一種等效氣隙可調(diào)電抗器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等效氣隙可調(diào)電抗器，包括鐵心、交流工作繞組和若干組直流等效氣隙繞組；鐵心為封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)，以鐵心的中心點為原點建立直角坐標(biāo)系，鐵心的兩側(cè)以Y軸對稱；Y軸左側(cè)的鐵心中部繞有交流工作繞組，Y軸右側(cè)的鐵心中部設(shè)置有若干對鐵心孔，成對的鐵心孔對稱設(shè)置在X軸兩側(cè)，在相鄰的兩個鐵心孔上繞制有一組直流等效氣隙繞組，各組直流等效氣隙繞組之間反向串聯(lián)；直流等效氣隙繞組均沿X軸方向或均沿Y軸方向繞制。本發(fā)明用控制直流電流大小產(chǎn)生局部飽和現(xiàn)象看作等效氣隙來替代機械裝置控制氣隙簡化了鐵心結(jié)構(gòu)，降低了電抗器的響應(yīng)時間，同時保證電抗器電抗值線性，并有較大的調(diào)節(jié)范圍。
【專利說明】 一種等效氣隙可調(diào)電抗器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種電抗器，具體涉及一種等效氣隙可調(diào)電抗器。

【背景技術(shù)】
[0002]在高壓和超高壓電網(wǎng)中，無功補償?shù)哪康氖侵坞娋W(wǎng)樞紐點電壓，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，增大線路輸電能力并減小線損，抑制電網(wǎng)的功率振蕩及工頻過電壓，調(diào)壓以及優(yōu)化無功潮流等。無功平衡是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要保證，對于超高壓長距離輸電網(wǎng)尤其如此。研宄證明，可調(diào)電抗器其容量不僅可以隨傳輸功率的大小而變化，平滑的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無功功率，實現(xiàn)柔性輸電，還可以抑制工頻和操作過電壓，降低線路損耗，從而可大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因此可調(diào)電抗器對于提高電力系統(tǒng)運行性能有顯著作用。
[0003]常見的可調(diào)電抗器有調(diào)匝式可控電抗器、調(diào)氣隙尺寸式可控電抗器、可控硅控制電抗器和飽和電抗器。而應(yīng)用最為廣泛的可控電抗器有兩類:可控硅控制電抗器中的晶閘管控制電抗器(TCR)、飽和電抗器中的磁閥式電抗器(MCR)。近年來由于功率電子的快速發(fā)展晶閘管控制電抗器從而得到廣泛應(yīng)用，晶閘管控制電抗器雖然反應(yīng)速度快，技術(shù)較成熟，但是造價高、維護困難、諧波污染較嚴(yán)重，大規(guī)模的應(yīng)用仍受到諸多限制；磁閥式可控電抗器其制造工藝簡單、成本低廉、可靠性高，電抗器磁閥式在整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)主鐵心始終處于鐵磁的線性區(qū)，磁閥處可以設(shè)計的接近極限飽和，因此電抗器線性度較好，鐵心諧波大約為晶閘管控制電抗器的一半。但是由于其容量已達(dá)到極限值，所以磁閥式可控電抗器過負(fù)荷能力較差。
[0004]調(diào)氣隙尺寸電抗器采用電動結(jié)構(gòu)帶動傳動軸控制氣隙的大小，氣隙的改變導(dǎo)致鐵心內(nèi)磁通的改變，從而達(dá)到連續(xù)改變工作繞組電抗值的目的。雖然和MCR —樣有類似于變壓器的鐵心，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，并且電抗調(diào)節(jié)范圍大、諧波較小，但由于采用機械裝置控制氣隙尺寸響應(yīng)速度比MCR和TCR慢，所以一直未受到足夠的重視和推廣應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種等效氣隙可調(diào)電抗器，調(diào)節(jié)直流等效氣隙繞組中的直流電流以替代機械裝置控制氣隙的大小，在保證電抗器線性和調(diào)節(jié)范圍的同時，提高電抗器的可靠性和響應(yīng)速度。