CN209843458U - 一种调磁式消弧线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种调磁式消弧线圈，涉及电气无功补偿设备技术领域；包括1台工作器身和1台控制器身，利用上连接铁轭组件和下连接铁轭组件及铁芯夹件装配连接控制铁芯和工作铁芯，形成1个闭合的铁芯回路，供零序磁通在其中流通；本实用新型将两个器件功能合二为一，工作绕组两端既承受正序电压也承受零序电压，既流过正序电流也流过零序电流，简化了原有设备的组合配置方式，简化设备结构、减少制造成本，同时感性无功功率的调节容量从零至额定容量能够连续无级平滑调节，补偿响应速度快，既降低设备容量配置，又减少了运行损耗。

Description

一种调磁式消弧线圈

技术领域

本实用新型公开一种调磁式消弧线圈，涉及电气无功补偿设备技术领域。

背景技术

我国的中压配电网普遍采用小电流接地方式。这种接地方式在发生单相接地故障时形不成短路回路，只在系统中产生幅值较小的零序电流，三相线间电压仍然对称，不影响用电负载的正常工作，这样一方面降低了运行成本，另一方面也提高了本级供电系统的可靠性。

但随着现代电网中电缆网络的逐渐增多，中压配电网单相接地电容电流在急剧增加，当系统电容电流大于10A时，会带来一系列危害。在发生间歇性单相弧光接地时，易引起高达3.5倍相电压的电弧过电压，导致绝缘薄弱处放电击穿和设备损坏。此时，小电流接地供电系统反而变得不可靠。

消弧线圈——顾名思义就是消除上述接地电弧的器件，是一种带铁芯的电感线圈。它接于变压器(或发电机)的中性点与大地之间，构成消弧线圈接地系统。正常运行时，消弧线圈中无电流通过，而当电网受到雷击或发生单相接地故障时，非接地相对地的电压会升高倍，中性点电位将上升到相电压，这时流经消弧线圈的电感性电流与单相接地的电容性故障电流相互抵消，使故障电流得以补偿，残余电流变得很小，不足以维持电弧，从而自行熄灭。按调节方式来区分，目前消弧线圈有：调匝式、调气隙式、调容式、偏磁式和高阻抗变压器式五种类型。这五种类型的消弧线圈全部都采用了接地变压器中性点串联消弧线圈的1加1组合配置方式。这种组合方式在电网发生单相接地故障时，接地变压器三相绕组的两端与传统变压器一样仅承受正序电压，零序电压由与之中性点相串联的消弧线圈承担，接地变压器的三相绕组分别流过正序电流和零序电流，因为消弧线圈中也要通过零序电流，两个器件的设计容量要基本一致，其外形尺寸也基本相同，实际应用时在变电站占用了很大的安装空间，成套设备的造价也居高不下。本实用新型提供一种调磁式消弧线圈，将两个器件功能合二为一，工作绕组两端既承受正序电压也承受零序电压，既流过正序电流也流过零序电流，简化了原有设备的组合配置方式，简化设备结构、减少制造成本，同时无功功率的调节容量从零至额定容量能够连续无级平滑调节，补偿响应速度快，既降低设备容量配置，又减少了运行损耗。

实用新型内容

本实用新型是针对背景技术提出的问题，提供一种调磁式消弧线圈，它将接地变压器与消弧线圈结合在一起，不再需要单独的接地变压器，具有结构简单、外形体积小、安装空间尺寸小、运行损耗低、制造成本低等优点。

