CN201508761U - 通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器 - Google Patents
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Abstract
一种通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器，在电抗器原绕组所在铁芯柱上装上副绕组，副绕组两个端点连接开关元件；当开关元件开路时铁芯柱内磁通完全由原绕组电流产生，磁通较大所以限流电抗器原绕组电感较大；当开关元件短路时副绕组电流磁通方向与原绕组电流磁通方向相反，铁芯柱内总磁通较小，限流电抗器原绕组电感较小；副绕组电流或电压控制开关元件通断；开关元件可为触点、双向有源元件、熔断器或热敏元件等。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种限流电抗器，尤其是通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器。
背景技术
目前，公知用于电力系统限流、短路保护电抗器一般希望在正常情况下其电感量尽量小，当出现短路、电流过大等异常情况时电抗器电感量瞬间变得很大，电抗器绕组上尽量无断点。用于电力系统的限流电抗器由铁芯和装在铁芯外的绕组构成，可以用改变绕组匝数、改变铁芯间隙或位置即改变铁芯磁阻、改变铁芯饱和程度等方法改变电抗器的电感量，实现正常工作时电抗器的电感量较小、出现短路时电抗器的电感量较大以限制短路电流目的；上述各种改变电感量方法中，改变绕组匝数方法需用开关元件切换绕组抽头，电抗器主回路上有断点；改变铁芯间隙或位置变感速度很慢；改变铁芯饱和程度存在技术上较复杂、铁芯出现非线性等问题。
实用新型内容
为了克服现有上述各种用于电力系统限流电抗器的不足，本实用新型提出一种在电抗器原绕组所在铁芯上加装副绕组，所述铁芯内总磁通为所述原绕组电流磁通与所述副绕组电流磁通的矢量和，所述副绕组的两个端点连接开关元件；当所述开关元件开路时所述副绕组电流为0，所述铁芯内磁通完全由所述原绕组电流产生，所述铁芯内磁通较大，所述原绕组电感较大；当所述开关元件短路时，所述副绕组电流磁通的方向与所述原绕组电流磁通的方向相反，所述铁芯内总磁通较小，所述原绕组电感较小；即通过控制连接副绕组两端开关元件的通断改变原绕组电感量的限流电抗器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案
在电抗器原绕组所在铁芯上加装副绕组，所述原绕组串联接入电力线路，所述副绕组可根据所述原绕组电流大小、采用各种继电保护成熟技术控制自身通断；当所述原绕组中通过电流而所述副绕组开路时，所述铁芯中的磁通量完全由通过所述原绕组的电流产生，所述原绕组就是普通电抗器，此时所述原绕组的电感量较大；当所述原绕组中通过电流而所述副绕组短路时，所述原绕组与所述副绕组满足电流互感器关系，副绕组电流与原绕组电流基本成比例，通过副绕组的电流在所述铁芯中产生的磁通量方向与通过原绕组电流在所述铁芯中产生的磁通量方向相反，所述铁芯中的总磁通量为两个绕组所产生磁通量矢量差，所述铁芯中的总磁通量小于原绕组电流在所述铁芯中产生的磁通量，通过原绕组的磁通量下降，原绕组的电感量下降。据测量，当所述原绕组匝数多于副绕组匝数，所述原绕组中通过电流而所述副绕组短路时，所述铁芯中的磁通量比所述副绕组开路时的磁通量下降70％左右；当所述原绕组匝数少于副绕组匝数，所述原绕组中通过电流而所述副绕组短路时，所述铁芯中的磁通量比所述副绕组开路时的磁通量下降80％以上。可见副绕组匝数比原绕组匝数多越多，副绕组短路后铁芯中的磁通量下降越多，原绕组的电感量越小。
本实用新型的有益效果
限流电抗器原绕组上没有断点；电抗器铁芯不饱和，不出现非线性；电抗器副绕组通断控制简单，速度快，适合电力系统对限流电抗器的要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的限流电抗器副绕组开路时铁芯内主磁通量原理图；
图2是本实用新型的限流电抗器副绕组短路时铁芯内主磁通量叠加相减原理图；
图3是本实用新型的限流电抗器用热敏元件控制副绕组通断第1个实施例原理图；
图4是本实用新型的限流电抗器用熔断器控制副绕组通断第2个实施例原理图；
图5是本实用新型的限流电抗器用电流继电器控制副绕组通断第3个实施例原理图；
图6是本实用新型的限流电抗器用电压继电器控制副绕组通断第4个实施例原理图；
图7是本实用新型的限流电抗器用副绕组电压和双向有源开关元件控制副绕组通断第5个实施例原理图。
在图1中，1.限流电抗器原绕组电流，2.限流电抗器原绕组，3.限流电抗器铁芯，4.限流电抗器铁芯内主磁通，5.限流电抗器副绕组，6.限流电抗器副绕组开关元件。
在图2中，1.限流电抗器原绕组电流，2.限流电抗器原绕组，3.限流电抗器铁芯，4.限流电抗器铁芯内主磁通，5.限流电抗器副绕组，6.限流电抗器副绕组开关元件，7.限流电抗器副绕组电流，8.限流电抗器副绕组电流磁通。
在图3中，1.限流电抗器原绕组电流，2.限流电抗器原绕组，3.限流电抗器铁芯，4.限流电抗器铁芯内主磁通，5.限流电抗器副绕组，7.限流电抗器副绕组电流，8.限流电抗器副绕组电流磁通，9.热敏元件。
在图4中，1.限流电抗器原绕组电流，2.限流电抗器原绕组，3.限流电抗器铁芯，4.限流电抗器铁芯内主磁通，5.限流电抗器副绕组，7.限流电抗器副绕组电流，8.限流电抗器副绕组电流磁通，10.熔断器。