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種等效氣隙可調(diào)電抗器，包括鐵心1、交流工作繞組2和若干組直流等效氣隙繞組；所述鐵心I為封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)，以鐵心I的中心點為原點建立直角坐標(biāo)系，鐵心I的兩側(cè)以Y軸對稱；Y軸左側(cè)的鐵心I中部繞有交流工作繞組2，Y軸右側(cè)的鐵心I中部設(shè)置有若干對鐵心孔4，成對的鐵心孔對稱設(shè)置在X軸兩側(cè)，在相鄰的兩個鐵心孔上繞制有一組直流等效氣隙繞組，各組直流等效氣隙繞組之間反向串聯(lián)；在X軸方向上和Y軸方向上，相鄰兩個鐵心孔的間距相等；直流等效氣隙繞組均沿X軸方向或均沿Y軸方向繞制。
[0008]進(jìn)一步的，沿X軸方向設(shè)置有2η排鐵心孔，η為自然數(shù)。
[0009]進(jìn)一步的，所述鐵心孔4為方孔或圓孔。
[0010]進(jìn)一步的，所述若干組成對的鐵心孔4為2組或者4組。
[0011]進(jìn)一步的，所述鐵心I由電工硅鋼片疊壓而成。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的一種等效氣隙可調(diào)電抗器:
[0013]I)、交流工作繞組和直流等效氣隙繞組共用一個鐵心，大大簡化了鐵心的結(jié)構(gòu)，降低了硅鋼材料用量。
[0014]2)、由于直流等效氣隙繞組僅在鐵心局部產(chǎn)生磁通使得鐵心局部飽和，局部飽和效應(yīng)可以看成等效氣隙。用直流控制的等效氣隙替代機械裝置控制氣隙，提高設(shè)備的可靠性和響應(yīng)速度。
[0015]3)、采用多組直流等效氣隙繞組反向串聯(lián)，降低直流等效氣隙繞組中感應(yīng)的交流電壓分量，從而降低了交流電壓分量對直流電源影響。
[0016]4)、交流工作繞組和直流等效氣隙繞組兩者間無電氣連接，避免了電網(wǎng)側(cè)高電壓、大電流對控制回路的影響，提高電抗器的可靠性。
[0017]5)、采用單獨的直流電源給等效氣隙可調(diào)電抗器中的直流等效氣隙繞組供電，因此接線簡單。電抗器的電抗僅與直流等效氣隙繞組有關(guān)，控制簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為四孔等效氣隙可調(diào)電抗器示意圖；
[0019]圖2為八孔等效氣隙可調(diào)電抗器示意圖；
[0020]圖3為方孔等效氣隙可調(diào)電抗器示意圖；
[0021]圖4為四孔等效氣隙可調(diào)電抗器繞線方向示意圖；
[0022]圖5為八孔等效氣隙可調(diào)電抗器繞線方向示意圖；
[0023]圖6為方孔等效氣隙可調(diào)電抗器繞線方向示意圖；
[0024]圖中有:鐵心1、交流工作繞組2、直流等效氣隙繞組3、鐵心孔4、局部磁通5、橫梁
6、側(cè)柱7。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0026]實施例一:
[0027]本發(fā)明所述等效氣隙可調(diào)電抗器一種結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括鐵心1、交流工作繞組2和若干組直流等效氣隙繞組；所述鐵心I為封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)，以鐵心I的中心點為原點建立直角坐標(biāo)系，鐵心I的兩側(cè)以Y軸對稱；Y軸左側(cè)的鐵心I中部繞有交流工作繞組2，Y軸右側(cè)的鐵心I中部設(shè)置有若干對鐵心孔4，成對的鐵心孔對稱設(shè)置在X軸兩側(cè)，在相鄰的兩個鐵心孔上繞制有一組直流等效氣隙繞組，各組直流等效氣隙繞組之間反向串聯(lián)；在X軸方向上和Y軸方向上，相鄰兩個鐵心孔的間距相等；直流等效氣隙繞組均沿X軸方向或均沿Y軸方向繞制。如圖4所示的上下繞線或者左右繞線，即表示為兩組直流等效氣隙繞組:3Α和3Β ;各組直流等效氣隙繞組之間反向串聯(lián)。圖1中陰影部分表示為局部磁通5流通范圍，產(chǎn)生的局部飽和可看成等效氣隙:因為直流等效氣隙繞組中通過直流電流時，鐵心I有鐵心孔4 一側(cè)周圍局部產(chǎn)生磁通飽和，通過的電流幅值越大，磁通飽和程度越高，即磁導(dǎo)率越小，直至接近空氣的磁導(dǎo)率，所以可以將直流等效氣隙繞組中通過的電流大小看成等效的長度可變的氣隙；效果是:通過調(diào)節(jié)等效氣隙的大小，可以控制整個鐵心I的磁阻，由于主磁通跟主磁路的磁阻成反比，所以即控制主磁通的大小。
