一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)送變電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛，它可把高電壓變換為低電壓，也可把低電壓變換為高電壓。
[0003]并聯(lián)電抗器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也很廣泛。并聯(lián)電抗器可限制過(guò)電壓；電抗器與電容聯(lián)合可構(gòu)成電力系統(tǒng)無(wú)功調(diào)節(jié)電路。在一些應(yīng)用領(lǐng)域，并聯(lián)電抗器的電抗值是固定不變的；在一些應(yīng)用領(lǐng)域，電抗器的電抗值應(yīng)隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而不斷調(diào)節(jié)。電抗值可以連續(xù)調(diào)節(jié)的可控飽和電抗器簡(jiǎn)稱(chēng)為飽和電抗器或磁控電抗器。
[0004]至今，電力變壓器、飽和電抗器這兩種設(shè)備都是分別研宄，分別制造。兩種設(shè)備分別都有較大的鐵芯，都需要匝數(shù)較多的線圈。如果一座變電站同時(shí)需要電力變壓器、飽和電抗器、這兩種設(shè)備，則設(shè)備的總體積大、鐵芯重、價(jià)格高、占地面積大。
[0005]由于“不論變壓器鐵芯飽和度的變化是多少，引起變壓器漏抗的變化不大于7% ”。因此，可在一個(gè)鐵芯上同時(shí)實(shí)現(xiàn)變壓器功能和飽和電抗器功能。專(zhuān)利CN201410461882.1，CN201510010431.0各提出一種多功能變壓器。CN201410461882.1提出的多功能變壓器實(shí)現(xiàn)飽和電抗器調(diào)節(jié)變化不會(huì)對(duì)變壓器特性產(chǎn)生影響；但變壓器負(fù)載大小變化會(huì)對(duì)飽和電抗器電抗值產(chǎn)生影響。CN201510010431.0提出的多功能變壓器實(shí)現(xiàn)飽和電抗器調(diào)節(jié)變化不會(huì)對(duì)變壓器特性產(chǎn)生影響；變壓器負(fù)載大小變化也不會(huì)對(duì)飽和電抗器電抗值產(chǎn)生影響；但CN201510010431.0提供的多功能變壓器響應(yīng)速度還不夠快，電力系統(tǒng)需要響應(yīng)速度更快的多功能變壓器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為解決上述問(wèn)題，提供一種響應(yīng)速度更快的多功能變壓器。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方法:
[0008]一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器，它為單相的，包括:
[0009]閉環(huán)鐵芯；
[0010]一個(gè)變壓器，由一次線圈和二次線圈安裝在所述閉環(huán)鐵芯的鐵芯柱上組成；
[0011]一個(gè)飽和電抗器，包括分別安裝在所述閉環(huán)鐵芯的兩鐵芯柱上的兩組線圈，所述兩組線圈結(jié)構(gòu)相同，每組線圈均由兩交流線圈和一個(gè)直流線圈組成；所述兩直流線圈的異名端分別通過(guò)一個(gè)晶閘管與連接點(diǎn)N連接，所述兩晶閘管連接方向相反；所述兩晶閘管的控制端與控制電路連接；
[0012]所述控制電路調(diào)整飽和電抗器的直流電流大小，處于同一鐵芯柱上的飽和電抗器線圈中的兩個(gè)直流電流變化趨勢(shì)相反，產(chǎn)生對(duì)沖作用，使多功能變壓器暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間縮短。
[0013]所述飽和電抗器的兩組線圈中，每組線圈中的第一交流線圈的同名端相互連接，異名端則與相對(duì)鐵芯柱上第二交流線圈的同名端連接；兩第二交流線圈的異名端與連接點(diǎn)N連接；每組線圈中的直流線圈同名端則與本鐵芯柱上第二交流線圈的同名端連接。
[0014]所述飽和電抗器中，直流線圈與跟其連接的交流線圈匝數(shù)不相等，兩者差別1%，直流線圈約等于1/2額定電壓所需的匝數(shù)。
