一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于無功補償?shù)目煽亍炯夹g領域】，特別是涉及一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置。包括上鐵軛和下鐵軛，其特點是還包括所述的上鐵軛和下鐵軛之間設置有工作繞組和控制繞組單元，工作繞組繞制在工作繞組鐵心柱上，控制繞組單元為多個，每個控制繞組單元包括并聯(lián)的第一鐵心柱和第二鐵心柱，第一鐵心柱上繞有控制繞組，并聯(lián)的第一鐵心柱和第二鐵心柱通過控制繞組鐵心柱連接鐵軛相連，不同的鐵心柱由不同磁導率的導磁材料構成。其結構簡單，各控制繞組間滿足“弱耦合”，提高了控制繞組容量利用率。變壓器式可控電抗器能夠實現(xiàn)無功的快速平滑調節(jié)，而且諧波含量小。
【專利說明】—種變壓器式可控電抗器磁集成裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于無功補償?shù)目煽亍炯夹g領域】，特別是涉及一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置。
【背景技術】
[0002]目前，特高壓電網(wǎng)將進入全面發(fā)展、大規(guī)模建設的新階段。而電網(wǎng)中的無功功率變化和電壓波動等問題日益突出，解決好超高壓和特高壓輸電線路上無功動態(tài)平衡、消除發(fā)電機自勵磁、限制工頻過電壓、抑制潛供電流等問題，在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，增強輸電能力等方面具有極為重要的作用。隨著電網(wǎng)沖擊性負荷的不斷增加和電力電子裝置的大量使用，這就對電網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置的性能要求越來越高?，F(xiàn)有技術中，變壓器式可控電抗器的鐵心柱由一種磁導率的導磁材料構成，這種結構如果要將控制繞組的短路電流維持在額定值附近，必須在控制繞組回路中串聯(lián)限流電抗，這樣不僅增加了磁件總數(shù)目，使設備結構復雜，并聯(lián)到電網(wǎng)上時，設備總容量是電網(wǎng)所需補償容量的2倍；而且各控制繞組間存在較強的磁耦合，隨著后續(xù)控制繞組的投入，已經(jīng)投入運行的控制繞組的電流會減小，從而導致控制繞組的容量利用率降低，這些問題還沒有得到很好的解決。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的在于避免變壓器式可控電抗器現(xiàn)有技術需串聯(lián)限流電抗、控制繞組容量利用率低的缺陷而提供一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，從而有效解決了現(xiàn)有技術存在的問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術方案為:所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，包括上鐵軛和下鐵軛，其特點是還包括所述的上鐵軛和下鐵軛之間設置有工作繞組和控制繞組單元，工作繞組繞制在工作繞組鐵心柱上，控制繞組單元為多個，每個控制繞組單元包括并聯(lián)的第一鐵心柱和第二鐵心柱，第一鐵心柱上繞有控制繞組，并聯(lián)的第一鐵心柱和第二鐵心柱通過控制繞組鐵心柱連接鐵軛相連，所述的工作繞組鐵心柱、第一鐵心柱和第二鐵心柱由不同磁導率的導磁材料構成，不同的控制繞組單元其第二鐵心柱所用導磁材料的磁導率也不同，不同的控制繞組單元中繞有控制繞組的第一鐵心柱所用材料的磁導率相同，工作繞組鐵心柱的磁導率大于第一鐵心柱和第二鐵心柱的磁導率，在增大了工作繞組與控制繞組間的短路阻抗的同時減小了各控制繞組間的磁耦合。
[0005]所述的控制繞組單元中的第一鐵心柱和第二鐵心柱構成并聯(lián)磁路，通過分磁作用從而可以實現(xiàn)工作繞組與控制繞組間的“高阻抗”。