本实用新型提出的具体方案是：

一种调磁式消弧线圈，包括1台工作器身和1台控制器身，

1台工作器身包括工作线圈和工作铁芯，工作铁芯为两框三柱式铁芯，3只工作线圈分别套装在工作铁芯的3个铁芯柱上，3只工作线圈的上接线端分别与电网母线连接，

1台控制器身包括控制线圈及控制铁芯，控制铁芯为单框两柱式铁芯，2只控制线圈分别套装在控制铁芯的2个铁芯柱上，每只控制线圈的内部包括独立的上绕组和下绕组，2个上绕组的上接线端并联连接，2个上绕组的下接线端分别和2个下绕组的上接线端交叉串联连接，2个下绕组的下接线端并联连接，其中1个控制线圈的上绕组的下接线端与直流调节电路的正极相连接，下绕组的上接线端与直流调节电路的负极相连接，

利用上连接铁轭组件和下连接铁轭组件及铁芯夹件装配连接控制铁芯和工作铁芯，形成1个闭合的铁芯回路，供零序磁通在其中流通。

所述的一种调磁式消弧线圈中控制铁芯上端和下端分别夹持铁芯夹件，工作铁芯上端和下端分别夹持铁芯夹件。

所述的一种调磁式消弧线圈中铁芯夹件包括两个夹持件，两个夹持件之间连接拉杆，铁芯夹件利用拉杆调节夹持控制铁芯或工作铁芯的紧固程度。

所述的一种调磁式消弧线圈中上连接铁轭组件包括上连接铁轭和铁轭夹件，上连接铁轭两侧分别连接一个铁轭夹件，上连接铁轭组件的铁轭夹件底部与控制铁芯和工作铁芯上端的铁芯夹件连接；

下连接铁轭组件包括下连接铁轭和铁轭夹件，下连接铁轭两侧分别连接一个铁轭夹件，下连接铁轭组件的铁轭夹件顶部与控制铁芯和工作铁芯下端的铁芯夹件连接。

所述的一种调磁式消弧线圈中上下连接铁轭两侧与铁轭夹件之间分别连接绝缘层。

所述的一种调磁式消弧线圈中上连接铁轭与控制铁芯和工作铁芯之间分别通过上绝缘垫板进行绝缘隔离，下连接铁轭与控制铁芯和工作铁芯之间分别通过下绝缘垫板进行绝缘隔离。

所述的一种调磁式消弧线圈中每个控制线圈分别与上端和下端的铁芯夹件之间垫有绝缘垫块，每个工作线圈分别与上端和下端的铁芯夹件之间垫有绝缘垫块。

所述的一种调磁式消弧线圈中每个控制线圈内侧通过绝缘筒与控制铁芯进行绝缘隔离，每个工作线圈内侧通过绝缘筒与工作铁芯进行绝缘隔离。

所述的一种调磁式消弧线圈中控制铁芯和工作铁芯的下端的铁芯夹件底部连接安装地脚。

所述的一种调磁式消弧线圈中安装地脚上连接地脚升高座，地脚升高座顶面与铁芯夹件底部连接。

所述的一种调磁式消弧线圈中地脚升高座顶面连接地脚减振垫，地脚减振垫与铁芯夹件底部接触。

所述的一种调磁式消弧线圈中控制铁芯上端的铁芯夹件上连接铁轭压板和/或工作铁芯上端的铁芯夹件上连接铁轭压板。

本实用新型的有益之处是：

本实用新型与调匝式、调气隙式、调容式、偏磁式和高阻抗变压器式消弧线圈相比，本实用新型中3只工作线圈既是接地变压器的一次线圈也是消弧线圈的一次线圈，零序电流只流过3只工作线圈，不再流经其他一、二次线圈，零序电抗值的调整依靠改变控制铁芯磁阻的方式来实现，控制线圈与工作线圈之间只在零序磁路上相互交链，再没有其他方面的电气连接，利用本实用新型实现了两个器件共同完成的功能和性能，简化了传统消弧线圈成套装置的1加1组合配置方式；

具体为：设备体积小、安装方便：将两个器件合二为一以后，相当于省去了原有消弧线圈体积，其体积比原来的接地变压器还要小，可以组成柜式安装结构，与其他开关柜并柜安装，能够优化变电站配电室的配置结构；

