[發(fā)明專利]多級正交磁飽和式可控電抗器

有效

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• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103077804A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 梅剛;康文斌;彭慶華;張波;查志鵬
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: H01F21/08
• 分類號: H01F21/08;H01F27/24;H02J3/18
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發(fā)明涉及一種電抗器，是一種用于輸電、供電和配電系統(tǒng)中的多級正交磁飽和式可控電抗器。

背景技術

可控電抗器作為電力系統(tǒng)中不可替代的重要設備，在補償容性無功、限制過電壓、改善電能質量、降低線路有功損耗等方面發(fā)揮著巨大的作用。可控電抗器種類繁多，其中，基于直流磁飽和控制原理的磁控電抗器在可控電抗器中占有相當重要的位置，它們具有可靠性高、控制容量小、電抗值連續(xù)可調等優(yōu)勢，但也存在著響應速度慢、諧波含量大的問題。

中國實用新型專利95223137.9“磁閥式可控電抗器”由外部鐵心柱、分裂鐵心柱、繞組、二極管、可控硅及觸發(fā)控制裝置組成，每相有四個繞組，套在雙鐵心柱上，每個鐵心柱的兩線圈分別與同相的另一鐵心柱的線圈交叉連接，每柱鐵心有一小截面段，起到磁閥的作用，通過抽頭自耦接線提供內部電源，并經兩個反向連接的可控硅在雙鐵心柱內產生直流磁通，控制可控硅的觸發(fā)角可以改變鐵心的磁飽和度，從而平滑調節(jié)電抗器的容量。其不足之處在于結構復雜，成本高，控制系統(tǒng)復雜，諧波特性差，響應速度慢。

中國發(fā)明專利200810011902.X“一種自身取能的快速響應可控電抗器”是一種用于高壓電力系統(tǒng)的直流磁控電抗器，其主體部分線圈具有網側繞組、控制繞組和第三繞組，第三繞組兩端并聯(lián)快速開關，該快速開關的開/閉狀態(tài)由可控電抗器中控制單元的指令信號控制。該發(fā)明采用附加第三繞組的結構形式，通過用快速開關短接第三繞組的方式來滿足可控電抗器在故障狀態(tài)下的快速響應要求，屬于該容量下的應急控制，在電抗器其他容量的調節(jié)過程中，響應速度仍然很慢，諧波大的問題依然存在。

有鑒于此，本發(fā)明提供用于輸電、供電和配電系統(tǒng)中的多級正交磁飽和式可控電抗器，以滿足工業(yè)應用需要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是：針對上述設計的不足，本發(fā)明要解決的問題是提供一種調節(jié)范圍大、諧波特性好、能快速響應的多級正交磁飽和式可控電抗器。

本發(fā)明采用的技術方案是：一種多級正交磁飽和式可控電抗器，其主體結構由上鐵軛、下鐵軛、導磁芯柱、旁軛、工作繞組組成，工作繞組套裝在導磁芯柱上，其特征在于：所述導磁芯柱由多個正交磁控鐵芯餅和不可控鐵芯餅交錯排列疊壓組成；所述正交磁控鐵芯餅由磁控鐵芯和繞制在鐵芯上的控制繞組構成，勵磁電流流過控制繞組，在正交磁控鐵芯餅內產生控制磁通，其方向和電抗器的交流主磁通的方向呈90度正交；所述不可控鐵芯餅始終處于不飽和狀態(tài)，正交磁控鐵芯餅的磁飽和程度由勵磁電流的大小控制。

如上所述的多級正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅截面面積與不可控鐵芯餅截面面積相等或不相等，正交磁控鐵芯餅截面形狀為圓環(huán)形、口字形、日字形或其他任意形狀。

如上所述的多級正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅的組成除了包括磁控鐵芯、繞在磁控鐵芯上的控制繞組外，還包括相應的保護墊塊，所述保護墊塊由抗壓非磁性材料制成，其厚度以保護控制繞組不受擠壓并盡可能薄，大小形狀不限。

如上所述的多級正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述正交磁控鐵芯餅具有三種工作狀態(tài)：1.深度磁飽和狀態(tài)，其特性接近于氣隙，不會產生諧波；2.無勵磁狀態(tài)，對主磁通無任何影響，也不會產生諧波；3.“半飽和”連續(xù)調節(jié)狀態(tài)，工作在這種狀態(tài)下，電抗器會有諧波產生，但只要控制處于“半飽和”連續(xù)調節(jié)狀態(tài)的可控鐵芯餅的數(shù)量，就能夠有效抑制諧波。

如上所述的多級正交磁飽和式可控電抗器，其特征在于，所述可控電抗器采用如下控制方法：在具有多個正交磁控鐵芯餅的導磁芯柱里只選擇一個正交磁控鐵芯餅，使其工作在“半飽和”連續(xù)調節(jié)狀態(tài)，而其余的正交磁控鐵芯餅則根據(jù)電抗器容量調節(jié)的需要，迅速調至深度磁飽和狀態(tài)或無勵磁狀態(tài)，即能實現(xiàn)可控電抗器的無級平滑調節(jié)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1）諧波含量小。電抗器絕大部分容量調節(jié)通過導磁芯柱上正交磁控鐵芯餅的深度飽和控制和無勵磁控制來實現(xiàn)，這兩種狀態(tài)在理論上都不產生諧波，從而克服了直流磁控電抗器諧波大的固有缺點。

2）響應速度快，勵磁容量小。采用正交磁化的方法，避免控制繞組與工作繞組之間的磁耦合作用，減小兩者之間的能量交換，實現(xiàn)正交磁控段鐵芯的快速飽和，從而達到很高的響應速度，它所需要的控制容量也較小。

3）與普通磁控電抗器相比，每相可以節(jié)省一柱鐵芯，而且交流工作主磁路中（非磁控部分）無直流控制磁通，截面積可以減小，節(jié)省了材料成本，體積和重量也減小了，其材料用量與鐵芯固定電抗器相當。