[0006]所述的工作繞組通過端口 ％和&2并接在電網(wǎng)上；控制繞組設置有Ckl和Ck2端口，反并聯(lián)的晶閘管就接于這兩個端口之間。
[0007]本實用新型的有益效果是:所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其不需在控制繞組回路單獨串聯(lián)限流電抗就能達到工作繞組與控制繞組間“高阻抗”的目的，從而將控制繞組的短路電流維持在額定值附近；而且結構簡單，各控制繞組間滿足“弱耦合”，提高了控制繞組容量利用率，能夠實現(xiàn)無功的快速平滑調節(jié)，諧波含量小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型結構原理示意圖；
[0009]圖2是本實用新型圖1的等效電路原理示意圖。
[0010]圖中:1.上鐵軛；2.下鐵軛；3.工作繞組鐵心柱；4.控制繞組鐵心柱連接鐵軛；
5.控制繞組單元；6.第一鐵心柱；7、工作繞組；8、控制繞組，9、第二鐵心柱。
【具體實施方式】
[0011]以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0012]如圖1所示，所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，包括上鐵軛I和下鐵軛2，其特點是還包括所述的上鐵軛I和下鐵軛2之間設置有工作繞組7和控制繞組單元5，工作繞組7繞制在工作繞組鐵心柱3上，控制繞組單元5為多個，每個控制繞組單元5包括并聯(lián)的第一鐵心柱6和第二鐵心柱9，第一鐵心柱6上繞有控制繞組，并聯(lián)的第一鐵心柱6和第二鐵心柱9通過控制繞組鐵心柱連接鐵軛4相連，所述的工作繞組鐵心柱3、第一鐵心柱6和第二鐵心柱9由不同磁導率的導磁材料構成，不同的控制繞組單元其第二鐵心柱所用導磁材料的磁導率也不同，不同的控制繞組單元中繞有控制繞組的第一鐵心柱所用材料的磁導率相同,工作繞組鐵心柱3的磁導率大于第一鐵心柱6和第二鐵心柱9的磁導率，在增大了工作繞組7與控制繞組8間的短路阻抗的同時減小了各控制繞組間的磁耦合。
[0013]進一步，所述的控制繞組單元5中的第一鐵心柱6和第二鐵心柱9構成并聯(lián)磁路，通過分磁作用從而可以實現(xiàn)工作繞組7與控制繞組8間的“高阻抗”。
[0014]進一步，所述的工作繞組7通過端口 和a2并接在電網(wǎng)上；控制繞組設置有Ckl和Ck2端口，反并聯(lián)的晶閘管就接于這兩個端口之間。
[0015]所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，由于工作繞組鐵心柱3的與控制繞組單元5中的第一鐵心柱6和第二鐵心柱9的磁導率不同，不同的控制繞組單元其第二鐵心柱所用導磁材料的磁導率也不同，而繞有控制繞組的第一鐵心柱所用材料的磁導率相同，這樣的結構無需再給各控制繞組回路串聯(lián)限流電抗就能夠將每個控制繞組的短路電流均維持在額定值附近，簡化了整個電抗器設備的結構。而每個控制繞組對應的上下鐵軛均由磁導率較大的鐵磁材料構成，即為磁通提供了低磁阻磁路，這樣控制繞組產(chǎn)生的磁通經(jīng)過工作繞組所在鐵心柱、控制繞組對應上下鐵軛與自身所在鐵心柱閉合，從而減弱了與其它控制繞組間的磁耦合，即滿足了控制繞組間“弱耦合”的要求，使各控制繞組容量得到充分利用。
[0016]所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，圖1中，Ntl為工作繞組BW的匝數(shù)，Nk為第k個控制繞組CWk的匝數(shù)；&1和a2為工作繞組的兩個端口，并接在電網(wǎng)上；ckl和Ck2為控制繞組CWk的兩個端口，反并聯(lián)的晶閘管就接于這兩個端口之間；S為功率級數(shù)，即控制繞組的個數(shù)。設繞制工作繞組的鐵心柱以及鐵軛的磁導率為μ，與控制繞組CWk所在鐵心柱并聯(lián)的鐵心柱磁導率為μ k，繞有控制繞組的鐵心柱磁導率為11。，且μ > U。。