在图5中，1.限流电抗器原绕组电流，2.限流电抗器原绕组，3.限流电抗器铁芯，4.限流电抗器铁芯内主磁通，5.限流电抗器副绕组，7.限流电抗器副绕组电流，8.限流电抗器副绕组电流磁通，11.限流电抗器副绕组开关元件，12.电流继电器操作杆，13.电流继电器线圈。
在图6中，1.限流电抗器原绕组电流，2.限流电抗器原绕组，3.限流电抗器铁芯，4.限流电抗器铁芯内主磁通，5.限流电抗器副绕组，7.限流电抗器副绕组电流，8.限流电抗器副绕组电流磁通，11.限流电抗器副绕组开关元件，14.电压继电器操作杆，15.电压继电器执行器，16.电压检测电路。
在图7中，1.限流电抗器原绕组电流，2.限流电抗器原绕组，3.限流电抗器铁芯，4.限流电抗器铁芯内主磁通，5.限流电抗器副绕组，7.限流电抗器副绕组电流，8.限流电抗器副绕组电流磁通，16.电压检测电路，17.有源双向开关元件，18.有源双向开关元件控制端，19.有源双向开关元件驱动电路。
具体实施方式
在图1中，在限流电抗器原绕组(2)所在铁芯(3)上套装副绕组(5)，副绕组(5)的两个端点连接开关(6)的两个接线端点，将所述开关(6)的触点断开，此时所述铁芯(3)内总磁通量(4)完全由流过所述原绕组(2)的电流产生，所述原绕组(2)呈现较大电感。
在图2中，在限流电抗器原绕组(2)所在铁芯(3)上套装副绕组(5)，副绕组(5)的两个端点连接开关(6)的两个接线端点，将所述开关(6)的触点短路，所述副绕组(5)内流过感应电流(7)，此时所述铁芯(3)内总磁通量(4)为流过所述原绕组(2)电流(1)所产生磁通量与所述副绕组(5)内流过感应电流(7)所产生磁通量之差，所述原绕组(2)呈现较小电感。
在图3中，在限流电抗器原绕组(2)所在铁芯(3)上套装副绕组(5)，所述副绕组(5)的两个端点连接热敏元件(9)的两端，所述副绕组(5)内流过感应电流(7)受到所述热敏元件(9)的控制；将所述热敏元件(9)断开电流设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电流，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电流小于所述热敏元件(9)断开值，热敏元件(9)呈现低阻，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电流也大于热敏元件(9)断开值，所述热敏元件(9)呈现高阻，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较大，所述原绕组电感值较大。
在图4中，在限流电抗器原绕组(2)所在铁芯(3)上套装副绕组(5)，所述副绕组(5)的两个端点连接熔断器(10)，将熔断器(10)的熔断电流设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电流，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电流小于熔断器(10)的熔断电流，熔断器(10)短路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较大，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电流也大于熔断器(10)熔断值，所述熔断器(10)开路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较大，所述原绕组电感值较大。
在图5中，在限流电抗器原绕组(2)所在铁芯(3)上套装副绕组(5)，所述副绕组(5)的两个端点与开关元件(11)、电流继电器线圈(13)串联连接，将电流继电器线圈(13)切断电流设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电流，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电流小于电流继电器线圈(13)切断电流，开关元件(11)短路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值，所述副绕组电流大于电流继电器线圈(13)切断电流，所述电流继电器线圈(13)通过连杆(12)使开关元件(11)开路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较大，所述原绕组电感值较大。
在图6中，在限流电抗器原绕组(2)所在铁芯(3)上套装副绕组(5)，所述副绕组(5)的两个端点与开关元件(11)连接，并将所述副绕组(5)的两个端点引出接入电压检测电路(16)，电压检测电路(16)控制电压继电器执行器(15)，将电压继电器执行器(15)切断电压设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电压，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电压小于电压继电器执行器(15)切断电压，开关元件(11)短路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电压也大于电压继电器执行器(15)切断电压，所述电压继电器执行器(15)通过连杆(14)使开关元件(11)开路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较大，所述原绕组电感值较大。
