CN201796712U - 磁阀式可控电抗器 - Google Patents
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Abstract
一种磁阀式可控电抗器，包括主铁芯，主铁芯由两个半铁芯组成，其特征是所述每个半铁芯中部设有一个阀口，将半铁芯分成上、下两段，每段上分别套设第一绕组(1)、第二绕组(2)、第三绕组(3)和第四绕组(4)，位于上部的第一绕组(1)和第三绕组(3)的上端部并接；第一抽头(10)与第二抽头(20)间连接有第一可控硅(5)；第三抽头(30)和第四抽头(40)间连接有第二可控硅(6)；第一绕组端(11)与第二绕组端(21)间连接有二极管(7)。当电源在不同的周期下，分别导通可控硅，形成脉动直流，当改变可控硅导通角时，则改变激磁电流的大小，从而改变了阀口的饱和度，可以平滑的调节电抗器的容量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，尤其是一种磁阀式可控电抗器。
背景技术
磁阀式可控电抗器是一个铁心带有阀口，有直流绕组和交流绕组组成。利用直流激磁控制铁心阀口饱和程度，从而控制、改变交流绕组电感(电抗)值，称为磁阀式可控电抗器。
铁磁现象大约在100年以前即已为人们所了理和应用。1916年左右，国外文献中出现基于饱和电抗器原理的“磁放大器”专业名词，但直到非线性铁磁理论发展和出现向性能磁性材料后，饱和电抗器的技术和应用才有较大的进展。饱和电抗器的性能改善与新材料、新元件、新工艺的发展有密切的关系。饱和电抗器与晶体管、伺服电机、交流电磁铁等元个相互联系和相互作用，也是人们关注的一个问题。由于生产的需要，饱和电抗器的理论在20世纪50年代，有较为广泛、深入的研究，形成一套完整的理想磁放大器理论。
饱和电抗器的优点是：稳定、可靠、可连续平滑调节功率、控制灵活、成本较低、寿命较长、维护管理简便等。因此，近年来，大功率饱和电抗器在工业中得到广泛应用，如高焓电弧电源(热风洞电源)；利用饱和电抗器的恒流特性可以构成用于执物理实验的理想等离子体电源，雷达、通信、计算机系统的大功率自动稳压装置，化学、电解工业中大电流自动稳流装置等。
在电力系统中，饱和电抗器可用作无功功率补偿装置，限制操作过电压、减小线路的空载及轻载损耗，提高电力系统的输电能量、稳定性和电网可靠性。超大规模的电网容量越来越大，导致故障短路电流也急剧增加，需要在系统中设置短路故障电流控制器(简称SCFL)。SCFL有许多优点，受到国际电力工业界的重视，尤其是应用超导饱和电抗器将饱和电抗器的直流控制绕组做成高温超导绕组，限制短路电流称为超导型短路故障限流装置(简称SFCL)。
近年来，各先进国家对应用饱和电抗器的SFCL开展了前期研发工作，超导饱和电抗器技术在电力系统中的应用正处于起步阶段。
现在的无源无功补偿装置大体可分为两类：
(1)无功静态补偿装置：其中包括为提高用户功率因数而使用的电容器组以及为吸收越高输电线路充电和轻负荷时的过剩无功以降低工频过电压幅值而采用的并联电抗器等。动态无功补偿装置：其中包括可灵活调节无功出力的同步补偿机(调相机)以及近十多年出现的静止型动态无功补偿装置(SVC)
电力系统的无功补偿设备造型不但与具体的补偿要求有关，而且与电源布局、网络结构以及电器制造水平有密切关系，在电网发展的不同阶段有不同的选择。
在电网发展初期或长距离输电中使用调相机较多，因为调相机在系统电压下降时具有快速的过载能力，而开关投切的电容器、电抗器组不但没有过载能力，其容量反而随电压下降成平方关系降低。尽管调相机有上述优点，但因有其它缺点，一些发达国家总的趋势是不再积极发展调相机。在无功补偿设备构成中，开关投切电容器、电抗器组的比重占绝对优势。以日本为例，从1959年起便不再新装调相机，无功补偿设备主要是电容器。1967年调相机容量占无功 补偿设备容量的比例为7.5％，到1982年调相机的比例下降为1.1％。调相机逐渐被开关投切的电容器、电抗器组所取代。在日本，静止动态无功补偿装置主要用于冲击负荷。法国自1961年以后没有新增调相机，无功补偿主要是电容器。到80年代初，调相机占无功补偿容量的比例为8.1％。
在我国，80年代前许多远离负荷中心的水电站相继投运。220KV网处在发展阶段。为提高水电站的传输能力，支持受端电压，在中间或受端变电站大多选用调相机，或者在丰水期将受端汽轮发电机组改作调相运行。在无功补偿设备构成中，1979年调相机容量的比重为22％，电容器为78％；到1988年调相机比重下降到10％，电容器上升为88.5％，静止动态补偿器的比重不到2％。
