带磁屏蔽的磁控式可控电抗器制造技术

本实用新型专利技术名称为：带磁屏蔽的磁控式可控电抗器，涉及电网中提供无功功率的一种新型电气设备。电网无功补偿所采用的方式基本上都不是容量连续可调的，本实用新型专利技术采用的是一种新型的带磁屏蔽的磁控式可控电抗器，可以产生连续可调的无功功率。本装置由电抗器本体５与驱动控制电路组成，电抗器本体５与驱动电路７之间有屏蔽层８进行电磁屏蔽。小容量时电抗器的铁芯可采用卷铁芯工艺制成，三个铁芯柱结构中间铁芯柱比两边的截面积要大５０％以上，四铁芯柱结构四个铁芯截面积相同；电抗器通过通过控制磁路的饱和程度达到控制电抗器容量的效果。比其他可控电抗器噪音要低、损耗要小，是现有无功补偿装置升级换代的产品。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是电网中提供无功功率的一种新型电气设备。
技术介绍
电力系统中进行无功补偿时所采用的最主要方式是进行电容器的投切，其投切的容量不是连续可调的，无功功率的控制精度比较低，并且投切电容还产生很大的涌流，大大影响了其可靠性。目前采用的无功容量可以连续调节的装置是静止无功补偿器，它的控制器的电压等级与电抗器的电压等级是相同的，造价昂贵，且采用可控硅产生很大的谐波，需要另外增加一套滤波器来滤除谐波，总之是占地很大，控制很复杂，价格更是昂贵，从而影响了它的广泛使用，电网无功补偿中多数采用的还是电容投切的方式。现在电力系统中高压电容的投切一般为两级或四级，且实现自动投切比较困难，这是因为投切产生太大的冲击涌流，对投切开关及电容的损害都比较大，一天多次投切，开关的寿命有限，采用国外进口的专用开关，价格又十分昂贵，同样也存在寿命问题，一般都不自动投切，而是采用人工投切的方式。现在无人值守的变电站越来越多，无功补偿电容的投切是他们面临的一个非常棘手的问题。采用两级或四级投切，其无功容量的控制精度比较低，这些当然都会增加网损、降低电网运行的质量。可控电抗器是在磁放大器的基础上发展起来的。随着高磁感应强度及低损耗的晶粒取向钢带和高磁导率、高矩形系数的坡莫合金材料的出现，磁放大器以及饱和电抗器的理论及应用达到一个新水平，并且已引入到电力系统。普通磁饱和电抗器的主要缺点是控制直流的改变会导致结成三角形线圈内部电流的变化，过渡过程时间取决于三角形线圈时间常数，其数值较大，使响应时间变慢，无法满足快速调节的需要；另外就是有效材料消耗(3.0kg/kVA)和有功损耗(1.0％)较大，一般不可控的铁芯电抗器的有效材料消耗及有功损耗分别只有0.8kg/kVA和0.5％。由于这些缺点使传统的可控电抗器的推广应用受到了限制。俄罗斯曾提出可控电抗器“磁阀”的概念，并随后实现了绕组(工作绕组、控制绕组、补偿绕组)布置的全新结构设计与样品研制，使可控电抗器的发展有了一定的进展。但这种电抗器的致命弱点是为保证只有较小截面的磁阀段始终处于饱和，而其余部分不饱和，势必要增加其余部分铁芯截面的面积，使电抗器的有效材料用量增多，成本较高，且损耗增加、噪音增大。在此基础上，专利01229191.9提出了一种磁控式可控电抗器的概念，通过全磁路的饱和来达到电抗器容量可控的目的，基本上克服了以上的缺点，但在实际应用中，我们发现由于电磁场饱和使得电抗器对控制器的影响很明显，把控制部分与电抗器本体放在一起时控制器器无法正常工作，并且以更高的要求来看，原有的方式还存在着躁声稍大、损耗稍大、工艺稍复杂的缺点。
技术实现思路
本技术就是针对上述情况，将功率驱动电路与电抗器本体分离开来，电抗器本体由铁芯和线圈构成，在它们中间加上足够厚的屏蔽层，以保证驱动电路可靠地工作，另外采用卷铁芯工艺，使磁控式可控电抗器达到更低的谐波噪音、更低的成本、更低的损耗的目标。本技术由电抗器本体和驱动控制电路两大部分组成。由于电抗器工作在饱和状态，因此它所产生的漏磁通比较大，对驱动电路的影响也比较大，若将驱动电路与电抗器本体直接放在一起，则驱动电路难以正常工作。驱动电路中的二极管、可控硅与电抗器本体是等电位的，它们也不能离开太远，为了驱动电路正常工作，就需要在电抗器本体与驱动电路之间加屏蔽层。电抗器本体采用的是对称的结构，其目的是保证在任何情况下磁路都是完全对称的，可以消除由磁路不对称所造成的损耗增加、噪音增加的不良影响；电抗器是单相电抗器，为三柱式或四柱式卷铁芯结构，三柱式结构其中两边的铁芯柱上安装有线圈，中间的铁芯柱上没有线圈，仅用于导磁，但比两边的截面积要大50％以上。四柱式结构线圈安装在两边的柱上，也可以安装在中间的两个柱上，四个铁芯截面积相等。