在图7中，在限流电抗器原绕组(2)所在铁芯(3)上套装副绕组(5)，所述副绕组(5)的两个端点与有源双向开关元件(17)连接，并将所述副绕组(5)的两个端点引出接入电压检测电路(16)，电压检测电路(16)控制有源开关元件驱动电路(19)，将有源开关元件驱动电路(19)切断电压设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电压，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电压小于有源开关元件驱动电路(19)切断电压，双向有源开关元件(17)导通短路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电压也大于有源开关元件驱动电路(19)切断电压，所述有源开关元件驱动电路(19)通过控制端(18)使双向有源开关元件(17)开路，所述铁芯(3)内总磁通量(4)较大，所述原绕组电感值较大。
Claims (6)
1.一种通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器，其特征是：在电抗器原绕组所在铁芯装上副绕组，所述铁芯内总磁通为所述原绕组电流磁通与所述副绕组电流磁通的矢量和，所述副绕组的两个端点连接开关元件；当所述开关元件开路时所述副绕组电流为0，所述铁芯内磁通完全由所述原绕组电流产生，所述铁芯内磁通较大，所述原绕组电感较大；当所述开关元件短路时，所述副绕组电流磁通的方向与所述原绕组电流磁通的方向相反，所述铁芯内总磁通较小，所述原绕组电感较小；所述副绕组电流或电压控制所述开关元件通断。
2.根据权利要求1所述的一种通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器，其特征是：所述副绕组的两个端点连接开关元件为热敏元件，所述热敏元件断开电流略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电流，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电流小于所述热敏元件导通值，热敏元件呈现低阻，所述铁芯内总磁通量较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电流大于热敏元件断开值，所述热敏元件呈现高阻，所述铁芯内总磁通量较大，所述原绕组电感值较大。
3.根据权利要求1所述的一种通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器，其特征是：所述副绕组的两个端点连接开关元件为熔断器，将熔断器的熔断电流设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电流，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电流小于所述熔断器的熔断电流，所述熔断器短路，所述铁芯内总磁通量较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电流也大于熔断器熔断值，所述熔断器开路，所述铁芯内总磁通量较大，所述原绕组电感值较大。
4.根据权利要求1所述的一种通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器，其特征是：所述副绕组的两个端点与触点、电流继电器线圈串联连接，将电流继电器线圈断开电流设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电流，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电流小于电流继电器线圈断开电流，所述触点短路，所述铁芯内总磁通量较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电流也大于电流继电器线圈断开电流，所述电流继电器线圈通过连杆使触点开路，所述铁芯内总磁通量较大，所述原绕组电感值较大。
5.根据权利要求1所述的一种通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器，其特征是：所述副绕组的两个端点与触点连接，并将所述副绕组的两个端点引出接入电压检测电路，电压检测电路控制电压继电器执行器；将电压继电器执行器断开电压设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电压，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电压小于电压继电器执行器断开电压，触点短路，所述铁芯内总磁通量较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电压也大于电压继电器执行器断开电压，所述电压继电器执行器通过连杆使触点开路，所述铁芯内总磁通量较大，所述原绕组电感值较大。
6.根据权利要求1所述的一种通过控制副绕组通断改变原绕组电感量的限流电抗器，其特征是：所述副绕组的两个端点与双向有源开关元件连接，并将所述副绕组的两个端点引出接入电压检测电路，电压检测电路控制有源开关元件驱动电路，将有源开关元件驱动电路断开电压设为略高于与所述原绕组额定电流对应的副绕组电压，当所述原绕组电流小于额定值时所述副绕组电压小于有源开关元件驱动电路断开电压，双向有源开关元件导通，所述铁芯内总磁通量较小，所述原绕组电感较小；当所述原绕组电流大于额定值时所述副绕组电压也大于有源开关元件驱动电路断开电压，所述有源开关元件驱动电路通过控制端使双向有源开关元件开路，所述铁芯内总磁通量较大，所述原绕组电感值较大。
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