專利名稱：磁閥式可控電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種磁閥式可控電抗器。
背景技術(shù)：
磁閥式可控電抗器是一個(gè)鐵心帶有閥口，有直流繞組和交流繞組組成。利用直流 激磁控制鐵心閥口飽和程度，從而控制、改變交流繞組電感(電抗)值，稱為磁閥式可控電 抗器。鐵磁現(xiàn)象大約在100年以前即已為人們所了理和應(yīng)用。1916年左右，國外文獻(xiàn)中 出現(xiàn)基于飽和電抗器原理的“磁放大器”專業(yè)名詞，但直到非線性鐵磁理論發(fā)展和出現(xiàn)向性 能磁性材料后，飽和電抗器的技術(shù)和應(yīng)用才有較大的進(jìn)展。飽和電抗器的性能改善與新材 料、新元件、新工藝的發(fā)展有密切的關(guān)系。飽和電抗器與晶體管、伺服電機(jī)、交流電磁鐵等元 個(gè)相互聯(lián)系和相互作用，也是人們關(guān)注的一個(gè)問題。由于生產(chǎn)的需要，飽和電抗器的理論在 20世紀(jì)50年代，有較為廣泛、深入的研究，形成一套完整的理想磁放大器理論。飽和電抗器的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定、可靠、可連續(xù)平滑調(diào)節(jié)功率、控制靈活、成本較低、壽 命較長、維護(hù)管理簡便等。因此，近年來，大功率飽和電抗器在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如高焓 電弧電源(熱風(fēng)洞電源)；利用飽和電抗器的恒流特性可以構(gòu)成用于執(zhí)物理實(shí)驗(yàn)的理想等 離子體電源，雷達(dá)、通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大功率自動(dòng)穩(wěn)壓裝置，化學(xué)、電解工業(yè)中大電流自動(dòng) 穩(wěn)流裝置等。在電力系統(tǒng)中，飽和電抗器可用作無功功率補(bǔ)償裝置，限制操作過電壓、減小線路 的空載及輕載損耗，提高電力系統(tǒng)的輸電能量、穩(wěn)定性和電網(wǎng)可靠性。超大規(guī)模的電網(wǎng)容 量越來越大，導(dǎo)致故障短路電流也急劇增加，需要在系統(tǒng)中設(shè)置短路故障電流控制器(簡 稱SCFL)。SCFL有許多優(yōu)點(diǎn)，受到國際電力工業(yè)界的重視，尤其是應(yīng)用超導(dǎo)飽和電抗器將飽 和電抗器的直流控制繞組做成高溫超導(dǎo)繞組，限制短路電流稱為超導(dǎo)型短路故障限流裝置 (簡稱 SFCL)。近年來，各先進(jìn)國家對(duì)應(yīng)用飽和電抗器的SFCL開展了前期研發(fā)工作，超導(dǎo)飽和電 抗器技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正處于起步階段?，F(xiàn)在的無源無功補(bǔ)償裝置大體可分為兩類(1)無功靜態(tài)補(bǔ)償裝置其中包括為提高用戶功率因數(shù)而使用的電容器組以及為 吸收越高輸電線路充電和輕負(fù)荷時(shí)的過剩無功以降低工頻過電壓幅值而采用的并聯(lián)電抗 器等。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置其中包括可靈活調(diào)節(jié)無功出力的同步補(bǔ)償機(jī)(調(diào)相機(jī))以及近 十多年出現(xiàn)的靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置(SVC)電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)備造型不但與具體 的補(bǔ)償要求有關(guān)，而且與電源布局、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及電器制造水平有密切關(guān)系，在電網(wǎng)發(fā)展的 不同階段有不同的選擇。在電網(wǎng)發(fā)展初期或長距離輸電中使用調(diào)相機(jī)較多，因?yàn)檎{(diào)相機(jī)在系統(tǒng)電壓下降時(shí) 具有快速的過載能力，而開關(guān)投切的電容器、電抗器組不但沒有過載能力，其容量反而隨電 壓下降成平方關(guān)系降低。盡管調(diào)相機(jī)有上述優(yōu)點(diǎn)，但因有其它缺點(diǎn)，一些發(fā)達(dá)國家總的趨勢是不再積極發(fā)展調(diào)相機(jī)。