技術(shù)特征：

1.本發(fā)明采用電抗器本體鐵芯套裝激磁調(diào)節(jié)線圈，采用繞組電壓同名端相同，電流相位相同或相反的方式，改變電抗器本體電感值來改變電抗器運(yùn)行容量；

當(dāng)U2＞U1時(shí)，I₁’電流流向W₁激磁調(diào)節(jié)線圈，有磁勢平衡表達(dá)式I₁’W₁+I₁W₀＝I₀W₀，從電路上看I₁’和I₁向量相位相同，B₀和U1值不變，當(dāng)調(diào)節(jié)U2數(shù)值越大，I₁’越大則I₁值越小，電抗器電抗L＝Ψ₀/I₁，其中Ψ₀＝B₀*S*W₀，則其阻抗JωL增加，從線路元件參數(shù)看，電抗容量減少為U₀²/JωL，從而達(dá)到調(diào)低電抗器運(yùn)行容量的目的。

當(dāng)U2＜U1時(shí)，I₁’流出激磁調(diào)節(jié)線圈，相位與I₀相位相反，-I₁’W₁+I₁W₀＝I₀W₀，為該狀態(tài)下的磁勢平衡表達(dá)式，調(diào)節(jié)U2數(shù)值越小，則從電路上看，I₁’越大，則I₁數(shù)值越大，電抗器電感L＝Ψ₀/I₁，當(dāng)I₁增加則L數(shù)值減少，則阻抗JωL減少。從電網(wǎng)線路原件參數(shù)看，電抗容量增加為U₀²/JωL，從而達(dá)到調(diào)高電抗器運(yùn)行容量的目的。

2.首次提出了在電網(wǎng)電壓不變的情況下，激磁電感與激磁電流乘積恒定的概念和運(yùn)用。為磁勢平衡下可調(diào)電抗器在它激勵(lì)下以及安匝容量基礎(chǔ)上，對可調(diào)電抗器容量和激磁容量做出各種物理量的數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，并完全負(fù)荷能量守恒基本原則；

激磁電感L₀與激磁電流I₀的乘積為固定值，發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：L₀·I₀＝L₀’·I₀’；但L和I物理量受激磁調(diào)節(jié)線圈電流的變化而變化，從而使得可調(diào)電抗器的L值發(fā)生變化；

在可調(diào)電抗器運(yùn)行容量大于額定容量時(shí)，發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：即可調(diào)并聯(lián)電抗器運(yùn)行的電抗容量減去額定容量等于激磁調(diào)節(jié)線圈通過輔助變壓器向線路2輸出的電抗容量；I₁’流向輔助變壓器二次側(cè)電壓同名端。

在可調(diào)并聯(lián)電抗器運(yùn)行容量小于額定容量時(shí)，發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：即可調(diào)并聯(lián)電抗器運(yùn)行的電抗容量加激磁調(diào)節(jié)線圈通過輔助變壓器從線路2吸收的電抗容量之和等于電抗器額定容量；I₁’流向激磁調(diào)節(jié)線圈同名端。

3.首次分析激磁電感、激磁電流與電抗器掛網(wǎng)運(yùn)行電感和電抗器輸入電流的概念差別，以及數(shù)值偏差的物理量公式的推導(dǎo)，對于互感和自感量的物理公式的發(fā)現(xiàn)；

電抗器本體線圈自感與匝數(shù)、氣隙大小長度、鐵芯截面積等結(jié)構(gòu)尺寸等物理量有關(guān)，是一個(gè)固定歐姆值。當(dāng)I₀’＝0值時(shí)即可調(diào)電抗器額定容量下，本體線圈激磁電感L₀與自感L_自感和線路電感L_線路之間，發(fā)現(xiàn)有物理表達(dá)式：L_線路＝L₀+L_自感；對應(yīng)的激磁電流為I₀＝Ue/(√3Jω·L₀)；電抗器線路輸入額定電流I₁＝Ue/(√3Jω·L_線路)；有物理關(guān)系式：I₀＞I₁；因此L₀和I₀是一個(gè)概念數(shù)據(jù)而非電路現(xiàn)實(shí)數(shù)值，只是在運(yùn)用激磁電感L₀與激磁電流I₀的乘積為固定值這一規(guī)律在可調(diào)電抗器物理量的運(yùn)算中起到重要理論作用。