综上所述，在调相机被逐步淘汰的同时，具有技术优越性的静止型动态无功补偿装置(SVC)并没有得到广泛的应用。主要原因之一就是其价格昂贵。因此对于我国乃至国外未来的电力系统而言，无功补偿设备的选型问题主要是一个技术经济问题。
借助直流控制的磁饱和型可控电抗器(简称可控电抗器)在国际、国内都没有得到足够的重视(除俄罗斯)和推广应用。其制造工艺简单、成本低廉，研究表明对于提高电网的输电能力、调节电网电压、补偿无功功率以及限制操作过电压，该类可控电抗器都具有无以伦比的应用潜力。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种磁阀式可控电抗器，该磁阀式可控电抗器为大功率可控饱和电抗器限流软起动装置，可应用于低压及高压交流电动机等多种场合。
本实用新型的技术方案是：
一种磁阀式可控电抗器，包括主铁芯，主铁芯由两个半铁芯组成，所述每个半铁芯中部设有一个阀口，将半铁芯分成上、下两段，每段上分别套设第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组，位于上部的第一绕组和第三绕组的上端部并接；位于下部的第二绕组和第四绕组的下端部并接；第一绕组下端的第一绕组端与第四绕组上端的第四绕组端连接；第三绕组下端的第三绕组端与第二绕组上端的第二绕组端连接；第一绕组、第二绕组、第三绕组和第四绕组上分别设有第一抽头、第二抽头、第三抽头和第四抽头，第一抽头与第二抽头间连接有第一可控硅；第三抽头和第四抽头间连接有第二可控硅；第一绕组端与第二绕组端间连接有二极管。
所述两个半铁芯为对称设置。
所述第一绕组与第二绕组的匝数相同。
所述第三绕组与第四绕组的匝数相同。
所述第一绕组端与第一抽头间的匝数占第一绕组匝数的10％至30％。优选为20％。
所述第二绕组端与第二抽头间的匝数占第一绕组匝数的10％至30％。优选为20％。
所述第三绕组端与第三抽头间的匝数占第一绕组匝数的10％至30％。优选为20％。
所述第四绕组端与第四抽头间的匝数占第一绕组匝数的10％至30％。优选为20％。所述第一可控硅与第二可控硅极性相反。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的磁阀式可控电抗器由于可做成任何电压等级，直接并入超高压电网，因此具有显著的技术、经济性。
本实用新型的磁阀式可控电抗器除了可限制工频过电压外，还能大幅度地限制因线路开关操作而产生的操作过电压，从而可望取代现有的限压装置(如合闸并联电阻等。磁阀式可控电抗器可用以保持母线电压。由于它有快速的动态响应能力(调节时间小于0.3S)可以在系统受到某种大的干扰(发生短路事故、切机、拉开线路、投入重载线路等)时，自动保持甚至提高端点电压，这就大大有利于系统的稳定运行。磁阀式可控电抗器由于能快速补偿无功、稳定电压，因此它是抑制系统功率振荡的有效设备。
磁阀式可控电抗器的调节时间可以大大缩短响应速度。从而为可控电抗器在抑制电压闪变方面的应用打下良好的基础。磁阀式可控电抗器配合电容器组可以大大提高用电企业的功率因数，从而用户交纳电费可免受罚，甚至转为受奖。磁阀式可控电抗器可用来消除负荷的不平衡运行给电网带来的影响，从而使不平衡负荷处的供电电压平衡化，应用磁阀式可控电抗器原理制作的可调消弧线圈具有可靠性高、响应速度快、谐波小等一系列优点，可快速准确补偿单相接地电流提高供电可靠性
单相磁阀式可控电抗器接入三相整流电路的零序回路中，根据负荷变化而自动调节，可使系统功率因数接近1.0，高次谐波分量大大减小。磁阀式可控电抗器能直接接在超高压线路侧(开关在内)，同时发挥同步补偿机和并联电抗器的作用。
附图说明
图1是本实用新型的电原理图。
图2是本实用新型的结构示意图。
图中：1、第一绕组，10、第一抽头，11、第一绕组端，2、第二绕组，20、第二抽头，21、第二绕组端，3、第三绕组，30、第三抽头，31、第三绕组端，4、第四绕组，40、第四抽头，41、第四绕组端，5、第一可控硅，6、第二可控硅，7、二极管，8、线圈，9、铁芯，10、夹件。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
