專利名稱：磁閥式可控電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是高壓和超高壓電網(wǎng)中補償線路容性無功的一種新型電氣設(shè)備。
當(dāng)輸電線路中傳輸輕負(fù)載時，系統(tǒng)中將剩余大量的容性無功，電容效應(yīng)使得線路末端電壓顯著升高，影響用戶電氣設(shè)備的正常運行和降低總體的輸電效率。但是目前高壓電網(wǎng)中缺乏專用的感性補償裝置，只在個別的10kV變電所中采用了空芯電抗器，并在個別的樞紐變電所中設(shè)置了靜補裝置，后者占地多，控制復(fù)雜和價格高昂而不能廣泛采用。在我國330～500kV的超高壓線路中，則普遍設(shè)置了常規(guī)的超高壓電抗器，或在主變的第三繞組側(cè)加裝35kV級的補償電抗器。
除靜補外，上述電抗器的容量都是不可調(diào)的。我國很多電網(wǎng)的水電比重很大，一晝夜之間的潮流變動激烈，這些電抗器不得不在線路傳輸小功率時投入和傳輸大功率時加以部分或全部切除，因而需要設(shè)置多臺電抗器和專門的開關(guān)設(shè)備以及進行頻繁的分組操作。為了抑制操作過電壓的需要，我國的超高壓電抗器甚至長期投入而不予切除。所有這些將會顯著增加設(shè)備投資或者降低電網(wǎng)的運行質(zhì)量。
本實用新型就是針對上述情況，以容量可調(diào)、降低成本、適用性強為目標(biāo)，以分裂鐵芯柱及其繞組連接方式和相應(yīng)的觸發(fā)控制電路相匹配為手段而研制的一種磁閥式可控電抗器。
本實用新型由外部鐵芯柱、分裂鐵芯柱、繞組、二極管、可控硅及其觸發(fā)控制電路所組成。分裂鐵芯柱為兩個并列的鐵芯柱，每柱中間部分各有一個磁閥鐵芯段將其分為上、下兩段，每段上各套有一個繞組，上段的上部兩個繞組端和下段的下部兩個繞組端分別并接在一起，上段的下部兩個繞組端和下段的上部兩個繞組端則交叉串聯(lián)連接，每柱上繞組的下部和下繞組的上部均設(shè)有分接頭，每柱上、下兩個分接頭間接有可控硅，且兩柱上的可控硅的極性相反，兩個可控硅的門極上接有供其輪流導(dǎo)通的觸發(fā)角可調(diào)的觸發(fā)脈沖控制電路，中間交叉連接點的兩端之間接有一個二極管。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
附

圖1和附圖2分別為一相磁閥式電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖和簡化接線圖。主鐵芯的一側(cè)立柱一分為二，每柱中間有一個小截面(約為主截面的三分之一)的鐵芯段，當(dāng)鏈過的磁通不大時，小截面不飽和，磁通順利通過整個鐵芯，當(dāng)磁通增大至某一數(shù)值后，小截面段飽和，磁阻增大，阻止磁通繼續(xù)增大，因而小截面段起到了磁閥作用。在雙鐵芯柱上，套上四個繞組，并在中間進行交叉串聯(lián)連接，同時在中部引出四個抽頭，匝數(shù)比
為5％左右；每柱兩側(cè)的抽頭之間接入反向連接的可控硅KP1和KP2，二極管D橫跨在交叉端點，m、n為電抗器的兩個接線端。
當(dāng)外加電壓e(t)為正極性時，如圖3，四個抽頭電壓
亦為正極性，今使KP1觸發(fā)動作，上、下繞組內(nèi)分別產(chǎn)生直流電流i1和i2，它們對右鐵芯柱去磁和左鐵芯柱增磁，使得后者發(fā)生飽和而降低總的電感值(增大容量)。當(dāng)e(t)和相應(yīng)的
為負(fù)極性時，觸發(fā)KP2使之導(dǎo)通，電流回路如圖4所示，其方向與i1和i2相同，這使右鐵芯柱增磁和左鐵芯柱去磁，相應(yīng)的電感同樣降低。這樣，KP1和KP2的輪流導(dǎo)通起到了全波整流作用，改變它們的觸發(fā)導(dǎo)通角以改變i1～i4的大小，可以改變鐵芯的磁飽和度，從而平滑地調(diào)節(jié)電抗器的容量。二極管D的功能是提供續(xù)流通道，有利于KP1和KP2關(guān)斷和提高整流效率。
可以看出，在所有情況下，所產(chǎn)生的直流控制磁通在兩個半鐵芯柱內(nèi)自我團合，而不向外流出；此外，電抗器的控制繞組與工作繞組合二為一，呈自耦形式，使得總體結(jié)構(gòu)大為簡化和有利于減小電能損耗。