由于自感阻抗的存在，發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：電感阻抗X_自感＝JωL_線路-JωL₀；L_線路＝Ue²/ωs，其中Ue為電抗器額定電壓，單位為Kv；S為可調(diào)電抗器運(yùn)行容量，單位為Mvar；ω＝2πf，其中f為頻率)；

a)在可調(diào)電抗器運(yùn)行容量大于額定容量時(shí)的物理量關(guān)系(即I₁’流向輔助變壓器二次側(cè)電壓同名端)

對電網(wǎng)線路，發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：電抗器電抗JωL_線路＝JωL₀’+X_自感，對應(yīng)的激磁電流I₀’和線路輸入電抗器電流I₁；

有物理關(guān)系式：Ue＝√3·I₁·(JW L₀’+X_自感)，其中Ue為線路電壓值，ω＝2πf，其中f為頻率；

利用U2＜U1時(shí)的磁勢平衡表達(dá)式，激磁調(diào)節(jié)線圈上的電流I₁’是受回路基爾霍夫定律決定，I₁’的變化都可以自由地從電網(wǎng)電抗器輸入電流I₁來平衡磁勢，確保電網(wǎng)電壓下匝電勢恒定，因而沒有互感阻抗的存在；

b)在可調(diào)并聯(lián)電抗器運(yùn)行容量小于額定容量時(shí)的物理量關(guān)系(即I₁’流向激磁調(diào)節(jié)線圈同名端)

由于自感和互感阻抗的存在，對線路而言，發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：電抗器電抗JωL_線路＝JωL₀”+X_互感+X_自感，對應(yīng)的激磁電流I₀”和線路輸入電抗器電流I₁；

發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：Ue＝√3·I₁·(JωL₀”+X_互感+X_自感)，其中Ue為線路電壓值；ω＝2πf，其中f為頻率；

發(fā)現(xiàn)有物理關(guān)系式：X_互感＝r·X_自感，其中容量比r＝額定電抗器容量/調(diào)低后電抗器運(yùn)行容量；

利用U2＞U1時(shí)的磁勢平衡表達(dá)式，激磁調(diào)節(jié)線圈上的電流I₁’是受回路基爾霍夫定律決定，I₁’的變化都可以有限制地(因互感阻抗的大小變化受電抗器運(yùn)行容量大小的影響)從本體電抗器線圈上獲得電網(wǎng)輸入電流I₁來平衡I₀值，I₀值在可調(diào)電抗器運(yùn)行容量下調(diào)過程中是固定的，是用于產(chǎn)生滿足掛網(wǎng)電壓的匝電勢的激磁電流，使得I₁和I₁’產(chǎn)生了約束關(guān)系，因而本體電抗線圈和激磁調(diào)節(jié)線圈之間產(chǎn)生了互感阻抗。

4.首次對本發(fā)明的各電氣元件的物理參數(shù)的設(shè)計(jì)流程做出科學(xué)細(xì)致和分步驟的求解和闡述，以及物理公式的推導(dǎo)，具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)手冊和遵守的原則特征，具有產(chǎn)品設(shè)計(jì)的顯示可操作性。

1)電力運(yùn)營部門提供并聯(lián)電抗器三相額定容量S₀(單位：Kvar)，額定電壓Ue(單位：Kv)、超容量可調(diào)最大電抗三相容量S₁(單位：Kvar)、降低容量可調(diào)最小電抗三相容量S₂(單位：Kvar)；

2)求取額定容量下電的抗器輸入電流I_1e＝S₀/√3/Ue(A)；求取額定容量下電抗器線路電感L_e線路＝(Ue/√3×1000)/(2πf·I_1e)(單位：亨利)；或L_e線路＝(Ue²/(2πf·S₀)(單位：Ue為Kv，S₀單位：Mvar)。

3)可調(diào)電抗器產(chǎn)品參數(shù)的求取(I₁’＝0時(shí)，即激磁調(diào)節(jié)線圈無電流情況下的額定電抗容量)

a)根據(jù)(B₀/μ₀)·nδ＝I₀W₀，則有B₀·S＝μ₀I₀W₀S/nδ，其中S為電抗器鐵芯截面面積，單位為m2；nδ為n個(gè)氣隙長度，單位為m；n為電抗器單相芯柱氣隙個(gè)數(shù)；W₀為電抗器單相線圈的匝數(shù)；μ₀為空氣導(dǎo)磁率，單位為4π·10^-7(H/m)；I₀為電抗器激磁電流(當(dāng)I₁’＝0時(shí))，但可通過控制激磁調(diào)節(jié)線圈電流I₁’的大小和相位及流向，從而實(shí)現(xiàn)對I₁數(shù)值的改變，進(jìn)而改變電抗器電感L值，使得運(yùn)行電抗容量調(diào)整出適合電網(wǎng)運(yùn)行所需的容量。

