[實用新型]新型正交磁化直流助磁可調電抗器

有效

• 申請號: 201120486422.6
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN202332551U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 譚勇;李淑芹;宗寶峰
• 申請（專利權）人: 新華都特種電氣股份有限公司
• 主分類號: H01F29/14
• 分類號: H01F29/14;H02P13/12
• 代理公司: 北京瑞成興業知識產權代理事務所(普通合伙) 11288
• 代理人: 李慧

技術領域

本實用新型涉及一種電抗器，特別是涉及一種直流助磁可調電抗器。

背景技術

電抗器是一種被廣泛應用的電感器件，傳統結構有空芯和鐵心兩種。圖1是鐵心電抗器的結構原理圖，其中1-鐵軛；21-芯柱鐵心段；3-交流工作繞組；4-氣隙墊塊。該傳統電抗器在額定電流下的電感是固定的，如需調節電感只有兩個途徑，一是改變匝數，調節是有級的，二是改變氣隙大小，要連續調節氣隙，需要有精密的機械傳動裝置，響應慢，噪聲大。

為提高電力系統運行性能和可靠性，對電感連續可調的電抗器需求日益增加，為此我國已經把新型可調電抗器的研究列入“九五”科技攻關項目。在現有各種類型可調電抗器中，占多數的是直流助磁可調電抗器，它是通過外加直流助磁來改變鐵心的磁飽和程度，即改變鐵心的磁阻(或磁導)來改變電感。

按照電抗器鐵心中直流(控制)磁場和交流(工作)磁場在空間方向上的關系，現有直流助磁可調電抗器分為縱向磁化和橫向磁化二種類型的可調電抗器。

縱向磁化可調電抗器中，直流(控制)和交流(工作)繞組軸線在空間方向上是重合的，二者產生的磁通的方向也都沿芯柱的縱向軸線。以單相四柱為例，其結構原理圖示于圖2A、圖2B和圖2C。圖2A、圖2B都是直流它助磁可調電抗器。其中：20-主鐵心；3-交流工作繞組；53-直流控制繞組，6-旁軛。它助磁可調電抗器有單獨的直流控制繞組53，它和交流工作繞組3間沒有電氣連接，只有磁的耦合，而二者的區別就在于前者(圖2A)由外接直流電源U＝提供直流控制電流；而后者(圖2B)由直流控制繞組53自身通過二個晶閘管T在一個工頻周期內輪流導通形成直流控制電流，D是續流二極管。圖2C是直流自助磁可調電抗器，它將直流和交流工作繞組合二為一，由交流工作繞組3自身通過晶閘管T輪流導通產生可控的直流電流。可調電抗器由兩個等截面的主鐵心20和為使電抗器的電流正負半波對稱的二個旁軛6組成，交流控制磁通Φ～通過軛部形成回路，直流控制磁通Φ＝通過二個主鐵心20閉合，為使主鐵心20易飽和，主鐵心柱20的截面小于旁軛6截面。也可在主鐵心20芯柱中增加一段或二段小截面段A1、A2，如圖2D所示。小截面A1段猶如磁路的閥門，在調節范圍內，大面積鐵心段的工作狀態始終處于磁路未飽和線性區，而小面積段處于逐漸飽和的曲線區，當小截面段完全飽和時，磁阻很大，猶如磁閥門關閉；反之當小截面段處于未飽和線性區，磁阻十分小，磁力線幾乎完全從中通過，猶如磁閥門打開，故這種有小截面的可調電抗器又稱為磁閥式可控電抗器。此外，當我們將四柱可調電抗器中二個旁軛合在一起時就成為三柱結構的可調電抗器，取消旁軛，就成為二柱可調電抗器。從圖2A-2C圖中可以看出直流(控制)和交流(工作)繞組產生的磁通Φ＝、Φ～的方向都是沿芯柱的縱向，故稱為縱向磁化可調電抗器。

橫向磁化的可調電抗器尚處在研究階段，其中一種試驗樣品如圖2E所示，直流(控制)繞組和交流(工作)繞組軸線在空間方向上是垂直的，二者產生的磁通相互垂直，交流控制磁通Φ～沿鐵心縱向，則直流控制磁通Φ＝沿鐵心橫向流通。改變直流(控制)電流，即可改變鐵心的飽和程度，調節電感。

以上各種可調電抗器均與傳統的鐵心電抗器相去甚遠，結構復雜，芯柱和繞組數量多，尤其是三相可調電抗器芯柱數量多達六柱。在縱向磁化的電抗器中，交流高壓和直流低壓繞組套在同一芯柱上，為保證絕緣可靠增加了尺寸和重量。而自助磁電抗器中，雖然將交流和直流繞組有機地結合在一起，無需外加勵磁，結構簡化，損耗降低，但用于高壓電網對晶閘管，續流二極管均處在高壓電路中控制、隔離和元件保護等變得復雜，成本增加。在以上直流助磁電抗器中，為調節電感，鐵心飽和程度逐漸增加，損耗和諧波含量也隨之增加。橫向磁化的電抗器結構復雜難以制造。

發明內容

本實用新型的目的在于解決現有的直流助磁式可調電抗器結構復雜，繞組和芯柱數量多，制造困難的問題，以及減少現有的直流助磁式可控電抗器諧波大的問題。

本實用新型的另一個目的是解決現有的直流助磁式可調電抗器中直流繞組與交流繞組之間需要額外的絕緣處理的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種新型正交磁化直流助磁可調電抗器，其包括電抗器鐵心，繞制在所述電抗器鐵心柱上的電抗器交流工作繞組，以及直流控制單元；其特征在于：所述電抗器鐵心柱包括至少一個鐵心段，在所述電抗器的每相鐵心柱中的至少一個鐵心段的位置置換為一直流控制單元；所述直流控制單元產生與該直流控制單元所在電抗器鐵心柱中的交流磁通方向同向和垂直的正交直流磁通。