可补偿调节范围广、速度快：改变输入的直流电流，调节范围可从零到任意额定容量，平滑调节无阻，能够实现毫秒级调节；

损耗低、负载谐波含量低：零序电流原来需要经过两个同等容量的功率器件，现在去掉了一个功率器件的损耗，即使加上控制部分的有功损耗，其整体损耗比其他类型消弧线圈仍能降低了很多；

制造成本低：与其他消弧线圈不同，调磁式消弧线圈的工作铁芯采用了一台两框三柱式铁芯，控制铁芯采用了一台单框两柱式铁芯，利用上、下连接铁轭将两台铁芯连接在一起，形成零序磁路，各部件都可单独制作成模块，再进行整体装配和测试，装配结构灵活比较多样，能够尽量降低外形尺寸，另外，由于工作铁芯和控制铁芯都没有二次线圈，其结构变得很简单，重量也比其他类型消弧线圈轻了很多，也降低了制造成本。

附图说明

图1是本实用新型工作线圈一侧的示意图；

图2是本实用新型控制线圈一侧的示意图；

图3是本实用新型的分解装配关系示意图；

图4是本实用新型上、下连接铁轭组件的放大示意图；

图5是本实用新型工作器身的示意图；

图6是本实用新型控制器身的示意图；

图7是本实用新型安装地脚的放大示意图；

图8是本实用新型的正视示意图；

图9是本实用新型的后视示意图；

图10是本实用新型的侧视示意图；

图11是本实用新型的俯视示意图；

图12是本实用新型原理图。

附图标记：

1.上连接铁轭、2.控制线圈、3.工作线圈、4.下连接铁轭、5.安装地脚、6.上绝缘垫板、7.下绝缘垫板、8.铁轭夹件、9.铁轭夹件的绝缘层、10.铁轭夹件的穿心拉杆、11.工作铁芯、12.控制铁芯、13.铁轭压板、14.铁芯夹件的拉杆、15.铁芯夹件、16.压钉、17.绝缘垫块、18.绝缘筒、19.地脚升高座、20.地脚绝缘垫板、21.地脚减振垫、22.地脚连接螺栓，23吊耳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例1

一种调磁式消弧线圈，包括1台工作器身和1台控制器身，

1台工作器身包括工作线圈3和工作铁芯11，工作铁芯11为两框三柱式铁芯，3只工作线圈3分别套装在工作铁芯11的3个铁芯柱上，3只工作线圈3的上接线端A、B、C分别与电网母线连接，3只工作线圈3的下接线端与大地连接，

1台控制器身包括控制线圈2及控制铁芯12，控制铁芯12为单框两柱式铁芯，2只控制线圈2分别套装在控制铁芯12的2个铁芯柱上，每只控制线圈1的内部包括独立的上绕组和下绕组，2个上绕组的上接线端并联连接，2个上绕组的下接线端分别和2个下绕组的上接线端交叉串联连接，2个下绕组的下接线端并联连接，其中1个控制线圈2的上绕组的下接线端与直流调节电路的正极相连接，下绕组的上接线端与直流调节电路的负极相连接，

利用上连接铁轭组件和下连接铁轭组件及铁芯夹件15装配连接控制铁芯12和工作铁芯11，其中控制铁芯12的上端和下端分别利用铁芯夹件15夹持，工作铁芯11的上端和下端分别利用铁芯夹件15夹持，铁芯夹件15包括两个夹持件，两个夹持件之间连接两端具有螺纹的拉杆14，