則有Ψ₀＝B₀·S＝μ₀I₀W₀S/nδ，則有Ψ_0m＝B₀·S·W₀＝μ₀I₀W₀W₀S/nδ，則有L₀＝Ψ_0m/I₀＝μ₀W₀W₀S/nδ＝1.257W₀W₀S/(nδ·10⁶)(單位為：亨利，為I₁’＝0時(shí)的電抗器電感值)，其中S為鐵芯截面面積，單位：m²；δ為氣隙長度，單位：m；n為電抗器單相芯柱氣隙個(gè)數(shù)；W₀為電抗器單相線圈的匝數(shù)；

b)其中W₀電抗器單相本體線圈匝數(shù)；S鐵芯截面面積；nδ數(shù)值由以下物理公式及產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選?。?/p>

電抗器本體線圈每匝電勢e_t＝4.44fB₀S·10^-4(單位：V)，其中f為頻率；B₀是當(dāng)I₁’＝0時(shí)的鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位：T(特斯拉)；S為鐵芯芯柱截面面積，單位：cm²；B₀是在電抗器參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的額定電壓和額定頻率下的磁感應(yīng)強(qiáng)度，對于固定電抗器由于線性度的要求，一般取值為1.3-1.4T，對于可調(diào)電抗器可取值1.5T以上；nδ和S數(shù)據(jù)可根據(jù)固定電抗器產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選取。

c)W₀＝Ue/√3·F·10³/e_t取整，再反推準(zhǔn)確的B₀值，其中F為電抗器本體線圈主阻抗百分?jǐn)?shù)，數(shù)據(jù)可根據(jù)固定電抗器產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選??；

d)L₀＝1.257·W₀W₀·S·ε/nδ，已知W₀和S以及nδ值，其中ε為氣隙效應(yīng)導(dǎo)致有效截面增加因素，數(shù)據(jù)可根據(jù)固定電抗器產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選取，可求出I₁’＝0時(shí)的電抗器電感值(單位：亨利)；I₀＝Ue/√3·10³/JωL₀(單位：A)，即為當(dāng)I₁’＝0時(shí)的電抗器激磁電流值；

e)L₀值與I₁’＝0時(shí)的L_e線路值是不同的，有物理公式：電抗器本體線圈自感L_自感＝L_e線路-L₀，自感阻抗X_自感＝JωL_線路-JωL₀，其中ω＝2πf，其中f為頻率；

至此，可調(diào)并聯(lián)電抗器本體線圈參數(shù)已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，分別是：容量S₀(單位：Kvar)，額定電壓Ue(單位：Kv)、額定容量下電的抗器輸入電流I_1e(單位：A)、額定容量下電抗器線路電感L_e線路(單位：亨利)、電抗器本體線圈每匝電勢e_t(單位：V)、電抗器本體線圈匝數(shù)W₀、電抗器鐵芯芯柱截面積S(單位：cm²)、電抗器單相鐵芯芯柱氣隙nδ數(shù)值(單位：m)、I₁’＝0時(shí)的電抗器電感值L₀(單位：亨利)、I₁’＝0時(shí)的電抗器激磁電流I₀(單位：A)、電抗器本體線圈自感L_自感(單位：亨利)；此時(shí)輔助變壓器的U₂＝U₁，相當(dāng)于輔助變壓器空載狀態(tài)，即I₁’＝0；

4)高于額定電抗容量下可調(diào)電抗器產(chǎn)品參數(shù)的求取(I₁’≠0，且流向輔助變壓器二次側(cè)線圈同名端)

a)三相容量即為S₁(單位：Kvar)、電抗器本體線圈匝數(shù)W₀不變；電抗器本體線圈每匝電勢e_t(單位：V)不變；電抗器鐵芯芯柱截面積S(單位：cm²)不變；可調(diào)電抗器線路額定電壓Ue(單位：Kv)不變；可調(diào)電抗器本體線圈匝數(shù)W₀不變；激磁調(diào)節(jié)線圈感應(yīng)電壓U₁(單位：Kv)不變；

b)激磁調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)W₁＝U₂/√3·10³/e_t取整；U₂是輔助變壓器二次側(cè)空載線電壓(單位：Kv)；I₁＝S₁/√3/Ue(單位：A)；求取S₁容量下電抗器線路電感L_線路＝(Ue/√3×1000)/(2πf·I₁’)(單位：亨利)；或L_線路＝(Ue²/(2πf·S₁)(單位：Ue為Kv，S₀單位：Mvar)；I₁＝(Ue/√3×1000)/(2πf·L_線路)(單位：A)；

