多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其主體結(jié)構(gòu)由上鐵軛、下鐵軛、導(dǎo)磁芯柱、旁軛、工作繞組組成，工作繞組套裝在導(dǎo)磁芯柱上，其特征在于：所述導(dǎo)磁芯柱由多個(gè)正交磁控鐵芯餅和不可控鐵芯餅交錯(cuò)排列疊壓組成；所述正交磁控鐵芯餅由磁控鐵芯和繞制在鐵芯上的控制繞組構(gòu)成，勵(lì)磁電流流過(guò)控制繞組，在正交磁控鐵芯餅內(nèi)產(chǎn)生控制磁通，其方向和電抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控鐵芯餅始終處于不飽和狀態(tài)，正交磁控鐵芯餅的磁飽和程度由勵(lì)磁電流的大小控制。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器不僅可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)節(jié)，而且響應(yīng)速度快，諧波含量小。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種電抗器,是一種用于輸電、供電和配電系統(tǒng)中的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器。
技術(shù)介紹
可控電抗器作為電力系統(tǒng)中不可替代的重要設(shè)備，在補(bǔ)償容性無(wú)功、限制過(guò)電壓、改善電能質(zhì)量、降低線路有功損耗等方面發(fā)揮著巨大的作用。可控電抗器種類(lèi)繁多，其中，基于直流磁飽和控制原理的磁控電抗器在可控電抗器中占有相當(dāng)重要的位置，它們具有可靠性高、控制容量小、電抗值連續(xù)可調(diào)等優(yōu)勢(shì)，但也存在著響應(yīng)速度慢、諧波含量大的問(wèn)題。中國(guó)技術(shù)專(zhuān)利95223137.9 “磁閥式可控電抗器”由外部鐵心柱、分裂鐵心柱、繞組、二極管、可控硅及觸發(fā)控制裝置組成，每相有四個(gè)繞組，套在雙鐵心柱上，每個(gè)鐵心柱的兩線圈分別與同相的另一鐵心柱的線圈交叉連接，每柱鐵心有一小截面段，起到磁閥的作用，通過(guò)抽頭自耦接線提供內(nèi)部電源，并經(jīng)兩個(gè)反向連接的可控硅在雙鐵心柱內(nèi)產(chǎn)生直流磁通，控制可控硅的觸發(fā)角可以改變鐵心的磁飽和度，從而平滑調(diào)節(jié)電抗器的容量。其不足之處在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，諧波特性差，響應(yīng)速度慢。中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利200810011902.X “一種自身取能的快速響應(yīng)可控電抗器”是一種用于高壓電力系統(tǒng)的直流磁控電抗器，其主體部分線圈具有網(wǎng)側(cè)繞組、控制繞組和第三繞組，第三繞組兩端并聯(lián)快速開(kāi)關(guān)，該快速開(kāi)關(guān)的開(kāi)/閉狀態(tài)由可控電抗器中控制單元的指令信號(hào)控制。該專(zhuān)利技術(shù)采用附加第三繞組的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)用快速開(kāi)關(guān)短接第三繞組的方式來(lái)滿(mǎn)足可控電抗器在故障狀態(tài)下的快速響應(yīng)要求，屬于該容量下的應(yīng)急控制，在電抗器其他容量的調(diào)節(jié)過(guò)程中，響應(yīng)速度仍然很慢，諧波大的問(wèn)題依然存在。有鑒于此，本專(zhuān)利技術(shù)提供用于輸電、供電和配電系統(tǒng)中的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，以滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是:針對(duì)上述設(shè)計(jì)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)要解決的問(wèn)題是提供一種調(diào)節(jié)范圍大、諧波特性好、能快速響應(yīng)的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器。本專(zhuān)利技術(shù)采用的技術(shù)方案是:一種多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其主體結(jié)構(gòu)由上鐵軛、下鐵軛、導(dǎo)磁芯柱、旁軛、工作繞組組成，工作繞組套裝在導(dǎo)磁芯柱上，其特征在于:所述導(dǎo)磁芯柱由多個(gè)正交磁控鐵芯餅和不可控鐵芯餅交錯(cuò)排列疊壓組成；所述正交磁控鐵芯餅由磁控鐵芯和繞制在鐵芯上的控制繞組構(gòu)成，勵(lì)磁電流流過(guò)控制繞組，在正交磁控鐵芯餅內(nèi)產(chǎn)生控制磁通，其方向和電抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控鐵芯餅始終處于不飽和狀態(tài)，正交磁控鐵芯餅的磁飽和程度由勵(lì)磁電流的大小控制。