上连接铁轭组件包括上连接铁轭1和铁轭夹件8，上连接铁轭1两侧利用穿心拉杆10分别连接一个铁轭夹件8，上连接铁轭组件的铁轭夹件8底部与控制铁芯12和工作铁芯11上端的铁芯夹件15利用螺栓连接，上连接铁轭1与控制铁芯12和工作铁芯11之间分别通过上绝缘垫板6进行绝缘隔离；下连接铁轭组件包括下连接铁轭4和铁轭夹件8，下连接铁轭4两侧利用穿心拉杆10分别连接一个铁轭夹件8，下连接铁轭组件的铁轭夹件8顶部与控制铁芯12和工作铁芯11下端的铁芯夹件15利用螺栓连接，下连接铁轭4与控制铁芯12和工作铁芯11之间分别通过下绝缘垫板7进行绝缘隔离，每个控制线圈2内侧通过绝缘筒18与控制铁芯12进行绝缘隔离，每个工作线圈3内侧通过绝缘筒18与工作铁芯11进行绝缘隔离，

上连接铁轭1和下连接铁轭4，将工作铁芯3和控制铁芯2，利用各自的铁芯夹件15相互连接起来，形成1个闭合的铁芯回路，供零序磁通在其中流通。

实施例2

在实施例1的基础上进行改进，其中控制铁芯12上端的铁芯夹件15两侧上面分别利用螺栓等紧固件连接铁轭压板13，铁轭压板13上还焊接吊耳23，供器身吊装使用，

上连接铁轭1两侧与铁轭夹件8之间分别连接绝缘层9，下连接铁轭4两侧与铁轭夹件8之间也分别连接绝缘层9，

每个控制线圈3的顶面与上端的铁芯夹件15的底面之间利用压钉16固定绝缘垫块17，每个控制线圈3的底面与下端的铁芯夹件15顶面之间利用压钉16固定绝缘垫块17，每个工作线圈2的顶面与上端的铁芯夹件15的底面之间利用压钉16固定绝缘垫块17，每个工作线圈2的底面与下端的铁芯夹件15顶面之间利用压钉16固定绝缘垫块17。

实施例3

在实施例2的基础上进行改进，其中工作铁芯11上端的铁芯夹件15两侧上面也分别利用螺栓等紧固件连接铁轭压板13，铁轭压板13上还焊接吊耳23，控制铁芯12和工作铁芯11下端的铁芯夹件15底部利用螺栓等紧固件连接安装地脚5，其中安装地脚5上连接地脚升高座19，地脚升高座19顶面与控制铁芯12和工作铁芯11下端的铁芯夹件15底部利用地脚连接螺栓22连接。

实施例4

在实施例3的基础上进行了改进，地脚升高座19顶面连接地脚减振垫21，地脚减振垫21上敷设地脚绝缘垫板20，地脚绝缘垫板20与铁芯夹件15底部接触。

除上述实施例外，连接使用的紧固件等零件可以根据实际情况进行尺寸和数量及安装位置的确定，不加限制，并且消弧线圈中各个组成部件也根据实际使用情况在现有技术中进行尺寸的确定及选材，不加限制。

本实用新型使用时，依照装配结构及紧固方式，分别利用铁芯夹件15将工作器身和控制器身组装，再按图3的方式将上连接铁轭1和下连接铁轭4组装完成，如果有铁轭压板13和安装地脚5，可利用工作器身和控制器身上的铁轭压板13整体吊起放在安装地脚5上面安装，如果安装地脚5有地脚升高座19，则可再用地脚连接螺栓22连接紧固工作器身和控制器，形成磁式消弧线圈产品。图8至图11为装配后的产品正视图、后视图、侧视图和俯视图。

电网正常运行时，3只工作线圈3内绕组上的电压只有正序分量电压没有零序分量电压，由于工作铁芯11的磁阻很小，3只工作线圈3的电抗很大，正序电流很小，且大小相等，相位互差120°，矢量和为零。所产生的正序磁通也是大小相等，相位互差120°，在工作铁芯11的3个铁芯柱内互为通路。