c)根據(jù)Ue＝√3·I₁·(JωL₀’+X_自感)，其中Ue為線路電壓值(單位：V)，ω＝2πf，其中f為頻率；推算出L₀’(單位：亨利)，為電抗器容量S₁時(shí)的電抗器本體線圈的激磁電感值(單位：亨利)；

d)根據(jù)物理量表達(dá)式：L₀’·I₀’＝L₀·I₀，則I₀’＝L₀·I₀/L₀’(單位：A)，為容量為S₁時(shí)的電抗器激磁電流；

e)根據(jù)物理量表達(dá)式：I₀’W₀＝I₀W₀+I₁’W₁，由于W₁是激磁調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)固定不變，且已經(jīng)求解出I₀W₀和I₀’W₀，則可求解I₁’數(shù)值(單位：A)是通過激磁調(diào)節(jié)線圈的電流值；

f)I₁’電流是流向輔助變壓器二次線圈的電流，U₁值為激磁調(diào)節(jié)線圈電壓(單位：Kv)，輔助變壓器阻抗Uk值由產(chǎn)品設(shè)計(jì)值給定(單位為百分比)，激磁調(diào)節(jié)線圈自感阻抗占比X(％)＝X_自感/JωL_線路(％)，輔助變壓器二次端口電壓U₂＝U₁·(1-X％)(單位：Kv)；按照回路基爾霍夫定律，求解輔助變二次空載電壓U₂₀’，為U₂₀’＝U₂·(1-Uk％)(單位：Kv)，其中U₁＝√3·e_t·W₁·10^-3(Kv)為線電壓，且通過物理量公式：(U₂-U₂₀’)/√3＝I₁’·(U₂·U₂/S_輔助·Uk％)/1000，來修正Uk％值。其中U₂和U₂₀’單位為Kv，S_輔助單位為MvA；

g)可調(diào)電抗器容量為S₁(單位：Kvar)下的輔助變壓器容量S_輔助＝√3·I₁’·U₂(單位：KVA)，并確定此時(shí)的U₂₀’(單位：Kv)和Uk數(shù)值；

h)當(dāng)I₁’＝0時(shí)，為輔助變壓器有載調(diào)壓開關(guān)正反調(diào)節(jié)方式的中間檔位下的U₂₀＝U₁值；當(dāng)可調(diào)電抗器容量為S₁(單位：Kvar)時(shí)，輔助變壓器二次電壓U₂₀’為最小值，輔助變壓器二次側(cè)繞組匝數(shù)不變，可見輔助變?yōu)樽兇磐ㄕ{(diào)壓方式，從U₂₀和U₂₀’數(shù)值的大小占比，可求出有載調(diào)壓開關(guān)的調(diào)壓范圍值，從而確定輔助變壓器最小工作磁密；

至此，當(dāng)可調(diào)電抗器最大電抗容量下所需輔助變壓器的所有參數(shù)均已求解：Dyn1聯(lián)接組別、一次電壓(與電網(wǎng)線路2變壓器的低壓或第三繞組輸出線電壓，單位：Kv)、二次空載電壓U₂₀和U₂₀’(分別為I₁’＝0和I₁’≠0 情況下的輔助變二次側(cè)空載線電壓，單位：Kv)、二次電流I₂(即I₁’數(shù)值，單位：A)、有載調(diào)壓線圈最大分接范圍百分?jǐn)?shù)、阻抗百分?jǐn)?shù)、溫升數(shù)值按照GB1094或IEC60076標(biāo)準(zhǔn)；

可以通過輔助變壓器容量S_輔助＝(S₁-S₀)·(1+Uk％)的物理量關(guān)系式，驗(yàn)證以上求解的副主變壓器容量是否正確及過程參數(shù)；

5)低于額定電抗容量下可調(diào)電抗器產(chǎn)品參數(shù)的求取(I₁”≠0，且流向激磁調(diào)節(jié)線圈同名端)

a)三相容量即為S₂(單位：Kvar)、電抗器本體線圈匝數(shù)W₀不變；電抗器本體線圈每匝電勢e_t(單位：V)不變；電抗器鐵芯芯柱截面積S(單位：cm²)不變；可調(diào)電抗器線路額定電壓Ue(單位：Kv)不變；可調(diào)電抗器本體線圈匝數(shù)W₀不變；激磁調(diào)節(jié)線圈感應(yīng)電壓U₁(單位：Kv)不變；

