一種磁飽和式三相可控電抗器的製作方法

2023-05-23 04:20:46

專利名稱：一種磁飽和式三相可控電抗器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電抗器，具體涉及一種三相可控電抗器。
背景技術：
目前，調磁路式可控電抗器從鐵心結構上區分為兩種形式即磁閥式和心柱磁飽和式可控電抗器。其中磁閥式可控電抗器的專利如95223137. 9等；心柱磁飽和式可控電抗器的專利如99250344. 2等。其中磁閥式是通過控制鐵心柱上設有的小截面段的磁飽和狀態來改變繞組的電抗，以達到改變電抗器的電抗值的目的。其結構特徵是鐵心有兩個主鐵心柱及相應的鐵軛構成，兩個主鐵心柱上均設有一個小截面段；每個鐵心柱上各套有一個分為上下兩部分的繞組，接在可控矽兩端的繞組分接頭間的匝數為每柱繞組總匝數的 5%，其中工作繞組和控制繞組屬於一個繞組，控制繞組兼有抽取直流偏磁所需的勵磁能量的作用。其不足之處是，由於兩個主鐵心柱上均設有小截面段，因此其結構複雜、工藝性差、 成本高。心柱磁飽和式可控電抗器具有類似結構，其特殊之處在於鐵心柱為等截面，且其截面積小於鐵軛截面積；在工作繞組內側裝配有獨立的控制繞組、取能繞組等，該結構適用於高電壓等級電力系統。其不足之處是，控制繞組、取能繞組與工作繞組同心放置，導致工作繞組的平均匝長較大，電抗器的用銅量、用鐵量、總成本較高，且工作繞組、控制繞組、取能繞組以及處於深度飽和狀態的主鐵心柱發熱集中，且容易產生局部過熱。目前的三相可控電抗器多採用多個磁路組合的方式，無論磁閥式還是心柱磁飽和式可控電抗器均需要較多個鐵心柱，鐵心材料用量大。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提出一種磁飽和式三相可控電抗器。本發明不對主鐵心柱施加直流偏磁，避免主鐵心柱進入過飽和狀態而引起局部過熱，而是對上軛和下軛施加直流偏磁，改變磁飽和式三相可控電抗器上下軛磁路的磁阻大小，實現對電抗值和容量的調節。本發明的技術方案如下本發明一種磁飽和式三相可控電抗器包括三個主鐵心柱、三個工作繞組、上軛、上軛控制繞組、下軛、下軛控制繞組。其中主鐵心柱整體呈等截面的柱狀，主鐵心柱由多個截面形狀相同的鐵心餅疊積而成，各個鐵心餅之間留有空氣間隔作為磁飽和式三相可控電抗器的氣隙。三個主鐵心柱的上下兩端分別和上軛、下軛連接構成磁飽和式三相可控電抗器的主磁路。三個工作繞組分別套設在三個主鐵心柱上，正常工作時三個工作繞組通有工頻交流電流，三個主鐵心柱和上軛、下軛中流動磁飽和式三相可控電抗器的主磁通。其特殊之處是上軛的中部和下軛的中部均開有通孔，上軛控制繞組和下軛控制繞組的繞線穿過所述的通孔分別繞在上軛和下軛上。上軛控制繞組和下軛控制繞組通入直流電流，則上軛和下軛產生分別圍繞各自通孔流動的直流磁通。增加上軛控制繞組和下軛控制繞組的直流電流，則上軛和下軛的直流磁通逐漸增加。當直流電流增大到一定值時，上軛和下軛進入過飽和狀態，磁導率大幅下降，限制了流經上軛和下軛的主磁通，進而導致磁飽和式三相可控電抗器的電抗值減小。本發明通過控制上軛控制繞組和下軛控制繞組的直流電流改變上軛和下軛的飽和程度，實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。根據磁飽和式三相可控電抗器結構的不同，上軛和下軛為E形鐵心或柱狀鐵心。 上軛和下軛中部通孔的方向與流經上軛和下軛的主磁通方向垂直。根據磁飽和式三相可控電抗器結構的不同，上軛和下軛或者不開通孔，而是兩端分別向兩側延長並互相連接，共同構成一個環形鐵心。上軛控制繞組和下軛控制繞組分別繞在上軛和下軛上，將上軛控制繞組和下軛控制繞組通入直流電流，則產生依次流經上軛和下軛的環形直流磁通。通過控制上軛控制繞組和下軛控制繞組的直流電流改變上軛和下軛的飽和程度，可以實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。根據磁飽和式三相可控電抗器結構的不同，上軛控制繞組和下軛控制繞組由單一繞組或多個繞組組成，或者合併為一個繞組。


