多级正交磁饱和式可控电抗器制造技术

本发明专利技术涉及一种多级正交磁饱和式可控电抗器，其主体结构由上铁轭、下铁轭、导磁芯柱、旁轭、工作绕组组成，工作绕组套装在导磁芯柱上，其特征在于：所述导磁芯柱由多个正交磁控铁芯饼和不可控铁芯饼交错排列叠压组成；所述正交磁控铁芯饼由磁控铁芯和绕制在铁芯上的控制绕组构成，励磁电流流过控制绕组，在正交磁控铁芯饼内产生控制磁通，其方向和电抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控铁芯饼始终处于不饱和状态，正交磁控铁芯饼的磁饱和程度由励磁电流的大小控制。本发明专利技术的多级正交磁饱和式可控电抗器不仅可以实现无级平滑调节，而且响应速度快，谐波含量小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电抗器,是一种用于输电、供电和配电系统中的多级正交磁饱和式可控电抗器。
技术介绍
可控电抗器作为电力系统中不可替代的重要设备，在补偿容性无功、限制过电压、改善电能质量、降低线路有功损耗等方面发挥着巨大的作用。可控电抗器种类繁多，其中，基于直流磁饱和控制原理的磁控电抗器在可控电抗器中占有相当重要的位置，它们具有可靠性高、控制容量小、电抗值连续可调等优势，但也存在着响应速度慢、谐波含量大的问题。中国技术专利95223137.9 “磁阀式可控电抗器”由外部铁心柱、分裂铁心柱、绕组、二极管、可控硅及触发控制装置组成，每相有四个绕组，套在双铁心柱上，每个铁心柱的两线圈分别与同相的另一铁心柱的线圈交叉连接，每柱铁心有一小截面段，起到磁阀的作用，通过抽头自耦接线提供内部电源，并经两个反向连接的可控硅在双铁心柱内产生直流磁通，控制可控硅的触发角可以改变铁心的磁饱和度，从而平滑调节电抗器的容量。其不足之处在于结构复杂，成本高，控制系统复杂，谐波特性差，响应速度慢。中国专利技术专利200810011902.X “一种自身取能的快速响应可控电抗器”是一种用于高压电力系统的直流磁控电抗器，其主体部分线圈具有网侧绕组、控制绕组和第三绕组，第三绕组两端并联快速开关，该快速开关的开/闭状态由可控电抗器中控制单元的指令信号控制。该专利技术采用附加第三绕组的结构形式，通过用快速开关短接第三绕组的方式来满足可控电抗器在故障状态下的快速响应要求，属于该容量下的应急控制，在电抗器其他容量的调节过程中，响应速度仍然很慢，谐波大的问题依然存在。有鉴于此，本专利技术提供用于输电、供电和配电系统中的多级正交磁饱和式可控电抗器，以满足工业应用需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是:针对上述设计的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种调节范围大、谐波特性好、能快速响应的多级正交磁饱和式可控电抗器。本专利技术采用的技术方案是:一种多级正交磁饱和式可控电抗器，其主体结构由上铁轭、下铁轭、导磁芯柱、旁轭、工作绕组组成，工作绕组套装在导磁芯柱上，其特征在于:所述导磁芯柱由多个正交磁控铁芯饼和不可控铁芯饼交错排列叠压组成；所述正交磁控铁芯饼由磁控铁芯和绕制在铁芯上的控制绕组构成，励磁电流流过控制绕组，在正交磁控铁芯饼内产生控制磁通，其方向和电抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控铁芯饼始终处于不饱和状态，正交磁控铁芯饼的磁饱和程度由励磁电流的大小控制。如上所述的多级正交磁饱和式可控电抗器，其特征在于，所述正交磁控铁芯饼截面面积与不可控铁芯饼截面面积相等或不相等，正交磁控铁芯饼截面形状为圆环形、口字形、日字形或其他任意形状。如上所述的多级正交磁饱和式可控电抗器，其特征在于，所述正交磁控铁芯饼的组成除了包括磁控铁芯、绕在磁控铁芯上的控制绕组外，还包括相应的保护垫块，所述保护垫块由抗压非磁性材料制成，其厚度以保护控制绕组不受挤压并尽可能薄，大小形状不限。如上所述的多级正交磁饱和式可控电抗器，其特征在于，所述正交磁控铁芯饼具有三种工作状态:1.深度磁饱和状态，其特性接近于气隙，不会产生谐波；2.无励磁状态，对主磁通无任何影响，也不会产生谐波；3.“半饱和”连续调节状态，工作在这种状态下，电抗器会有谐波产生，但只要控制处于“半饱和”连续调节状态的可控铁芯饼的数量，就能够有效抑制谐波。如上所述的多级正交磁饱和式可控电抗器，其特征在于，所述可控电抗器采用如下控制方法:在具有多个正交磁控铁芯饼的导磁芯柱里只选择一个正交磁控铁芯饼，使其工作在“半饱和”连续调节状态，而其余的正交磁控铁芯饼则根据电抗器容量调节的需要，迅速调至深度磁饱和状态或无励磁状态，即能实现可控电抗器的无级平滑调节。与现有技术相比，本专利技术的优点在于: I)谐波含量小。电抗器绝大部分容量调节通过导磁芯柱上正交磁控铁芯饼的深度饱和控制和无励磁控制来实现，这两种状态在理论上都不产生谐波，从而克服了直流磁控电抗器谐波大的固有缺点。2)响应速度快，励磁容量小。