在無功補(bǔ)償設(shè)備構(gòu)成中，開關(guān)投切電容器、電抗器組的比重占絕對(duì) 優(yōu)勢。以日本為例，從1959年起便不再新裝調(diào)相機(jī)，無功補(bǔ)償設(shè)備主要是電容器。1967年 調(diào)相機(jī)容量占無功補(bǔ)償設(shè)備容量的比例為7.5%，到1982年調(diào)相機(jī)的比例下降為1. 1%。調(diào) 相機(jī)逐漸被開關(guān)投切的電容器、電抗器組所取代。在日本，靜止動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置主要用于 沖擊負(fù)荷。法國自1961年以后沒有新增調(diào)相機(jī)，無功補(bǔ)償主要是電容器。到80年代初，調(diào) 相機(jī)占無功補(bǔ)償容量的比例為8. 1%。在我國，80年代前許多遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的水電站相繼投運(yùn)。220KV網(wǎng)處在發(fā)展階段。 為提高水電站的傳輸能力，支持受端電壓，在中間或受端變電站大多選用調(diào)相機(jī)，或者在豐 水期將受端汽輪發(fā)電機(jī)組改作調(diào)相運(yùn)行。在無功補(bǔ)償設(shè)備構(gòu)成中，1979年調(diào)相機(jī)容量的比 重為22%，電容器為78% ；到1988年調(diào)相機(jī)比重下降到10%，電容器上升為88. 5%，靜止 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器的比重不到2%。綜上所述，在調(diào)相機(jī)被逐步淘汰的同時(shí)，具有技術(shù)優(yōu)越性的靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償 裝置(SVC)并沒有得到廣泛的應(yīng)用。主要原因之一就是其價(jià)格昂貴。因此對(duì)于我國乃至國 外未來的電力系統(tǒng)而言，無功補(bǔ)償設(shè)備的選型問題主要是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。借助直流控制的磁飽和型可控電抗器(簡稱可控電抗器)在國際、國內(nèi)都沒有得 到足夠的重視(除俄羅斯)和推廣應(yīng)用。其制造工藝簡單、成本低廉，研究表明對(duì)于提高電 網(wǎng)的輸電能力、調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓、補(bǔ)償無功功率以及限制操作過電壓，該類可控電抗器都具有 無以倫比的應(yīng)用潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磁閥式可控電抗器，該磁閥式可控電抗器為大功率可 控飽和電抗器限流軟起動(dòng)裝置，可應(yīng)用于低壓及高壓交流電動(dòng)機(jī)等多種場合。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的一種磁閥式可控電抗器，包括主鐵芯，主鐵芯由兩個(gè)半鐵芯組成，所述每個(gè)半鐵芯 中部設(shè)有一個(gè)閥口，將半鐵芯分成上、下兩段，每段上分別套設(shè)第一繞組、第二繞組、第三繞 組和第四繞組，位于上部的第一繞組和第三繞組的上端部并接；位于下部的第二繞組和第 四繞組的下端部并接；第一繞組下端的第一繞組端與第四繞組上端的第四繞組端連接；第 三繞組下端的第三繞組端與第二繞組上端的第二繞組端連接；第一繞組、第二繞組、第三繞 組和第四繞組上分別設(shè)有第一抽頭、第二抽頭、第三抽頭和第四抽頭，第一抽頭與第二抽頭 間連接有第一可控硅；第三抽頭和第四抽頭間連接有第二可控硅；第一繞組端與第二繞組 端間連接有二極管。所述兩個(gè)半鐵芯為對(duì)稱設(shè)置。所述第一繞組與第二繞組的匝數(shù)相同。所述第三繞組與第四繞組的匝數(shù)相同。所述第一繞組端與第一抽頭間的匝數(shù)占第一繞組匝數(shù)的10%至30%。優(yōu)選為 20%。所述第二繞組端與第二抽頭間的匝數(shù)占第一繞組匝數(shù)的10%至30%。優(yōu)選為 20%。