如上所述的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅截面面積與不可控鐵芯餅截面面積相等或不相等，正交磁控鐵芯餅截面形狀為圓環(huán)形、口字形、日字形或其他任意形狀。如上所述的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅的組成除了包括磁控鐵芯、繞在磁控鐵芯上的控制繞組外，還包括相應(yīng)的保護(hù)墊塊，所述保護(hù)墊塊由抗壓非磁性材料制成，其厚度以保護(hù)控制繞組不受擠壓并盡可能薄，大小形狀不限。如上所述的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅具有三種工作狀態(tài):1.深度磁飽和狀態(tài)，其特性接近于氣隙，不會(huì)產(chǎn)生諧波；2.無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)，對(duì)主磁通無(wú)任何影響，也不會(huì)產(chǎn)生諧波；3.“半飽和”連續(xù)調(diào)節(jié)狀態(tài)，工作在這種狀態(tài)下，電抗器會(huì)有諧波產(chǎn)生，但只要控制處于“半飽和”連續(xù)調(diào)節(jié)狀態(tài)的可控鐵芯餅的數(shù)量，就能夠有效抑制諧波。如上所述的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述可控電抗器采用如下控制方法:在具有多個(gè)正交磁控鐵芯餅的導(dǎo)磁芯柱里只選擇一個(gè)正交磁控鐵芯餅，使其工作在“半飽和”連續(xù)調(diào)節(jié)狀態(tài)，而其余的正交磁控鐵芯餅則根據(jù)電抗器容量調(diào)節(jié)的需要，迅速調(diào)至深度磁飽和狀態(tài)或無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)，即能實(shí)現(xiàn)可控電抗器的無(wú)級(jí)平滑調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于: I)諧波含量小。電抗器絕大部分容量調(diào)節(jié)通過(guò)導(dǎo)磁芯柱上正交磁控鐵芯餅的深度飽和控制和無(wú)勵(lì)磁控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，這兩種狀態(tài)在理論上都不產(chǎn)生諧波，從而克服了直流磁控電抗器諧波大的固有缺點(diǎn)。2)響應(yīng)速度快，勵(lì)磁容量小。采用正交磁化的方法，避免控制繞組與工作繞組之間的磁耦合作用，減小兩者之間的能量交換，實(shí)現(xiàn)正交磁控段鐵芯的快速飽和，從而達(dá)到很高的響應(yīng)速度，它所需要的控制容量也較小。3)與普通磁控電抗器相比，每相可以節(jié)省一柱鐵芯，而且交流工作主磁路中(非磁控部分)無(wú)直流控制磁通，截面積可以減小，節(jié)省了材料成本，體積和重量也減小了，其材料用量與鐵芯固定電抗器相當(dāng)。4)高可靠性，非常適合于高壓大容量應(yīng)用。電抗器控制回路與交流主回路無(wú)電氣連接，無(wú)磁耦合，避免了交流工作繞組的高電壓和大電流對(duì)控制回路的影響，減少了勵(lì)磁容量，提高了電抗器的可靠性。5 )電抗值連續(xù)可調(diào)。采用多個(gè)正交磁飽和控制段，根據(jù)電抗器容量調(diào)節(jié)的要求，使其中一段正交磁控鐵芯餅工作在“半飽和”連續(xù)調(diào)節(jié)狀態(tài)，而其它正交磁控鐵芯餅則工作在無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)或深度磁飽和狀態(tài)，使電抗器容量在設(shè)計(jì)的可調(diào)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。附圖說(shuō)明圖1為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一提供的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中正交磁控鐵芯餅的工作原理及磁場(chǎng)方向不意圖。圖3為圖1中導(dǎo)磁芯柱的結(jié)構(gòu)及磁場(chǎng)方向示意圖。圖4為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例二提供的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例三提供的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例四提供的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例五提供的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式為了更好地理解本專(zhuān)利技術(shù)，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本專(zhuān)利技術(shù)的內(nèi)容，但本專(zhuān)利技術(shù)的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書(shū)限定范圍之內(nèi)。