如图1，一种磁阀式可控电抗器，包括主铁芯，主铁芯由两个半铁芯组成，每个半铁芯中部设有一个阀口，将半铁芯分成上、下两段，每段上分别套设第一绕组1、第二绕组2、第三绕组3和第四绕组4，位于上部的第一绕组1和第三绕组3的上端部并接；位于下部的第二绕组2和第四绕组4的下端部并接；第一绕组1下端的第一绕组端11与第四绕组4上端的第四绕组端41连接；第三绕组3下端的第三绕组端31与第二绕组2上端的第二绕组端21连接；第一绕组1、第二绕组2、第三绕组3和第四绕组4上分别设有第一抽头10、第二抽头20、第三抽头30和第四抽头40，第一抽头10与第二抽头20间连接有第一可控硅5；第三抽头30和第四抽头40间连接有第二可控硅6；第一绕组端11与第二绕组端21间连接有二极管7。第一可控硅5与第二可控硅6极性相反。
两个半铁芯为对称设置。
第一绕组1与第二绕组2的匝数相同。
第三绕组3与第四绕组4的匝数相同。
第一绕组端11与第一抽头10间的匝数占第一绕组1匝数的20％。
第二绕组端21与第二抽头20间的匝数占第一绕组1匝数的20％。
第三绕组端31与第三抽头30间的匝数占第一绕组1匝数的20％。
第四绕组端41与第四抽头40间的匝数占第一绕组1匝数的20％。
如图2，线圈8饶设在铁芯9上，铁芯9由夹件10固定，共有六组铁芯，共同构成三相的磁阀式可控可控电抗器。
本磁阀式可控可控电抗器原理为：
磁阀式可控电抗器的主铁芯分裂为两个半铁芯，不同的是每一个半铁芯都具有一个阀口。两个半铁芯柱上分别对称地绕有两个匝数为1/2的绕组，半铁芯柱的线圈总匝数为总匝数；每一半铁芯柱的上下两绕组各有一抽头，抽头之间接可控硅；不同铁芯的上下两个绕组交叉连接后，并联至电网是源，二极管横跨在交叉端点。
可控硅不导通时，由绕组结构的对称性知可控电抗器与空载变压器无异。当电源在不同的周期下，分别导通可控硅，形成脉动直流，当改变可控硅导通角时，则改变激磁电流的大小，从而改变了阀口的饱和度，可以平滑的调节电抗器的容量。
Claims (9)
1.一种磁阀式可控电抗器，包括主铁芯，主铁芯由两个半铁芯组成，其特征是所述每个半铁芯中部设有一个阀口，将半铁芯分成上、下两段，每段上分别套设第一绕组(1)、第二绕组(2)、第三绕组(3)和第四绕组(4)，位于上部的第一绕组(1)和第三绕组(3)的上端部并接；位于下部的第二绕组(2)和第四绕组(4)的下端部并接；第一绕组(1)下端的第一绕组端(11)与第四绕组(4)上端的第四绕组端(41)连接；第三绕组(3)下端的第三绕组端(31)与第二绕组(2)上端的第二绕组端(21)连接；第一绕组(1)、第二绕组(2)、第三绕组(3)和第四绕组(4)上分别设有第一抽头(10)、第二抽头(20)、第三抽头(30)和第四抽头(40)，第一抽头(10)与第二抽头(20)间连接有第一可控硅(5)；第三抽头(30)和第四抽头(40)间连接有第二可控硅(6)；第一绕组端(11)与第二绕组端(21)间连接有二极管(7)。
2.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述两个半铁芯为对称设置。
3.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述第一绕组(1)与第二绕组(2)的匝数相同。
4.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述第三绕组(3)与第四绕组(4)的匝数相同。
5.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述第一绕组端(11)与第一抽头(10)间的匝数占第一绕组(1)匝数的10％至30％。
6.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述第二绕组端(21)与第二抽头(20)间的匝数占第一绕组(1)匝数的10％至30％。
7.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述第三绕组端(31)与第三抽头(30)间的匝数占第一绕组(1)匝数的10％至30％。
8.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述第四绕组端(41)与第四抽头(40)间的匝数占第一绕组(1)匝数的10％至30％。
9.根据权利要求1所述的磁阀式可控电抗器，其特征是所述第一可控硅(5)与第二可控硅(6)极性相反。
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