所述第三繞組端與第三抽頭間的匝數(shù)占第一繞組匝數(shù)的10%至30%。優(yōu)選為 20%。所述第四繞組端與第四抽頭間的匝數(shù)占第一繞組匝數(shù)的10%至30%。優(yōu)選為 20%。所述第一可控硅與第二可控硅極性相反。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的磁閥式可控電抗器由于可做成任何電壓等級(jí)，直接并入超高壓電網(wǎng)，因 此具有顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的磁閥式可控電抗器除了可限制工頻過電壓外，還能大幅度地限制因線路 開關(guān)操作而產(chǎn)生的操作過電壓，從而可望取代現(xiàn)有的限壓裝置(如合閘并聯(lián)電阻等。磁閥 式可控電抗器可用以保持母線電壓。由于它有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力(調(diào)節(jié)時(shí)間小于0.3S) 可以在系統(tǒng)受到某種大的干擾(發(fā)生短路事故、切機(jī)、拉開線路、投入重載線路等)時(shí)，自動(dòng) 保持甚至提高端點(diǎn)電壓，這就大大有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。磁閥式可控電抗器由于能快速 補(bǔ)償無功、穩(wěn)定電壓，因此它是抑制系統(tǒng)功率振蕩的有效設(shè)備。磁閥式可控電抗器的調(diào)節(jié)時(shí)間可以大大縮短響應(yīng)速度。從而為可控電抗器在抑制 電壓閃變方面的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。磁閥式可控電抗器配合電容器組可以大大提高用電 企業(yè)的功率因數(shù)，從而用戶交納電費(fèi)可免受罰，甚至轉(zhuǎn)為受獎(jiǎng)。磁閥式可控電抗器可用來消 除負(fù)荷的不平衡運(yùn)行給電網(wǎng)帶來的影響，從而使不平衡負(fù)荷處的供電電壓平衡化，應(yīng)用磁 閥式可控電抗器原理制作的可調(diào)消弧線圈具有可靠性高、響應(yīng)速度快、諧波小等一系列優(yōu) 點(diǎn)，可快速準(zhǔn)確補(bǔ)償單相接地電流提高供電可靠性單相磁閥式可控電抗器接入三相整流電路的零序回路中，根據(jù)負(fù)荷變化而自動(dòng)調(diào) 節(jié)，可使系統(tǒng)功率因數(shù)接近1.0，高次諧波分量大大減小。磁閥式可控電抗器能直接接在超 高壓線路側(cè)(開關(guān)在內(nèi))，同時(shí)發(fā)揮同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電抗器的作用。


圖1是本發(fā)明的電原理圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、第一繞組，10、第一抽頭，11、第一繞組端，2、第二繞組，20、第二抽頭，21、 第二繞組端，3、第三繞組，30、第三抽頭，31、第三繞組端，4、第四繞組，40、第四抽頭，41、第 四繞組端，5、第一可控硅，6、第二可控硅，7、二極管，8、線圈，9、鐵芯，10、夾件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述如圖1，一種磁閥式可控電抗器，包括主鐵芯，主鐵芯由兩個(gè)半鐵芯組成，每個(gè)半鐵 芯中部設(shè)有一個(gè)閥口，將半鐵芯分成上、下兩段，每段上分別套設(shè)第一繞組1、第二繞組2、 第三繞組3和第四繞組4，位于上部的第一繞組1和第三繞組3的上端部并接；位于下部的 第二繞組2和第四繞組4的下端部并接；第一繞組1下端的第一繞組端11與第四繞組4上 端的第四繞組端41連接；第三繞組3下端的第三繞組端31與第二繞組2上端的第二繞組 端21連接；第一繞組1、第二繞組2、第三繞組3和第四繞組4上分別設(shè)有第一抽頭10、第 二抽頭20、第三抽頭30和第四抽頭40，第一抽頭10與第二抽頭20間連接有第一可控硅5 ；第三抽頭30和第四抽頭40間連接有第二可控硅6 ；第一繞組端11與第二繞組端21間連 接有二極管7。第一可控硅5與第二可控硅6極性相反。兩個(gè)半鐵芯為對(duì)稱設(shè)置。第一繞組1與第二繞組2的匝數(shù)相同。第三繞組3與第四繞組4的匝數(shù)相同。第一繞組端11與第一抽頭10間的匝數(shù)占第一繞組1匝數(shù)的20%。第二繞組端21與第二抽頭20間的匝數(shù)占第一繞組1匝數(shù)的20%。第三繞組端31與第三抽頭30間的匝數(shù)占第一繞組1匝數(shù)的20%。第四繞組端41與第四抽頭40間的匝數(shù)占第一繞組1匝數(shù)的20%。如圖2，線圈8饒?jiān)O(shè)在鐵芯9上，鐵芯9由夾件10固定，共有六組鐵芯，共同構(gòu)成三 相的磁閥式可控可控電抗器。