采用正交磁化的方法，避免控制绕组与工作绕组之间的磁耦合作用，减小两者之间的能量交换，实现正交磁控段铁芯的快速饱和，从而达到很高的响应速度，它所需要的控制容量也较小。3)与普通磁控电抗器相比，每相可以节省一柱铁芯，而且交流工作主磁路中(非磁控部分)无直流控制磁通，截面积可以减小，节省了材料成本，体积和重量也减小了，其材料用量与铁芯固定电抗器相当。4)高可靠性，非常适合于高压大容量应用。电抗器控制回路与交流主回路无电气连接，无磁耦合，避免了交流工作绕组的高电压和大电流对控制回路的影响，减少了励磁容量，提高了电抗器的可靠性。5 )电抗值连续可调。采用多个正交磁饱和控制段，根据电抗器容量调节的要求，使其中一段正交磁控铁芯饼工作在“半饱和”连续调节状态，而其它正交磁控铁芯饼则工作在无励磁状态或深度磁饱和状态，使电抗器容量在设计的可调范围内连续调节。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的多级正交磁饱和式可控电抗器的结构示意图。图2为图1中正交磁控铁芯饼的工作原理及磁场方向不意图。图3为图1中导磁芯柱的结构及磁场方向示意图。图4为本专利技术实施例二提供的多级正交磁饱和式可控电抗器的结构示意图。图5为本专利技术实施例三提供的多级正交磁饱和式可控电抗器的结构示意图。图6为本专利技术实施例四提供的多级正交磁饱和式可控电抗器的结构示意图。图7为本专利技术实施例五提供的多级正交磁饱和式可控电抗器的结构示意图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。附图中的符号说明:1-上铁轭；2-导磁芯柱；3-工作绕组；4-不可控铁芯饼；5-正交磁控铁芯饼；6_电抗器工作磁通方向；7_旁轭；8_下铁轭；51_磁控铁芯；52_控制绕组；53_控制磁通方向。本专利技术所述多级正交磁饱和式可控电抗器实施例之一的结构示意图见图1，它是一种单相三柱式多级正交磁饱和可控电抗器。可控电抗器的主体结构由上铁轭1、下铁轭8、导磁芯柱2、两个旁轭7和工作绕组3组成，工作绕组3套装在导磁芯柱2上，导磁芯柱2由若干个正交磁控铁芯饼5和不可控铁芯饼4交错排列叠压组成。导磁芯柱2的结构示意图见图3，若干个正交磁控铁芯饼5和不可控铁芯饼4交错排列，组成导磁芯柱，其中，电抗器工作磁通方向6和正交磁控铁芯饼5的控制磁通方向53呈90度正交关系，正交控制的优势在于:既能够达到改变电抗器工作磁路磁阻的大小，从而调节电抗器的容量的目的，又能够使控制绕组和工作绕组之间没有磁耦合效应，它们之间的互感很小，正交磁控铁芯饼5可以从无励磁状态迅速调节到深度磁饱和状态，实现电抗器容量的快速调节。不可控铁芯饼4始终处于不饱和状态，正交磁控铁芯饼5的磁饱和程度由励磁电流的大小控制。所述正交磁控铁芯饼5的数量有多个，也可以根据实际需求只有一个。所述正交磁控铁芯饼5的原理图见图2，正交磁控铁芯饼5由磁控铁芯51和绕制在铁芯上的控制绕组52构成，励磁电流流过控制绕组52，在正交磁控铁芯饼5内产生控制磁通，其方向和电抗器的交流主磁通的方向呈90度正交。所述正交磁控铁芯饼5有三种工作状态:1.深度磁饱和状态，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级正交磁饱和式可控电抗器，其主体结构由上铁轭、下铁轭、导磁芯柱、旁轭、工作绕组组成，工作绕组套装在导磁芯柱上，其特征在于：所述导磁芯柱由多个正交磁控铁芯饼和不可控铁芯饼交错排列叠压组成；所述正交磁控铁芯饼由磁控铁芯和绕制在铁芯上的控制绕组构成，励磁电流流过控制绕组，在正交磁控铁芯饼内产生控制磁通，其方向和电抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控铁芯饼始终处于不饱和状态，正交磁控铁芯饼的磁饱和程度由励磁电流的大小控制。

【技术特征摘要】
1.一种多级正交磁饱和式可控电抗器，其主体结构由上铁轭、下铁轭、导磁芯柱、旁轭、工作绕组组成，工作绕组套装在导磁芯柱上，其特征在于:所述导磁芯柱由多个正交磁控铁芯饼和不可控铁芯饼交错排列叠压组成；所述正交磁控铁芯饼由磁控铁芯和绕制在铁芯上的控制绕组构成，励磁电流流过控制绕组，在正交磁控铁芯饼内产生控制磁通，其方向和电抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控铁芯饼始终处于不饱和状态，正交磁控铁芯饼的磁饱和程度由励磁电流的大小控制。2.根据权利要求1所述的多级正交磁饱和式可控电抗器，其特征在于，所述正交磁控铁芯饼截面面积与不可控铁芯饼截面面积相等或不相等，正交磁控铁芯饼截面形状为圆环形、口字形、日字形或其他任意形状。3.根据权利要求1所述的多级正交磁饱和式可控电抗器，其特征在于，所述正交磁控铁芯饼的组成除了包括磁控铁芯、绕在磁控铁芯上的控制绕组外，还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅刚，康文斌，彭庆华，张波，查志鹏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：