附圖中的符號(hào)說(shuō)明:1-上鐵軛；2-導(dǎo)磁芯柱；3-工作繞組；4-不可控鐵芯餅；5-正交磁控鐵芯餅；6_電抗器工作磁通方向；7_旁軛；8_下鐵軛；51_磁控鐵芯；52_控制繞組；53_控制磁通方向。本專(zhuān)利技術(shù)所述多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1，它是一種單相三柱式多級(jí)正交磁飽和可控電抗器。可控電抗器的主體結(jié)構(gòu)由上鐵軛1、下鐵軛8、導(dǎo)磁芯柱2、兩個(gè)旁軛7和工作繞組3組成，工作繞組3套裝在導(dǎo)磁芯柱2上，導(dǎo)磁芯柱2由若干個(gè)正交磁控鐵芯餅5和不可控鐵芯餅4交錯(cuò)排列疊壓組成。導(dǎo)磁芯柱2的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3，若干個(gè)正交磁控鐵芯餅5和不可控鐵芯餅4交錯(cuò)排列，組成導(dǎo)磁芯柱，其中，電抗器工作磁通方向6和正交磁控鐵芯餅5的控制磁通方向53呈90度正交關(guān)系，正交控制的優(yōu)勢(shì)在于:既能夠達(dá)到改變電抗器工作磁路磁阻的大小，從而調(diào)節(jié)電抗器的容量的目的，又能夠使控制繞組和工作繞組之間沒(méi)有磁耦合效應(yīng)，它們之間的互感很小，正交磁控鐵芯餅5可以從無(wú)勵(lì)磁狀態(tài)迅速調(diào)節(jié)到深度磁飽和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電抗器容量的快速調(diào)節(jié)。不可控鐵芯餅4始終處于不飽和狀態(tài)，正交磁控鐵芯餅5的磁飽和程度由勵(lì)磁電流的大小控制。所述正交磁控鐵芯餅5的數(shù)量有多個(gè)，也可以根據(jù)實(shí)際需求只有一個(gè)。所述正交磁控鐵芯餅5的原理圖見(jiàn)圖2，正交磁控鐵芯餅5由磁控鐵芯51和繞制在鐵芯上的控制繞組52構(gòu)成，勵(lì)磁電流流過(guò)控制繞組52，在正交磁控鐵芯餅5內(nèi)產(chǎn)生控制磁通，其方向和電抗器的交流主磁通的方向呈90度正交。所述正交磁控鐵芯餅5有三種工作狀態(tài):1.深度磁飽和狀態(tài)，其特本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其主體結(jié)構(gòu)由上鐵軛、下鐵軛、導(dǎo)磁芯柱、旁軛、工作繞組組成，工作繞組套裝在導(dǎo)磁芯柱上，其特征在于：所述導(dǎo)磁芯柱由多個(gè)正交磁控鐵芯餅和不可控鐵芯餅交錯(cuò)排列疊壓組成；所述正交磁控鐵芯餅由磁控鐵芯和繞制在鐵芯上的控制繞組構(gòu)成，勵(lì)磁電流流過(guò)控制繞組，在正交磁控鐵芯餅內(nèi)產(chǎn)生控制磁通，其方向和電抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控鐵芯餅始終處于不飽和狀態(tài)，正交磁控鐵芯餅的磁飽和程度由勵(lì)磁電流的大小控制。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其主體結(jié)構(gòu)由上鐵軛、下鐵軛、導(dǎo)磁芯柱、旁軛、工作繞組組成，工作繞組套裝在導(dǎo)磁芯柱上，其特征在于:所述導(dǎo)磁芯柱由多個(gè)正交磁控鐵芯餅和不可控鐵芯餅交錯(cuò)排列疊壓組成；所述正交磁控鐵芯餅由磁控鐵芯和繞制在鐵芯上的控制繞組構(gòu)成，勵(lì)磁電流流過(guò)控制繞組，在正交磁控鐵芯餅內(nèi)產(chǎn)生控制磁通，其方向和電抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控鐵芯餅始終處于不飽和狀態(tài)，正交磁控鐵芯餅的磁飽和程度由勵(lì)磁電流的大小控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅截面面積與不可控鐵芯餅截面面積相等或不相等，正交磁控鐵芯餅截面形狀為圓環(huán)形、口字形、日字形或其他任意形狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅的組成除了包括磁控鐵芯、繞在磁控鐵芯上的控制繞組外，還包...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梅剛，康文斌，彭慶華，張波，查志鵬，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)電力科學(xué)研究院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：