b)激磁調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)W₁不變；I₁＝S₂/√3/Ue(單位：A)；求取S₂容量下電抗器線路電感L_線路＝(Ue/√3×1000)/(2πf·I₁)(單位：亨利)；或L_線路＝(Ue²/(2πf·S₂)(單位：Ue為Kv，S₀單位：Mvar)；I₁＝(Ue/√3×1000)/(2πf·L_線路)(單位：A)；

c)可調(diào)電抗器容量比r＝S₀/S₂(單位：無量綱)；有物理量公式：可調(diào)電抗器互感阻抗X_互感＝r·X_自感，

根據(jù)Ue＝√3·I₁·(JωL₀”+X_互感+X_自感)，其中Ue為線路電壓值(單位：V)，ω＝2πf，其中f為頻率；推算出L₀”(單位：亨利)，為電抗器容量S₂時(shí)的電抗器本體線圈的激磁電感值(單位：亨利)；

d)根據(jù)物理量表達(dá)式：L₀”·I₀”＝L₀·I₀，則I₀”＝L₀·I₀/L₀”(單位：A)，為容量為S₂時(shí)的電抗器激磁電流；

e)根據(jù)物理量表達(dá)式：I₀”W₀+I₁”W₁＝I₀W₀，由于W₁是激磁調(diào)節(jié)線圈匝數(shù)固定不變，且已經(jīng)求解出I₀W₀和I₀”W₀，則可求解I₁”數(shù)值(單位：A)是通過激磁調(diào)節(jié)線圈的電流值；

f)I₁”電流是輔助變壓器二次線圈的流出電流，流向激磁調(diào)節(jié)線圈同名端；U₁值為激磁調(diào)節(jié)線圈電壓(單位：Kv)值不變，輔助變壓器二次側(cè)作為電源，其阻抗Uk值由產(chǎn)品設(shè)計(jì)值給定(單位為百分比)，激磁調(diào)節(jié)線圈的互感和自感阻抗占比X(％)＝(X_互感+X_自感)/JωL_線路(％)，按照回路基爾霍夫定律，求解輔助變壓器二次側(cè)空載電壓U₂₀”＝U₁·(1+Uk％+X％)(單位：Kv)；按照回路基爾霍夫定律，求解輔助變二次側(cè)端口電壓U₂，為U₂＝U₁·(1+X％)(單位：Kv)，其中U₁＝√3·e_t·W₁·10^-3(Kv)為線電壓，且通過物理量公式：(U₂₀”-U₂)/√3＝I₁”·(U₂₀”·U₂₀”/S_輔助·Uk％)/1000，來修正Uk％值。其中U₂和U₂₀”單位為Kv，S_輔助單位為MvA；

g)可調(diào)電抗器容量為S₂(單位：Kvar)下的輔助變壓器容量S_輔助＝√3·I₁”·U₂₀”(單位：KVA)，并確定此時(shí)的U₂₀”(單位：Kv)和Uk數(shù)值；

h)當(dāng)I₁’＝0時(shí)，為輔助變壓器有載調(diào)壓開關(guān)正反調(diào)節(jié)方式的中間檔位下的U₂₀＝U₁值；當(dāng)可調(diào)電抗器容量為S₂(單位：Kvar)時(shí)，輔助變壓器二次電壓U₂₀”為最大值，輔助變壓器二次側(cè)繞組匝數(shù)不變，可見輔助變?yōu)樽兇磐ㄕ{(diào)壓方式，從U₂₀和U₂₀”數(shù)值的大小占比，可求出有載調(diào)壓開關(guān)的調(diào)壓范圍值，從而確定輔助變壓器最大工作磁密；

至此，當(dāng)可調(diào)電抗器最小電抗容量下所需輔助變壓器的所有參數(shù)均已求解：Dyn1聯(lián)接組別、一次電壓(與電網(wǎng)線路2變壓器的低壓或第三繞組輸出線電壓，單位：Kv)、二次空載電壓U₂₀和U₂₀”(分別為I₁’＝0和I₁’≠0情況下的輔助變二次側(cè)空載線電壓，單位：Kv)、二次電流I₂(即I₁”數(shù)值，單位：A)、有載調(diào)壓線圈最負(fù)分接范圍百分?jǐn)?shù)、阻抗百分?jǐn)?shù)、溫升數(shù)值按照GB1094或IEC60076標(biāo)準(zhǔn)；

可以通過輔助變壓器容量S_輔助＝(S₀-S₂)·(1+Uk％)的物理量關(guān)系式，驗(yàn)證以上求解的輔助變壓器容量是否正確及過程參數(shù)。