小等优点，克服油浸式磁控电抗器易燃、易爆、易渗漏油污染环境等危险隐患，克服普通干式铁芯电抗器和干式空心电抗器电抗值不能连续可调的缺点，提供一种结构可靠、损耗小、噪声低、制造成本低、能够可靠地应用于在有防火、防爆要求场所的干式磁控电抗器。

本实用新型的目的干式磁控电抗器是按以下技术方案实现的：

本实用新型的干式磁控电抗器，是由电抗器绕组C、整流控制器B和触发控制器A组成，电抗器绕组C套装在铁芯的外部，铁芯通过夹件组成两组器身，两组器身通过梁架组成整体；整流控制器B和触发控制器A设置在梁架顶部或侧面，电抗器绕组C与整流控制器B和触发控制器A的电路结构如下：

电抗器绕组C是由L1-L6组成，整流控制器B是由可控硅T1、T2、二极管D、电容C1、C2、C3、电阻R1、R2、R3组成，触发控制器A是由单片机IC1、外接线路电压检测接口IC2、用电设备线路电压检测接口IC3、外接线路电流检测接口IC4、用电设备电流检测接口IC5、PLC显示器IC6、通讯接口IC7触发信号发生器IC8组成，绕组是由L1-L6组成，其中L1和L5线头并接，L4和L6线尾并接，L1、L2的中间抽头接可控硅T1的阳极形成整流电路，L3、L4的中间抽头接可控硅T2的阳极形成整流电路，L2的尾端、L6的首端并接续流二极管的正极，L3的首端、L5的尾端并接续流二极管D的负极和可控硅T1、T2的阴极，电容C1、R1，C2、R2，C3、R3分别并接可控硅T1、T2和二极管D的阴极阳极和正负极，可控硅T1、T2的控制极分别接触发信号发生器IC8的3、4脚，触发信号发生器IC8的1、2脚接单片机IC1的1、2脚，单片机IC1的3-5脚接用电设备线路电压检测接口IC3，6—8脚接外接线路电压检测接口IC2，9、10脚分别接PLC显示器IC6和通讯接口IC7，11—13脚，14—16脚分别接外接线路电流检测接口IC4和用电设备电流检测接口IC5。

本实用新型的干式磁控电抗器和现有技术相比，其特点如下：

1)铁芯芯柱截面由不饱和区域铁芯和饱和区域铁芯交错排列组成并联磁路，通过不饱和区域铁芯吸收饱和区域铁芯的漏磁通形成自屏蔽，使铁心损耗、噪声、谐波含量大幅度降低。

2)电抗器绕组的绝缘耐热等级为F级、H级和C级，均可以通过绝缘漆真空浸渍或压力浸渍、环氧树脂真空浇注和环氧树脂凝胶绕包的加工方式实现干式绝缘。

3)电抗器绝缘漆真空浸渍或真空压力浸渍形成的干式绝缘，是用导线绕制的绕组浸渍耐高温绝缘漆，然后进行加热干燥固化。根据需要可选用不同耐热等级的绝缘材料，分别制成F级、H级、C级。制造工艺简单，不需要浇注模具和设备，生产投资小，产品设计灵活性大；应用聚芳酰胺类绝缘材料(如NOMEX纸)制造浸渍式干式磁控电抗器，可以提高其防潮性能；对绕组采用无溶剂树脂漆进行真空压力浸漆(通称VPI工艺)或真空浸漆(VI工艺)，可以进一步提高绝缘系统的可靠性；在高温中燃烧不产生大量烟雾，如在800℃高温下长期燃烧，几乎无烟雾产生，防火性能好；器身绝缘干燥彻底，漆的填充彻底，产品局部放电量≤5PC；耐热冲击，不龟裂，体积小、重量轻，免维护。