圖1為本發明專利實施例之一、二的結構示意圖；圖2為本發明專利實施例之一的結構側視圖；圖3為本發明專利實施例之一的上下軛直流激磁磁通方向示意圖；圖4為本發明專利實施例之二的結構側視圖；圖5為本發明專利實施例之三的結構示意圖；圖6為本發明專利實施例之三的結構側視圖；圖7為本發明專利實施例之四的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明實施例一圖1為本發明實施例一的結構示意圖，圖2為本發明實施例一的結構側視圖。如圖1和圖2所示，本發明磁飽和式三相可控電抗器包括三個主鐵心柱1、三個工作繞組2、上軛3、上軛控制繞組4、下軛5、下軛控制繞組6等六部分。主鐵心柱1整體呈等截面的柱狀， 截面形狀為圓形或矩形，主鐵心柱1由多個截面形狀相同的鐵心餅疊積而成，各個鐵心餅之間留有空氣間隔作為磁飽和式三相可控電抗器的氣隙。上軛3和下軛5均為E形鐵心， 三個伸出臂分別與三個主鐵心柱1的上下兩端連接，構成磁飽和式三相可控電抗器的主磁路。三個工作繞組2分別套設在三個主鐵心柱1上，正常工作時三個工作繞組2通有工頻交流電流，三個主鐵心柱1和上軛3、下軛5中流動磁飽和式三相可控電抗器的主磁通。上軛 3和下軛5的兩個腰部各開一個豎直方向的通孔，上軛控制繞組4和下軛控制繞組6的繞線分別穿過腰部的兩個通孔繞於上軛3和下軛5的一側，如圖2所示。上軛控制繞組4和下軛控制繞組6串聯後經過一個限流電阻接至外接直流電源通入直流電流，則上軛3和下軛5 分別構成兩個獨立的閉合磁路，產生分別圍繞各自通孔流動的直流磁通，如圖3所示。增加上軛控制繞組4和下軛控制繞組6的直流電流，則上軛3和下軛5的閉合磁路磁通量逐漸增加。當直流電流增大到一定值時，上軛3和下軛5進入過飽和狀態，磁導率大幅下降，限制了流經上軛3和下軛5的主磁通，進而導致磁飽和式三相可控電抗器的電抗值減小。本發明通過控制上軛控制繞組4和下軛控制繞組6的直流電流改變上軛3和下軛5的飽和程度，實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。實施例二圖1為本發明實施例二的結構示意圖，圖4為本發明實施例之二的結構側視圖。如圖1和圖4所示，上軛3和下軛5均為E形鐵心，三個伸出臂分別與三個主鐵心柱1的上下兩端連接，構成電抗器的主磁路。上軛3和下軛5的兩個腰部各開一個豎直方向的通孔，上軛控制繞組4和下軛控制繞組6的繞線分別穿過腰部的兩個通孔分成兩組繞於上軛3和下軛5的兩側，如圖4所示。本發明通過控制上軛控制繞組4和下軛控制繞組6的直流電流改變上軛3和下軛5的飽和程度，實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。該實施例適用於上軛3和下軛5的厚度較大時的情況。實施例三圖5為本發明實施例三的結構示意圖，圖6為本發明實施例三的結構側視圖。如圖 5和圖6所示，上軛3和下軛5為柱狀鐵心，側面分別與三個主鐵心柱1的上下兩端連接，構成磁飽和式三相可控電抗器的主磁路。在上軛3和下軛5的中部各開兩個水平方向的矩形孔，上軛控制繞組4和下軛控制繞組6的繞線分別穿過兩個矩形孔繞於上軛3和下軛5的外側，如圖6所示。本發明通過調節上軛控制繞組4和下軛控制繞組6的直流電流改變上軛3和下軛5的飽和程度，實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。實施例三與實施例一、二的不同之處是通孔為水平方向，適用於上軛3和下軛5的厚度非常小而高度較高時的情況。與實施例一、二相比，實施例三可以使磁飽和式三相可控電抗器的結構更緊湊。實施例四圖7為本發明實施例四的結構示意圖，如圖7所示，上軛3和下軛5為L形鐵心， 不開通孔，而是兩端互相連接，共同構成一個環形鐵心，三個主鐵心柱1的上下兩端分別與上軛3和下軛5連接，構成磁飽和式三相可控電抗器的主磁路。