[0015]所述至少一組線圈中兩交流線圈的同名端與異名端之間連接二極管，為高次諧波提供整流通路，減小飽和電抗器暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
[0016]所述變壓器一次線圈和二次線圈分別由一對(duì)安裝在兩鐵芯柱上，并正向串接的交流線圈組成；所述一次線圈的兩交流線圈匝數(shù)相等；二次線圈的兩交流線圈匝數(shù)相等；一次線圈各交流線圈與二次線圈各交流線圈的匝數(shù)比等于變壓器一次線圈與二次線圈的變比。
[0017]所述飽和電抗器中兩第一交流線圈匝數(shù)相等；兩第二交流線圈匝數(shù)相等；兩直流線圈匝數(shù)相等；各直流線圈匝數(shù)不等于其所在鐵芯柱上第二交流線圈匝數(shù)，以確保兩晶閘管的兩端有電壓存在。
[0018]所述當(dāng)控制電路控制兩晶閘管全截止時(shí)，兩晶閘管的整流電路不工作，各直流線圈的直流電流等于零，變壓器一次線圈有最大電抗值Zmax ;
[0019]控制電路控制各晶閘管全導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)各直流線圈的直流電流達(dá)到最大設(shè)計(jì)值，變壓器一次線圈有最小電抗值Zmin。
[0020]所述變壓器與所述飽和電抗器的各線圈相互獨(dú)立，變壓器負(fù)荷電流的變化，不改變飽和電抗器中各直流先前中的直流電流大??；飽和電抗器電抗值的調(diào)節(jié)也不影響變壓器負(fù)荷電流。
[0021]所述飽和電抗器中一個(gè)鐵芯柱上直流線圈與另一鐵芯柱上非與直流線圈連接的交流線圈中的直流電流方向相同；同一鐵芯柱上的直流線圈以及與其非連接的交流線圈中的直流電流方向相反，從而使同一鐵芯柱上的上述兩線圈的暫態(tài)響應(yīng)趨勢(shì)相反，產(chǎn)生沖撞，抵消大部分暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
[0022]一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器，它采用權(quán)利要求1所述的單相的響應(yīng)速度快的多功能變壓器組成三相的響應(yīng)速度快的多功能變壓器。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:利用處于同一鐵芯柱上的兩個(gè)線圈中直流電流有對(duì)沖作用，兩個(gè)直流電流變化趨勢(shì)相反，使多功能變壓器暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間縮短。兩股對(duì)沖電流產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)二極管D3整流，提供暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間很短的直流電流，可減小飽和電抗器暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間。使得飽和電抗器的總體暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間很短。
[0024]響應(yīng)速度快的多功能變壓器在一臺(tái)飽和電抗器鐵芯的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)變壓器與飽和電抗器兩種功能。減小了設(shè)備總體占地面積、減輕了總體鐵芯重量、降低了總體價(jià)格。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1表示一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器。
[0026]其中，1.一次線圈端子I，2.—次線圈端子II，3.二次線圈端子I，4.二次線圈端子II，5.閉環(huán)鐵芯，6.控制電路。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]實(shí)施例:
[0029]一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器的結(jié)構(gòu)與連接方式如圖1所示。包括一次線圈端子I 1，一次線圈端子112，二次線圈端子13，二次線圈端子114，閉環(huán)鐵芯5，控制電路6。一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器的閉環(huán)鐵芯與飽和電抗器的閉環(huán)鐵芯相同。一種響應(yīng)速度快的單相多功能變壓器閉環(huán)鐵芯5至少有兩根鐵芯柱；有兩根截面積相等、均有直流線圈和交流線圈的鐵芯柱；這兩根鐵芯柱各自至少有能形成一條不經(jīng)過(guò)對(duì)方鐵芯柱的磁通閉環(huán)。其中一根鐵芯柱上有交流線圈L1、交流線圈L3、交流線圈L5、交流線圈L7和直流線圈L9，另一根鐵芯柱上有交流線圈L2、交流線圈L4、交流線圈L6、交流線圈L8和直流線圈LlO ；交流線圈LI與交流線圈L2的匝數(shù)相等，交流線圈L3與交流線圈L4的匝數(shù)相等，交流線圈L5、交流線圈L6的匝數(shù)相等，交流線圈L7、交流線圈L8的匝數(shù)相等，直流線圈L9與直流線圈LlO的匝數(shù)相等。交流線圈LI與交流線圈L3的匝數(shù)比等于變壓器一次線圈與二次線圈的變比。直流線圈L9 (LlO)的匝數(shù)不等于交流線圈L7(L8)匝數(shù)。
[0030]閉環(huán)鐵芯5可以是相互沒(méi)有通路的兩個(gè)閉環(huán)鐵芯，例如1:兩個(gè)口字形鐵芯。也可以是一體的，相互有通路的閉環(huán)鐵芯；例如2:三根鐵芯柱，鐵芯柱兩端有磁軛連通三根鐵芯柱，任何兩根鐵芯柱都能夠相互構(gòu)成磁通閉環(huán)，但至少有兩根能各自形成不經(jīng)過(guò)對(duì)方鐵芯柱的閉環(huán)。例如3:四根鐵芯柱，鐵芯柱兩端有磁軛連通四根鐵芯柱，任何兩根鐵芯柱都能夠相互構(gòu)成磁通閉環(huán)，但至少有兩根能各自形成不經(jīng)過(guò)對(duì)方鐵芯柱的閉環(huán)，如圖1所示。
[0031]交流線圈LI與交流線圈L2正向串聯(lián)作為變壓器一次線圈，剩余的端子分別連接一次線圈端子I I與一次線圈端子112。交流線圈L3與交流線圈L4正向串聯(lián)作為變壓器二次線圈，剩余的端子分別連接二次線圈端子13與二次線圈端子114。一次線圈與二次線圈作為第一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器的變壓器功能。需要注意的是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，變壓器的形式還有很多，本實(shí)施例僅是提供了一種較為簡(jiǎn)便的變壓器形式，但其他形式的變壓器也同樣可以用于本專(zhuān)利中。
[0032]交流線圈L5同名端連接交流線圈L6同名端，交流線圈L5異名端連接交流線圈L8同名端，交流線圈L6異名端連接交流線圈L7同名端；交流線圈L7異名端連接交流線圈L8異名端(節(jié)點(diǎn)可稱(chēng)為N點(diǎn))；直流線圈L9同名端連接交流線圈L7同名端，直流線圈L9異名端經(jīng)正向晶閘管Dl連接交流線圈L7異名端；直流線圈LlO同名端連接交流線圈L8同名端，直流線圈LlO異名端經(jīng)反向晶閘管D2連接交流線圈L8異名端。上述為飽和電抗器的一種連接形式，除此之外本領(lǐng)域技術(shù)人員還有其他形式的飽和電抗器可采用，但無(wú)論何種形式的飽和電抗器，均應(yīng)保證有兩個(gè)交流線圈和一個(gè)直流線圈的基本形式，并保證能夠產(chǎn)生直流電流的對(duì)沖效果。
[0033]晶閘管Dl和晶閘管D2的觸發(fā)端子分別連接控制電路6，控制電路6控制晶閘管Dl和晶閘管D2觸發(fā)角的大小，實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)晶閘管Dl和晶閘管D2整流量的大小。
[0034]交流線圈L5異名端與交流線圈L7同名端之間還連接二極管D3。二極管D3可提高飽和電抗器電壓的平衡特性。二極管D3可為高次諧波提供整流通路，減小飽和電抗器暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
[0035]設(shè)一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器一次線圈額定電壓為Ul，一種響應(yīng)速度快的多功能變壓器一次線圈接入額定電壓為Ul的系統(tǒng)。交流線圈LI與交流線圈L2有勵(lì)磁電流流通，在閉環(huán)鐵芯5中產(chǎn)生交流磁通，該交流磁通在交流線圈L3與交流線圈L4中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，如果交流線圈L3與交流線圈L4構(gòu)成