在各类可控电抗器中，磁阀式的其分裂铁芯柱上有一段或多段凹进去的部分，磁饱和主要集中于这部分，由于饱和过于集中，在大容量时制造起来有一定的难度；本电抗器采用四个铁芯柱，则铁芯柱与轭部的截面积完全相同，可以采用卷铁芯的制造工艺来完成；为节省材料，也可以采用三铁芯的结构，也采用卷铁芯的工艺，但中间的铁芯柱留有一定的空隙再增加一些硅钢片以保证中间比两边的铁芯柱截面积大50％以上，这相当于把四铁芯电抗器中间两个铁芯合成一个铁芯，面积自然要大一倍，而这部分铁芯柱中只有交流磁场，从节省材料的角度又不需要一定比两边铁芯柱截面积大一倍，大50％以上就可以满足需要了。两种结构磁场饱和接近在全磁路都发生，接近全磁路的每个部分都对电抗器的容量做贡献，而采用卷铁芯的工艺后，它本身就可以降低噪音、降低损耗、适合大批量生产。磁控式电抗器的铁芯所用的材料也有要求，希望所用材料的磁化曲线上在相同的磁通密度B的点所对应的磁场强度H应该更大些，其目的是为了同容量的情况下可适当减小电抗器的体积，因此电抗器铁芯的全部或部分所用材料，该材料磁化曲线上在磁通密度B为1.5特斯拉(T)的点的磁场强度H要大于200安培/米(A/m)。本技术在原来磁控式电抗器的基础上进行了改进，其最显著的特点是驱动电路与电抗器铁芯和线圈之间加屏蔽层后驱动电路的工作更可靠了。采用卷铁芯的工艺可以降低振动和噪音，同时降低了损耗。由于卷铁芯可控电抗器的特殊结构，使它具有简单的结构、宽广的调节范围、较小的噪音、较小的损耗等特点。附图说明附图1为带屏蔽磁控式可控电抗器的结构示意图附图2为三铁芯磁控式可控电抗器的结构示意图附图3为卷铁芯一个小圈的示意图附图4为三铁芯卷铁芯合成整个铁芯示意图附图5为四铁芯卷铁芯合成整个铁芯示意图附图6为卷铁芯每个圈的截面示意图具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步的说明。本技术由电抗器本体和驱动控制电路两大部分组成。图1中，4为电抗器箱体，5为电抗器本体，6为上出油孔，7为驱动电路，8为驱动电路与电抗器本体之间的隔离层，9为驱动电路与电抗器本体的连接线，10为下进油孔，11为驱动电路的密闭箱体，为提高磁屏蔽的效果它也是采用导磁材料组成。由于电抗器工作在饱和状态，因此它所产生的漏磁通比较大，对驱动电路7的影响也比较大，若将驱动电路7与电抗器本体5直接放在一起，则驱动电路7难以正常工作。驱动电路7中的二极管、可控硅与电抗器本体5是等电位的，它们也不能离开太远，为了驱动电路7正常工作，就需要在电抗器本体5与驱动电路7之间加屏蔽层8。如图2所示，电抗器本体采用的是对称的结构，其目的是保证在任何情况下磁路都是完全对称的，可以消除由磁路不对称所造成的损耗增加、噪音增加的不良影响。卷铁芯电抗器的工艺是先卷两个截面为半圆的圆圈，每个圆圈如图3所示，截面如图6所示，然后将两个圆圈中间夹一定厚度的硅钢片后固定紧，再在外面卷一个更大的截面为半圆的圆圈，最后形成三个铁芯柱的铁芯骨架，如图4所示，在两边的铁芯柱上都装有两个带中间抽头的绕组，四个绕组分别称为左上、左下、右上、右下绕组，如图1所示。四铁芯柱则卷三个如图3所示的圆圈，三个圆圈固定紧后再在外面卷一个更大的圆圈，最后形成四铁芯柱的铁芯骨架，如图5所示，这样的结构更符合卷铁芯的工艺，绕组可以安装在两边铁芯柱或中间两个铁芯柱。电抗器的每个绕组的三个出线编号为1、2、3，1为上出线，3为下出线，2为中间抽头，总共有12个出线端。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带磁屏蔽的磁控式可控电抗器，由对称的铁芯柱、轭部、绕组、功率驱动电路和控制电路所构成，其中铁芯和线圈构成电抗器本体，其特征在于：所述的电抗器本体与功率驱动电路之间安装有屏蔽层，屏蔽层由导磁材料组成。

【技术特征摘要】
1.一种带磁屏蔽的磁控式可控电抗器，由对称的铁芯柱、轭部、绕组、功率驱动电路和控制电路所构成，其中铁芯和线圈构成电抗器本体，其特征在于所述的电抗器本体与功率驱动电路之间安装有屏蔽层，屏蔽层由导磁材料组成。2.根据权利要求1所述的带磁屏蔽的磁控式可控电抗器，其特征在于所述的电抗器铁芯的全部或部分所用的材料，该材料磁化曲线上在磁通密度B为1.5特斯拉(T)的点的磁场强度H大于200安培/米(A/m)。3.根据权利要求1所述的带磁屏蔽的磁控式...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘有斌，
申请(专利权)人：刘有斌，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]