一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)目煽匮b置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、方便制造的變壓器式可控電抗器磁集成裝置。其特點(diǎn)是包括多個(gè)并聯(lián)的磁集成基本獨(dú)立單元，所述的磁集成基本獨(dú)立單元包括上鐵軛和下鐵軛，上鐵軛和下鐵軛由第一鐵芯、第二鐵芯和帶氣隙的漏磁鐵芯連接構(gòu)成，漏磁鐵芯設(shè)置在第一鐵芯和第二鐵芯之間，工作繞組和控制繞組分別對應(yīng)設(shè)置在第一鐵芯和第二鐵芯上。其結(jié)構(gòu)簡單，方便生產(chǎn)制作，能使工作繞組與控制繞組間短路阻抗電壓百分值達(dá)到100％且各控制繞組間滿足“弱耦合”，提高了控制繞組容量利用率。變壓器式可控電抗器能夠?qū)崿F(xiàn)無功的快速平滑調(diào)節(jié)，且諧波含量小。
【專利說明】
一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)目煽匮b置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種結(jié) 構(gòu)簡單、方便制造的變壓器式可控電抗器磁集成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前隨著我國高電壓、長距離輸電的大電網(wǎng)發(fā)展，對電網(wǎng)的穩(wěn)定、平衡以及安全提 出了更高的要求。變壓器式可控電抗器是一種無功補(bǔ)償裝置，可用于限制線路過電壓、補(bǔ)償 容性無功、抑制短路過電流等方面，具有響應(yīng)速度快、諧波小、可平滑調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù) 中，一方面變壓器式可控電抗器可采用一個(gè)多繞組變壓器繞組串聯(lián)電抗的方式來增大短路 阻抗，使短路電流抑制在額定值，但這樣使設(shè)備總?cè)萘繛殡娋W(wǎng)所需補(bǔ)償容量的2倍，且各控 制繞組間存在較強(qiáng)的磁耦合，導(dǎo)致繞組容量利用率降低；另一方面采用磁集成技術(shù)用多種 磁導(dǎo)率材料構(gòu)成變壓器式可控電抗器鐵芯柱以使短路阻抗增大，通過添加額外鐵芯以使控 制繞組間磁耦合降低，但這樣的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易擴(kuò)展，且對制作工藝要求大、增加制作難度。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種變壓器式可控電抗器磁 集成裝置，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:所述的一種變壓器式可控電抗 器磁集成裝置，其特點(diǎn)是包括多個(gè)并聯(lián)的磁集成基本獨(dú)立單元，所述的磁集成基本獨(dú)立單 元包括上鐵輒和下鐵輒，上鐵輒和下鐵輒由第一鐵芯、第二鐵芯和帶氣隙的漏磁鐵芯連接 構(gòu)成，漏磁鐵芯設(shè)置在第一鐵芯和第二鐵芯之間，工作繞組和控制繞組分別對應(yīng)設(shè)置在第 一鐵芯和第二鐵芯上。
[0005] 所述的多個(gè)并聯(lián)的磁集成基本獨(dú)立單元中的漏磁鐵芯的尺寸和氣隙大小不同，每 個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元的工作繞組并聯(lián)在一起通過端口 A和端口 X并接在電網(wǎng)上，每個(gè)磁集 成基本獨(dú)立單元的控制繞組上設(shè)置有Cki端口和Ck2端口，Cki端口和C k2端口之間串接有反并 聯(lián)晶閘管，工作繞組與控制繞組間的短路阻抗增大的同時(shí)減小了各控制繞組間的磁耦合。
[0006] 本實(shí)用新型的有益效果是:所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其由多 個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元組合并聯(lián)構(gòu)成，不需要在控制繞組回路串聯(lián)限流電抗就能達(dá)到工作 繞組與控制繞組間高短路阻抗的目的，從而將控制繞組的短路電流維持在額定值附近;結(jié) 構(gòu)簡單、制作難度小，不需要采用多種磁導(dǎo)率鐵磁材料構(gòu)成鐵芯，采用基本獨(dú)立單元組合并 聯(lián)形式將變壓器式可控電抗器模塊化，不僅減小控制繞組間磁耦合，提高控制繞組容量利 用率，還方便拓展，滿足實(shí)際操作中對容量變化和故障檢修的要求。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0008] 圖2是本實(shí)用新型圖1的等效電路原理示意圖；
[0009] 圖3是本實(shí)用新型圖1中磁集成基本獨(dú)立單元結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖。
[0010] 圖中所示：1.第一鐵芯；2.第二鐵芯；3.上鐵輒;4.下鐵輒;5 .漏磁鐵芯;6.工作繞 組;7.控制繞組。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用 新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0012] 如圖1和2所示，所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其特點(diǎn)是包括多個(gè) 并聯(lián)的磁集成基本獨(dú)立單元，所述的磁集成基本獨(dú)立單元包括上鐵輒3和下鐵輒4,上鐵輒2 和下鐵輒4由第一鐵芯1、第二鐵芯2和帶氣隙的漏磁鐵芯5連接構(gòu)成，漏磁鐵芯5設(shè)置在第一 鐵芯1和第二鐵芯2之間，工作繞組6和控制繞組7分別對應(yīng)設(shè)置在第一鐵芯1和第二鐵芯2 上。
[0013] 所述的多個(gè)并聯(lián)的磁集成基本獨(dú)立單元中的漏磁鐵芯5的尺寸和氣隙大小不同， 每個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元的工作繞組6并聯(lián)在一起通過端口 A和端口 X并接在電網(wǎng)上，每個(gè) 磁集成基本獨(dú)立單元的控制繞組7上設(shè)置有Ckl端口和Ck2端口，Ckl端口和Ck2端口之間串 接有反并聯(lián)晶閘管，工作繞組6與控制繞組7間的短路阻抗增大的同時(shí)減小了各控制繞組間 的磁耦合。