4)电抗器环氧树脂浇注形成的干式绝缘，是用环氧树脂与固化剂、硅微粉等原料经过抽真空搅拌均匀后浇注到模具中，加热固化形成环氧树脂浇注干式绝缘；浇注用环氧树脂具有18～22kV/mm的绝缘击穿强度，抗雷电冲击强度与油浸式磁控电抗器基本相同；采用整体浇注，经加热固化形成一个刚体，机械强度高，抗短路能力强；环氧树脂化学性能及其稳定，防潮、防尘，可以在大气污秽或高湿度(如100％湿度)等恶劣环境下正常运行；停运后，不需要干燥预热即可再次投运；噪声低，体积小、重量轻，安装调试方便，免维护，占地面积小。

5)电抗器环氧树脂绕包形成的干式绝缘，是用玻璃纤维预先和处理好的环氧树脂凝胶，然后直接绕在绕组的层间和外侧，经过旋转加热固化形成刚性整体；绕包过程不需要抽真空，工艺简单、占地少，绕包在监视状态下进行可及时调整控制；绝缘包封层坚韧且具有一定的弹性，在低温或温度突变时，无开裂可能，机械强度高，超过铜导线的强度，抗短路能力强，制造成本低，经济性好。

6)电抗器绕组中抽出一部分匝数经过整流控制器形成直流，对铁芯形成自耦式直流助励磁；通过触发控制器调节整流控制器中可控硅触发导通角以改变自耦式直流助励磁电流的大小，从而改变铁芯的磁化程度，实现电抗值的连续、快速可调。

7)电抗器在单相电上使用时，采用单框双柱式铁芯结构，芯柱主磁通方向相反，经过上下铁轭闭合形成磁回路；也可以采用单框双柱带旁铁轭式铁芯结构，芯柱主磁通方向相同，各自经过旁铁轭闭合形成磁的回路。在三相电上使用的干式磁控电抗器采用三框六柱式铁芯结构，芯柱主磁通方向相同，三相磁通矢量合成到上下铁轭形成磁的回路；也可以采用三框六柱带旁铁轭式铁芯结构，芯柱主磁通方向相同，三相磁通矢量合成到上下铁轭及旁铁轭形成磁的回路。

8)电抗器按照安装运行场所环境的要求，可以采用防护外壳或防爆外壳。

综上所述，本实用新型的有益效果是：结构简单、性能稳定可靠，防火、防爆、防潮、损耗小噪声低，易于加工制造，成本低。

附图说明：

图1是干式磁控电抗器主视结构示意图；

图2是干式磁控电抗器的俯视结构示意图；

图3是干式磁控电抗器的自耦式直流助磁电路原理图；

图4是干式磁控电抗器的电路原理框图。

具体实施方式：

参照说明书附图对本实用新型的干式磁控电抗器作以下详细地说明。

本实用新型的干式磁控电抗器，其结构是由电抗器绕组C、整流控制器B和触发控制器A组成，电抗器绕组C套装在铁芯的外部，铁芯通过夹件组成两组器身，两组器身通过梁架组成整体；整流控制器B和触发控制器A设置在梁架顶部或侧面，电抗器绕组C与整流控制器B和触发控制器A的电路结构如下：

电抗器绕组C是由L1-L6组成，整流控制器B是由可控硅T1、T2、二极管D、电容C1、C2、C3、电阻R1、R2、R3组成，触发控制器A是由单片机IC1、外接线路电压检测接口IC2、用电设备线路电压检测接口IC3、外接线路电流检测接口IC4、用电设备电流检测接口IC5、PLC显示器IC6、通讯接口IC7触发信号发生器IC8组成，绕组是由L1-L6组成，其中L1和L5线头并接，L4和L6线尾并接，L1、L2的中间抽头接可控硅T1的阳极形成整流电路，L3、L4的中间抽头接可控硅T2的阳极形成整流电路，L2的尾端、L6的首端并接续流二极管的正极，L3的首端、L5的尾端并接续流二极管D的负极和可控硅T1、T2的阴极，电容C1、R1，C2、R2，C3、R3分别并接可控硅T1、T2和二极管D的阴极阳极和正负极，可控硅T1、T2的控制极分别接触发信号发生器IC8的3、4脚，触发信号发生器IC8的1、2脚接单片机IC1的1、2脚，单片机IC1的3-5脚接用电设备线路电压检测接口IC3，6—8脚接外接线路电压检测接口IC2，9、10脚分别接PLC显示器IC6和通讯接口IC7，11—13脚，14—16脚分别接外接线路电流检测接口IC4和用电设备电流检测接口IC5。

