[發(fā)明專利]一種新型的三相他勵式磁控電抗器

無效

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• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN104240899A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵龍;劉觀起;胡婷;林金嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)(保定)
• 主分類號: H01F21/00
• 分類號: H01F21/00;H01F27/24;H02J3/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)領(lǐng)域的三相他勵式磁控電抗器，在原先研究較多的單相自勵式磁控電抗器基礎(chǔ)上做了改進。

背景技術(shù)

按照電抗器工作特性分類，電抗器分為固定電抗器和可控電抗器。固定電抗器就是在工作過程中其電抗值始終保持不變的電抗器，而可控電抗器則是可以根據(jù)實際需要，利用鐵芯的飽和特性，通過改變直流勵磁來改變電抗值，調(diào)節(jié)輸出容量的電抗器。

可控電抗器是在磁放大器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，早在1916年美國人提出了磁放大器的概念，在二十世紀(jì)50年代，科技工作者把磁放大器的工作原理引入到電力系統(tǒng)無功自動控制中。1955年世界上第一臺可控電抗器在英國制造成功，額定容量為100MVA兒工作電壓為6.6kV～22kV，但是這臺電抗器調(diào)節(jié)速度很慢，有功損耗和材料消耗都很大，并沒有得到有效的推廣。

1986年，前蘇聯(lián)學(xué)者提出磁閥式可控電抗器的概念，借助控制回路的直流控制電流的激勵改變鐵芯的磁飽和度，從而達到平滑調(diào)節(jié)電抗的目的。在正常工作狀態(tài)下，只有鐵芯小截面積段(稱之為磁閥)處于飽和狀態(tài)，其余段鐵芯均處于未飽和線性狀態(tài)。通過改變磁閥段的鐵芯飽和程度來改變電抗器的容量，這種新型可控電抗器可以直接用于直到1150kV的任何電壓等級的電網(wǎng)作為連續(xù)可調(diào)的無功補償裝置，因而可以直接接于超高壓線路側(cè)，同時發(fā)揮同步補償機和并聯(lián)電抗器的作用。

目前可控電抗器的的應(yīng)用較為廣泛，比如將磁控電抗器用作消弧線圈，解決了單相接地故障后全補償與電網(wǎng)正常運行時的諧振過電壓之間的矛盾；在電動機定子回路中串接飽和電抗器的軟啟動方案，有效降低了電機起動時對電網(wǎng)的沖擊；在電氣化鐵路上或者小區(qū)供電箱變，以磁閥式可控電抗器代替飽和電抗器的靜止無功補償系統(tǒng)，可以有效的補償無功功率，提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是對磁控電抗器進行了改造。磁控電抗器是一種新型的無功補償設(shè)備，目前，應(yīng)用比較多的主要是單相自勵式的磁控電抗器。但是，由于自勵式磁控電抗器勵磁穩(wěn)定性不高，一旦電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，鐵心的直流勵磁電流將會受到很大影響，從而影響裝置的無功調(diào)節(jié)能力，所以本發(fā)明采用了他勵式的勵磁方式來提高勵磁的穩(wěn)定性。也就是說，本發(fā)明為磁控電抗器專門配備了一套勵磁裝置，通過對勵磁裝置進行控制，就能改變磁控電抗器中的直流電流值，進而改變磁控電抗器的容量，而且該直流電流值受外界電網(wǎng)狀態(tài)影響很小，可以說是提供了穩(wěn)定的直流勵磁。

另外，本發(fā)明所涉及的磁控電抗器的本體采用三相一體化結(jié)構(gòu)，不同于原先的單相結(jié)構(gòu)。該三相一體化結(jié)構(gòu)的磁控電抗器每相有2個工作鐵心，每個工作鐵心上均繞有交流主繞組和直流控制繞組，同相2個鐵心柱上的交流主繞組并聯(lián)后接至電網(wǎng)，三相繞組星形連接，中性點直接接地。三相控制繞組接成雙三角形，在三角形的頂點處引出直流控制端。磁控電抗器的主鐵心都為磁閥式結(jié)構(gòu)。由于采用了極限磁飽和技術(shù)，在整個設(shè)計容量范圍內(nèi)，大截面的鐵心段始終處于不飽和狀態(tài)，僅小截面段的鐵心飽和，而且飽和程度很高，因此可以大大減少電抗器諧波和有功損耗。

本發(fā)明所提出的三相他勵式磁控電抗器是將磁控電抗器的三相一體化結(jié)構(gòu)與他勵式的勵磁系統(tǒng)結(jié)合起來，提出的一種新型的磁控電抗器。

本發(fā)明將三個單相磁控電抗器整合成一個三相磁控電抗器。現(xiàn)有的單相磁控電抗器主要是單相三柱式和單相四柱式兩種，而本發(fā)明提出的三相磁控電抗器為三相六柱式，其作用在于減少了旁軛支路，減少了鐵芯材料的使用，進而減少了占地面積以及制造成本，因而更加經(jīng)濟實用，應(yīng)用前景更好。

本發(fā)明采用了他勵式的勵磁方式。相對于自勵式勵磁系統(tǒng)，他勵式勵磁系統(tǒng)采用了獨立的勵磁系統(tǒng)，原理簡單，穩(wěn)定性高，易于控制，而且高低壓完全隔離，晶閘管及其觸發(fā)電路處于低電位，不存在被擊穿的危險。另外他勵式磁控電抗器在電網(wǎng)發(fā)生故障時，鐵芯中的勵磁電流受到故障的影響大大減小，能夠保證在電網(wǎng)故障時對無功功率補償?shù)囊蟆?/p>

附圖說明

圖1為單相他勵式磁控電抗器結(jié)構(gòu)。

圖2為磁控電抗器的磁路圖。

圖3為三相他勵式磁控電抗器的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

根據(jù)電路原理，鐵心式電抗器的自感L為L＝μN²A/δ。其中，A為鐵心截面積；μ為鐵磁材料的磁導(dǎo)率；N為電抗器繞組的匝數(shù)；δ為磁路的氣隙長度。由上式可知，電抗器電感值與鐵磁材料的磁導(dǎo)率、繞組匝數(shù)的平方以及鐵心截面積成正比，與磁路的氣隙長度成反比。改變鐵心的磁導(dǎo)率μ，即改變電感值L，從而平滑調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功。