[0014] 所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其多個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元組合并 聯(lián)可實(shí)現(xiàn)各控制繞組之間磁耦合減小，提高控制繞組容量利用率;所述的位于第一鐵芯1與 第二鐵芯2之間帶氣隙的漏磁鐵芯5,通過分磁作用從而可實(shí)現(xiàn)工作繞組與控制繞組間的 "高阻抗"。所述的磁集成基本獨(dú)立單元中漏磁鐵芯尺寸及其氣隙大小不同，滿足每個(gè)基本 獨(dú)立單元工作繞組與控制繞組間的短路阻抗值不同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)每個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元補(bǔ) 償容量不同。圖1中，N kl為第k個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元工作繞組BWk的匝數(shù)，Nk2為第k個(gè)磁集成 基本獨(dú)立單元控制繞組CW k的匝數(shù);所有磁集成基本獨(dú)立單元中工作繞組并聯(lián)在一起通過 端口A、X并接在電網(wǎng)上;Ckl和C k2為第k個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元控制繞組CWk的兩個(gè)端口，反并 聯(lián)的晶閘管就接于這兩個(gè)端口之間；s為功率級數(shù)，即磁集成基本獨(dú)立單元個(gè)數(shù)。圖1中，每 一個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元中漏磁鐵芯的氣隙大小不同，可根據(jù)每個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元工 作繞組與控制繞組間的短路阻抗值的要求來確定其漏磁鐵芯的氣隙大小。
[0015] 其等效電路原理示意圖如圖2所示，1^1、1^2分別為第1^個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元工 作繞組與控制繞組的漏感;Lki、Lk2分別為第k個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元工作繞組與控制繞組 所在鐵芯柱對應(yīng)的勵(lì)磁電感;Lk 3為第k個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元漏磁鐵芯對應(yīng)的電感。Nki、Nk2 分別為第k個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元工作繞組與控制繞組的匝數(shù)。圖中端口標(biāo)號與圖1相同的 端口即為圖1所對應(yīng)的各繞組端口。參見圖2,可求得第k個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元忽略繞組線 阻下短路阻抗表達(dá)式：
[0016]
[0017]從短路阻抗表達(dá)式可看出通過改變Lk3可使磁集成基本單元中工作繞組與控制繞 組間的短路阻抗改變，從而實(shí)現(xiàn)"高阻抗"的目的。
[0018] 具體應(yīng)用實(shí)例，擬設(shè)計(jì)一臺頻率f = 50HZ，額定電流有效值為45A，額定電壓有效值 為220V，匝比1:1的變壓器式可控電抗器實(shí)驗(yàn)室小容量樣機(jī)。級數(shù)s = 3，即有三個(gè)磁集成基 本獨(dú)立單元構(gòu)成，三個(gè)單元額定電流依次為10A、15A、20A。由于IM比為1:1，所以磁集成基本 獨(dú)立單元結(jié)構(gòu)對稱，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表1所示：
[0019] 表1結(jié)構(gòu)參數(shù)
[0021]由表1中的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以計(jì)算得到所述等效電路原理示意圖中電感值如下表2所 示:表1中參數(shù)代表的物理量參見圖3:
[0022] 表2等效電路原理示意圖中電感值
[0024]在計(jì)算得到所述等效電路原理示意圖中電感值后，可以計(jì)算得到各繞組短路電流 有效值如下表3所示：
[0025]表3繞組短路電流有效值
[0027] 從表3數(shù)據(jù)中可以看出，各控制繞組短路電流預(yù)期額定值基本相同，達(dá)到了 "高阻 抗"的設(shè)計(jì)要求。已工作的控制繞組短路電流未因后續(xù)投入工作的控制繞組而改變，實(shí)現(xiàn)了 "弱耦合"的設(shè)計(jì)要求。另外，空載電流為0.72A，為額定電流的1.6%，符合工程設(shè)計(jì)要求。
[0028] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其特征是包括多個(gè)并聯(lián)的磁集成基本獨(dú)立單 元，所述的磁集成基本獨(dú)立單元包括上鐵輒和下鐵輒，上鐵輒和下鐵輒由第一鐵芯、第二鐵 芯和帶氣隙的漏磁鐵芯連接構(gòu)成，漏磁鐵芯設(shè)置在第一鐵芯和第二鐵芯之間，工作繞組和 控制繞組分別對應(yīng)設(shè)置在第一鐵芯和第二鐵芯上。2. 如權(quán)利要求1所述的一種變壓器式可控電抗器磁集成裝置，其特征在于:所述的多個(gè) 并聯(lián)的磁集成基本獨(dú)立單元中的漏磁鐵芯的尺寸和氣隙大小不同，每個(gè)磁集成基本獨(dú)立單 元的工作繞組并聯(lián)在一起通過端口 A和端口 X并接在電網(wǎng)上，每個(gè)磁集成基本獨(dú)立單元的控 制繞組上設(shè)置有Cki端口和Ck2端口，Cki端口和C k2端口之間串接有反并聯(lián)晶閘管，工作繞組與 控制繞組間的短路阻抗增大的同時(shí)減小了各控制繞組間的磁耦合。
【文檔編號】H02J3/18GK205542345SQ201620372484
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】田銘興, 付鵬宇, 王田戈
【申請人】蘭州交通大學(xué)