本磁閥式可控可控電抗器原理為磁閥式可控電抗器的主鐵芯分裂為兩個(gè)半鐵芯，不同的是每一個(gè)半鐵芯都具有一 個(gè)閥口。兩個(gè)半鐵芯柱上分別對(duì)稱地繞有兩個(gè)匝數(shù)為1/2的繞組，半鐵芯柱的線圈總匝數(shù) 為總匝數(shù)；每一半鐵芯柱的上下兩繞組各有一抽頭，抽頭之間接可控硅；不同鐵芯的上下 兩個(gè)繞組交叉連接后，并聯(lián)至電網(wǎng)是源，二極管橫跨在交叉端點(diǎn)?？煽毓璨粚?dǎo)通時(shí)，由繞組結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性知可控電抗器與空載變壓器無異。當(dāng)電源 在不同的周期下，分別導(dǎo)通可控硅，形成脈動(dòng)直流，當(dāng)改變可控硅導(dǎo)通角時(shí)，則改變激磁電 流的大小，從而改變了閥口的飽和度，可以平滑的調(diào)節(jié)電抗器的容量。
權(quán)利要求
一種磁閥式可控電抗器，包括主鐵芯，主鐵芯由兩個(gè)半鐵芯組成，其特征是所述每個(gè)半鐵芯中部設(shè)有一個(gè)閥口，將半鐵芯分成上、下兩段，每段上分別套設(shè)第一繞組(1)、第二繞組(2)、第三繞組(3)和第四繞組(4)，位于上部的第一繞組(1)和第三繞組(3)的上端部并接；位于下部的第二繞組(2)和第四繞組(4)的下端部并接；第一繞組(1)下端的第一繞組端(11)與第四繞組(4)上端的第四繞組端(41)連接；第三繞組(3)下端的第三繞組端(31)與第二繞組(2)上端的第二繞組端(21)連接；第一繞組(1)、第二繞組(2)、第三繞組(3)和第四繞組(4)上分別設(shè)有第一抽頭(10)、第二抽頭(20)、第三抽頭(30)和第四抽頭(40)，第一抽頭(10)與第二抽頭(20)間連接有第一可控硅(5)；第三抽頭(30)和第四抽頭(40)間連接有第二可控硅(6)；第一繞組端(11)與第二繞組端(21)間連接有二極管(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述兩個(gè)半鐵芯為對(duì)稱設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述第一繞組(1)與第二繞組 (2)的匝數(shù)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述第三繞組(3)與第四繞組 (4)的匝數(shù)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述第一繞組端(11)與第一抽 頭(10)間的匝數(shù)占第一繞組(1)匝數(shù)的10%至30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述第二繞組端(21)與第二抽 頭(20)間的匝數(shù)占第一繞組(1)匝數(shù)的10%至30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述第三繞組端(31)與第三抽 頭(30)間的匝數(shù)占第一繞組(1)匝數(shù)的10%至30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述第四繞組端(41)與第四抽 頭(40)間的匝數(shù)占第一繞組(1)匝數(shù)的10%至30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征是所述第一可控硅(5)與第二可 控硅(6)極性相反。
全文摘要
一種磁閥式可控電抗器，包括主鐵芯，主鐵芯由兩個(gè)半鐵芯組成，其特征是所述每個(gè)半鐵芯中部設(shè)有一個(gè)閥口，將半鐵芯分成上、下兩段，每段上分別套設(shè)第一繞組(1)、第二繞組(2)、第三繞組(3)和第四繞組(4)，位于上部的第一繞組(1)和第三繞組(3)的上端部并接；第一抽頭(10)與第二抽頭(20)間連接有第一可控硅(5)；第三抽頭(30)和第四抽頭(40)間連接有第二可控硅(6)；第一繞組端(11)與第二繞組端(21)間連接有二極管(7)。當(dāng)電源在不同的周期下，分別導(dǎo)通可控硅，形成脈動(dòng)直流，當(dāng)改變可控硅導(dǎo)通角時(shí)，則改變激磁電流的大小，從而改變了閥口的飽和度，可以平滑的調(diào)節(jié)電抗器的容量。
文檔編號(hào)H01F27/40GK101882499SQ20101021120
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者袁建宇 申請(qǐng)人:宜興市萬盛變壓器有限公司