电网发生单相接地故障时，加在3只工作线圈3上的电压，可以分解为正序分量电压和零序分量电压。正序分量电压产生的正序电流和正序磁通与电网正常时完全相同。而零序分量电压产生的零序电流流入3只工作线圈3的绕组，大小相等，相位一致，所产生的零序磁通大小相等，方向也相同，无法在工作铁芯11内相互抵消，只能流过由工作铁芯11、控制铁芯12和上连接铁轭1、下连接铁轭4构成的零序磁路闭合铁芯回路。零序磁通流过控制铁芯12时，在控制线圈2的4个绕组内产生的感应电压，按照前述连接方法相互抵消，在其电位相等的两个直流输入接线端，输入可以调整大小的直流电流，即可在控制铁芯12内的零序磁通上叠加直流磁通，使零序磁路的磁阻发生改变，进而调节了流过3只工作线圈3的零序电流的大小。从而有效降低了故障点的电流，减轻了恢复电压上升速度，降低了铁磁谐振发生概率，减小了接地故障扩大概率，降低系统雷电跳闸率。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种调磁式消弧线圈，其特征是

包括1台工作器身和1台控制器身，

1台工作器身包括工作线圈和工作铁芯，工作铁芯为两框三柱式铁芯，3只工作线圈分别套装在工作铁芯的3个铁芯柱上，3只工作线圈的上接线端分别与电网母线连接，

1台控制器身包括控制线圈及控制铁芯，控制铁芯为单框两柱式铁芯，2只控制线圈分别套装在控制铁芯的2个铁芯柱上，每只控制线圈的内部包括独立的上绕组和下绕组，2个上绕组的上接线端并联连接，2个上绕组的下接线端分别和2个下绕组的上接线端交叉串联连接，2个下绕组的下接线端并联连接，其中1个控制线圈的上绕组的下接线端与直流调节电路的正极相连接，下绕组的上接线端与直流调节电路的负极相连接，

利用上连接铁轭组件和下连接铁轭组件及铁芯夹件装配连接控制铁芯和工作铁芯，形成1个闭合的铁芯回路，供零序磁通在其中流通。

2.根据权利要求1所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是控制铁芯上端和下端分别夹持铁芯夹件，工作铁芯上端和下端分别夹持铁芯夹件。

3.根据权利要求2所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是铁芯夹件包括两个夹持件，两个夹持件之间连接拉杆，铁芯夹件利用拉杆调节夹持控制铁芯或工作铁芯的紧固程度。

4.根据权利要求2或3所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是上连接铁轭组件包括上连接铁轭和铁轭夹件，上连接铁轭两侧分别连接一个铁轭夹件，上连接铁轭组件的铁轭夹件底部与控制铁芯和工作铁芯上端的铁芯夹件连接；

下连接铁轭组件包括下连接铁轭和铁轭夹件，下连接铁轭两侧分别连接一个铁轭夹件，下连接铁轭组件的铁轭夹件顶部与控制铁芯和工作铁芯下端的铁芯夹件连接。

5.根据权利要求4所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是上下连接铁轭两侧与铁轭夹件之间分别连接绝缘层。

6.根据权利要求5所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是上连接铁轭与控制铁芯和工作铁芯之间分别通过上绝缘垫板进行绝缘隔离，下连接铁轭与控制铁芯和工作铁芯之间分别通过下绝缘垫板进行绝缘隔离。

7.根据权利要求5或6所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是每个控制线圈分别与上端和下端的铁芯夹件之间垫有绝缘垫块，每个工作线圈分别与上端和下端的铁芯夹件之间垫有绝缘垫块。

8.根据权利要求7所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是每个控制线圈内侧通过绝缘筒与控制铁芯进行绝缘隔离，每个工作线圈内侧通过绝缘筒与工作铁芯进行绝缘隔离。

9.根据权利要求8所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是控制铁芯和工作铁芯的下端的铁芯夹件底部连接安装地脚，安装地脚上连接地脚升高座，地脚升高座顶面与铁芯夹件底部连接。

10.根据权利要求9所述的一种调磁式消弧线圈，其特征是地脚升高座顶面连接地脚减振垫，地脚减振垫与铁芯夹件底部接触。