三個工作繞組2分別套設在三個主鐵心柱1上，正常工作時三個工作繞組2通有工頻交流電流，三個主鐵心柱1和上軛3、下軛5中流動磁飽和式三相可控電抗器的主磁通。上軛控制繞組4和下軛控制繞組 6分別繞在上軛3和下軛5的上部及側面。上軛控制繞組4和下軛控制繞組6通入直流電流，則產生依次流經上軛3和下軛5的環形直流磁通。通過控制上軛控制繞組和下軛控制繞組的直流電流改變上軛和下軛的飽和程度，可以實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。實施例四與實施例一、二、三的不同之處是上軛3和下軛5共同構成一個環形磁路，因而不必開孔設計獨立的磁路。實施例四可以使磁飽和式三相可控電抗器的結構更簡單，工藝性更好。
權利要求
1.一種磁飽和式三相可控電抗器，包括三個主鐵心柱(1)、三個工作繞組O)、上軛 (3)、上軛控制繞組、下軛(5)、下軛控制繞組(6)；所述主鐵心柱(1)整體呈等截面的柱狀；主鐵心柱(1)由多個截面形狀相同的鐵心餅疊積而成，各個鐵心餅之間留有空氣間隔作為磁飽和式三相可控電抗器的氣隙；三個所述的主鐵心柱(1)上下兩端分別和上軛(3)、 下軛(5)連接；三個工作繞組(2)分別套設在三個主鐵心柱(1)上；正常工作時三個工作繞組⑵通有工頻交流電流，三個主鐵心柱⑴和上軛(3)、下軛(5)中流動磁飽和式三相可控電抗器的主磁通；其特徵在於上軛( 和下軛( 分別繞有上軛控制繞組(4)和下軛控制繞組(6)，用於調節磁飽和式三相可控電抗器的電抗值。
2.根據權利要求1所述的磁飽和式三相可控電抗器，其特徵在於在上軛(3)的中部和下軛(5)的中部均開有通孔，上軛控制繞組(4)和下軛控制繞組(6)的繞線穿過通孔分別繞在上軛( 和下軛( 上；將上軛控制繞組(4)和下軛控制繞組(6)通入直流電流，則上軛C3)和下軛( 產生分別圍繞各自通孔流動的直流磁通；通過控制上軛控制繞組(4) 和下軛控制繞組(6)的直流電流，改變上軛(3)和下軛(5)的飽和程度，實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。
3.根據權利要求1所述的磁飽和式三相可控電抗器，其特徵在於上軛C3)和下軛(5) 為E形鐵心或柱狀鐵心；上軛(3)和下軛(5)中部通孔的方向與流經上軛C3)和下軛(5) 的主磁通方向垂直。
4.根據權利要求1所述的磁飽和式三相可控電抗器，其特徵在於上軛C3)和下軛(5) 不開通孔；上軛C3)和下軛(5)的兩端分別向兩側延長並互相連接，構成一個環形；上軛控制繞組⑷和下軛控制繞組(6)分別繞在上軛(3)和下軛(5)上；上軛控制繞組⑷和下軛控制繞組(6)通入直流電流，則產生依次流經上軛( 和下軛( 的環形直流磁通；通過控制上軛控制繞組⑷和下軛控制繞組(6)的直流電流，改變上軛(3)和下軛(5)的飽和程度，實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。
5.根據權利要求1所述的磁飽和式三相可控電抗器，其特徵在於上軛控制繞組(4) 和下軛控制繞組(6)由單一繞組或多個繞組組成，或者合併為一個繞組。
全文摘要
一種磁飽和式三相可控電抗器，包括三個主鐵心柱、三個工作繞組、上軛、上軛控制繞組、下軛、下軛控制繞組等，其中主鐵心柱整體呈等截面的柱狀，由多個截面形狀相同的鐵心餅疊積而成，各個鐵心餅之間留有一定氣隙間隔作為磁飽和式三相可控電抗器的氣隙，三個主鐵心柱的上下兩端分別和上軛、下軛連接。上軛和下軛分別繞有上軛控制繞組和下軛控制繞組，本發明通過控制上軛控制繞組和下軛控制繞組的直流電流改變上軛和下軛的飽和程度，進而實現對磁飽和式三相可控電抗器電抗值的調節。本發明可廣泛應用於中高壓等級的電力系統。
文檔編號H01F27/28GK102360733SQ20111014865
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者張國強, 李康, 郭潤睿 申請人:中國科學院電工研究所