作為一個自動調(diào)壓用的實施例子，圖5中列出了控制裝置的原理框圖，具體過程為經(jīng)電壓互感器Tu由電網(wǎng)電壓u取得信號，經(jīng)整流與參考電壓Ur比較后得到直流偏差電壓Δu，再經(jīng)有源濾波濾除高頻成份，通過PID校正電路(串聯(lián)校正)處理送至放大電路進行放大和限幅(限幅的目的在于避免丟失脈沖造成失控)，放大的直流偏差信號同取自電網(wǎng)的交流同步信號進行調(diào)制，以便產(chǎn)生驅(qū)動觸發(fā)脈沖。
自動調(diào)壓控制裝置的原理接線總圖如圖6所示，其中I為測量比較及有源濾波，II為PID校正電路，III為放大限幅電路，IV為同步、移相及脈沖形成電路。圖7為驅(qū)動觸發(fā)電路，這里信號經(jīng)放大后通過脈沖變壓器MB加至兩個可控硅的門極上；由于可控硅處于高電位，而控制電路處于低電位，故需采用脈沖變壓器來完成隔離任務(wù)。
根據(jù)本實用新型制成的磁閥式可控電抗器，可根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化或者傳輸功率的大小自動平滑地調(diào)節(jié)自身的容量，以使電網(wǎng)達到最佳的感性補償，可在各級電壓的電網(wǎng)中普通采用。如在為數(shù)極廣的0.4～10kV電網(wǎng)中與余弦電容器相并聯(lián)運行，則平滑地調(diào)節(jié)電抗器的容量也就等于平滑地切合電容器，而在過補償時則相當(dāng)于切除電容器和提供感性功率，不僅完全替代了原有進行分組切合的各臺開關(guān)，而且達到了從容性到感性的無級調(diào)節(jié)的目的。
本電抗器具有結(jié)構(gòu)簡單、占地小、成本低、適用性強等顯著特點。
附圖1為一相磁閥式可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為一相磁閥式可控電抗器的簡化接線圖。附圖3為外加電壓e(t)為正極性時的工作狀態(tài)示意圖。附圖4為外加電壓e(t)為負(fù)極性時的工作狀態(tài)示意圖。附圖5為磁閥式可控電抗器的原理框圖。附圖6為磁閥式可控電抗器的原理接線總圖。
權(quán)利要求1.一種用于高壓電網(wǎng)中補償容性無功的磁閥式可控電抗器，由外部鐵芯柱、分裂鐵芯柱、繞組、二極管、可控硅及其觸發(fā)控制電路所組成，其特征在于所述分裂鐵芯柱為兩個并列的鐵芯柱，每柱中間部分各有一個磁閥鐵芯段將其分為上、下兩段，外部套有四個繞組，上段的上部兩個繞組端和下段的下部兩個繞組端分別并接在一起，上段的下部兩個繞組端和下段的上部兩個繞組端則交叉串聯(lián)連接；每柱上繞組的下部和下繞組的上部均設(shè)有分接頭，每柱上、下兩個分接頭間接有可控硅，且兩柱上的可控硅的極性相反，兩個可控硅的門極上接有供其輪流導(dǎo)通的觸發(fā)角可調(diào)的觸發(fā)脈沖控制電路；中間交叉連接點的兩端之間接有一個二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征在于所述磁閥鐵芯段的截面積相當(dāng)于鐵芯截面積的三分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的磁閥式可控電抗器，其特征在于所述繞組中部分接頭的匝數(shù)為總匝數(shù)的5％。
專利摘要高壓電網(wǎng)中目前尚無專用的并聯(lián)電抗器；靜補裝置十分昂貴，只在個別樞紐變電所中采用，超高壓電網(wǎng)中并聯(lián)電抗器的容量則是不可調(diào)的。本裝置是一種新型的磁閥式可控電抗器，每相有四個繞組，套在雙鐵芯柱上，每柱鐵芯有一小截面段，起到磁閥作用，通過抽頭自耦接線提供內(nèi)部電源，并經(jīng)兩個反向連接的可控硅在雙鐵芯柱內(nèi)產(chǎn)生直流磁通，控制可控硅的觸發(fā)角可以改變鐵芯的磁飽和度，從而平滑調(diào)節(jié)電抗器的容量，可在各級電壓的電網(wǎng)中采用。
文檔編號H02J3/18GK2263411SQ9522313
公開日1997年9月24日 申請日期1995年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月19日
發(fā)明者陳維賢, 陳柏超, 尹忠東, 劉虹, 魯鐵成 申請人:武漢水利電力大學(xué)