[0028]實施例二:
[0029]本發(fā)明所述一種等效氣隙可調(diào)電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，相比實施例一本結(jié)構(gòu)留有八個圓形鐵心孔4用于纏繞四組直流等效氣隙繞組，以產(chǎn)生更均勻的等效氣隙。圖5為實施例二，四組直流等效氣隙繞組:5A、5B、5C和四個直流等效氣隙繞組如圖5所示方式反向串聯(lián)連接，繞線方式有多種組合，圖5給出其中兩種繞線方式，繞線的原則是四組直流等效氣隙繞組中感應(yīng)的交流磁勢互相抵消。圖2中陰影部分為局部磁通5流通范圍，產(chǎn)生的局部飽和可看成等效氣隙。
[0030]實施例三:
[0031]本發(fā)明所述等效氣隙可調(diào)電抗器一種結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，相比實施例一本結(jié)構(gòu)中鐵心I 一側(cè)留有兩組大小相同的方形鐵心孔4縱向排布，其中位于中間的這組方形鐵心孔4與X軸的垂直距離為零；即合并后的中間鐵心孔4截面積是上鐵心孔4截面積或下鐵心孔4截面積的兩倍。一組直流等效氣隙繞組繞于相鄰的方形鐵心孔4上，即需要兩組直流等效氣隙繞組。如果中間兩個方形鐵心孔4分開，兩兩方形鐵心孔4之間由于直流等效氣隙繞組的繞線方式所產(chǎn)生的磁通是相互抵消，磁通為零，相當(dāng)于不存在。兩組直流等效氣隙繞組繞于方形鐵心孔4間的橫梁6上，如圖6所示的兩組直流等效氣隙繞組的連接方式6A、6B。圖3中陰影部分為局部磁通5流通范圍，產(chǎn)生的局部飽和可看成等效氣隙。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種等效氣隙可調(diào)電抗器，其特征在于:包括鐵心(I)、交流工作繞組(2)和若干組直流等效氣隙繞組；所述鐵心(I)為封閉的環(huán)形結(jié)構(gòu)，以鐵心(I)的中心點為原點建立直角坐標(biāo)系，鐵心(I)的兩側(cè)以Y軸對稱；Y軸左側(cè)的鐵心(I)中部繞有交流工作繞組(2)，Y軸右側(cè)的鐵心(I)中部設(shè)置有若干對鐵心孔(4)，成對的鐵心孔對稱設(shè)置在X軸兩側(cè)，在相鄰的兩個鐵心孔上繞制有一組直流等效氣隙繞組，各組直流等效氣隙繞組之間反向串聯(lián)；在X軸方向上和Y軸方向上，相鄰兩個鐵心孔的間距相等；直流等效氣隙繞組均沿X軸方向或均沿Y軸方向繞制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等效氣隙可調(diào)電抗器，其特征在于:沿X軸方向設(shè)置有2η排鐵心孔，η為自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等效氣隙可調(diào)電抗器，其特征在于:所述鐵心孔(4)為方孔或圓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等效氣隙可調(diào)電抗器，其特征在于:所述若干組成對的鐵心孔⑷為2組或者4組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等效氣隙可調(diào)電抗器，其特征在于:所述鐵心(I)由電工硅鋼片疊壓而成。
【文檔編號】H01F27/24GK104505238SQ201510019484
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月14日
【發(fā)明者】林克曼, 李念, 林明耀 申請人:東南大學(xué)