這樣各控制繞組產(chǎn)生的磁通經(jīng)過工作繞組所在鐵心柱、控制繞組對應上下鐵軛與自身所在鐵心柱閉合，就可以減小各控制繞組間的磁耦合；同時由于繞有控制繞組的鐵心柱均并聯(lián)有鐵心柱，實現(xiàn)了控制繞組與限流電抗的集成，達到了 “高阻抗”的目的。圖1中，不同填充線型的導磁材料具有不同的磁導率，相同填充線型的導磁材料具有相同的磁導率。繞有工作繞組的鐵心柱以及鐵軛采用磁導率為10000的硅鋼片材料；根據(jù)每級額定電流(工作繞組BW的電流)以及工作繞組與控制繞組間短路阻抗的要求值即各控制繞組的額定電流(控制繞組Cffk首次短路時的電流)來確定與各鐵心柱的磁導率，進而確定其導磁材料，與控制繞組CWi和CW2所在鐵心柱并聯(lián)的鐵心柱可采用相對磁導率在1000-3000的錳鋅鐵氧體；與控制繞組CW3和CW4所在鐵心柱并聯(lián)的鐵心柱可采用相對磁導率在10-500的鎳鋅鐵氧體；繞有控制繞組的鐵心柱也采用相對磁導率在1000-3000的錳鋅鐵氧體。其鐵心兩種導磁材料結合處如圖均采用45°斜接縫，無穿心螺桿，鐵心柱用環(huán)氧綁帶或鋼帶綁扎，鐵軛采用拉帶和夾緊螺桿夾緊，這樣使鐵心在機械上成為一個整體。
[0017]其等效電路原理示意圖如圖2所示，Utl為工作繞組的漏感；L。，為控制繞組CWk的漏感；U為繞有工作繞組的鐵心柱所對應的激磁電感為與控制繞組cwk所在鐵心柱并聯(lián)的鐵心柱對應的激磁電感；L2k為控制繞組CWk所在鐵心柱對應的激磁電感。Ntl為工作繞組的匝數(shù)，Nk為第k個控制繞組的匝數(shù)。圖中端口標號與圖1相同的端口即為圖1所對應的工作繞組和各控制繞組的端口。
[0018]具體應用實例，電網(wǎng)電壓有效值C/ = 500/?ν，額定電流有效值Ie = 208Α，級數(shù)S = 4，每級額定電流應為22.0Α, 46.5Α，98.4Α，208Α,頻率f = 50Hz，工作繞組的匝數(shù)N。=1600,其它結構參數(shù)如下表1所示:
[0019]表1結構參數(shù)
【權利要求】
1.一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，包括上鐵軛和下鐵軛，其特點是還包括所述的上鐵軛和下鐵軛之間設置有工作繞組和控制繞組單元，工作繞組繞制在工作繞組鐵心柱上，控制繞組單元為多個，每個控制繞組單元包括并聯(lián)的第一鐵心柱和第二鐵心柱，第一鐵心柱上繞有控制繞組，并聯(lián)的第一鐵心柱和第二鐵心柱通過控制繞組鐵心柱連接鐵軛相連，所述的工作繞組鐵心柱、第一鐵心柱和第二鐵心柱由不同磁導率的導磁材料構成，不同的控制繞組單元其第二鐵心柱所用導磁材料的磁導率不同，不同的控制繞組單元中繞有控制繞組的第一鐵心柱所用材料的磁導率相同，工作繞組鐵心柱的磁導率大于第一鐵心柱和第二鐵心柱的磁導率，在增大了工作繞組與控制繞組間的短路阻抗的同時減小了各控制繞組間的磁耦合。
2.如權利要求1所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其特征在于:所述的控制繞組單元中的第一鐵心柱和第二鐵心柱構成并聯(lián)磁路，通過分磁作用從而可以實現(xiàn)工作繞組與控制繞組間的“高阻抗”。
3.如權利要求1所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其特征在于:所述的工作繞組通過端口 B1和a2并接在電網(wǎng)上；控制繞組設置有Ckl和Ck2端口，反并聯(lián)的晶閘管就接于這兩個端口之間。
4.如權利要求1所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其特征在于:所述的工作繞組鐵心柱、第一鐵心柱和第二鐵心柱在采用不同導磁材料時其結合處采用45°斜接縫，外部設置有環(huán)氧綁帶或鋼帶，控制繞組鐵心柱連接鐵軛采用拉帶和夾緊螺桿夾緊。
【文檔編號】H02J3/18GK203397878SQ201320540618
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月1日 優(yōu)先權日:2013年9月1日
【發(fā)明者】田銘興, 尹健寧 申請人:蘭州交通大學