实施例：

本实用新型的干式磁控电抗器，其器身的制作按附图所示加工制作即可，触发控制器为标准送变电或工控配件。

外接线路的电压经过检测接口IC2转化成低压信号Ua1、Ub1、Uc1，外接线路的电流经过检测接口IC4转化成电流信号Ia1、Ib1、Ic1，用电设备的电压经过检测接口IC3转化成低压信号Ua2、Ub2、Uc2，用电设备的电流经过检测接口IC5转化成电流信号Ia2、Ib2、Ic2；上述各种信号输入到单片机IC1进行滤波、放大，转换成单片机IC1可接受信号，通过分析处理、模数转换，计算出系统需要的无功功率补偿量、各次谐波含量等参数；单片机IC1根据计算结果输出可控硅控制信号，经过IC8发出触发脉冲信号以改变整流控制器5中可控硅TI、T2的导通角a；电源电压正半周触发导通可控硅T1，在回路中产生励磁电流；电源电压负半周触发导通可控硅T2，在回路中产生励磁电流；一个周期内电源电压轮流触发导通可控硅T1、T2，经过二极管D续流产生连续的励磁电流；励磁电流的大小取决于可控硅控制导通角a的大小，a越小产生的励磁电流越大，使电抗器铁心的磁化程度加强，电抗器电抗值变小而输出电流变大；a越大产生的励磁电流越小，使电抗器铁心的磁化程度减弱，电抗器电抗值变大而输出电流变小；由此实现了通过改变可控硅T1、T2控制导通角a，可以平滑调节电抗器的容量，并且可以根据设定铁芯的磁化程度以满足电抗器对调节速度的要求。

Claims (1)

1、干式磁控电抗器，包括：电抗器绕组C、整流控制器B和触发控制器A，其特征在于：电抗器绕组C套装在铁芯的外部，铁芯通过夹件组成两组器身，两组器身通过梁架组成整体；整流控制器B和触发控制器A设置在梁架顶部或侧面，电抗器绕组C与整流控制器B和触发控制器A的电路结构如下：

电抗器绕组C是由L1-L6组成，整流控制器B是由可控硅T1、T2、二极管D、电容C1、C2、C3、电阻R1、R2、R3组成，触发控制器A是由单片机IC1、外接线路电压检测接口IC2、用电设备线路电压检测接口IC3、外接线路电流检测接口IC4、用电设备电流检测接口IC5、PLC显示器IC6、通讯接口IC7触发信号发生器IC8组成，绕组是由L1-L6组成，其中L1和L5线头并接，L4和L6线尾并接，L1、L2的中间抽头接可控硅T1的阳极形成整流电路，L3、L4的中间抽头接可控硅T2的阳极形成整流电路，L2的尾端、L6的首端并接续流二极管的正极，L3的首端、L5的尾端并接续流二极管D的负极和可控硅T1、T2的阴极，电容C1、R1，C2、R2，C3、R3分别并接可控硅T1、T2和二极管D的阴极阳极和正负极，可控硅T1、T2的控制极分别接触发信号发生器IC8的3、4脚，触发信号发生器IC8的1、2脚接单片机IC1的1、2脚，单片机IC1的3-5脚接用电设备线路电压检测接口IC3，6—8脚接外接线路电压检测接口IC2，9、10脚分别接PLC显示器IC6和通讯接口IC7，11—13脚，14—16脚分别接外接线路电流检测接口IC4和用电设备电流检测接口IC5。

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