[發明專利]帶激磁可調的交流并聯電抗器原理和物理參數探析

在審

• 申請號: 202110053032.8
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN113162059A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 聶恒偉
• 申請（專利權）人: 聶恒偉;聶筱林
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明采用電抗器本體線圈的鐵芯套裝激磁調節線圈，采用繞組同名端相同，電流相位相同或相反的方式，從物理量關系上揭示了改變電抗器本體線圈電感值來改變電抗器運行容量；

當U2＞U1時，I₁”電流流向W₁激磁調節線圈，有磁勢平衡表達式為：I₁”W₁+I₀”W₀＝I₀W₀，從電路上看I₁”和I₁(I₀”)向量相位相同，B₀和U1值視為不變，當調節U2數值越大，I₁”越大則I₁(I₀”)值越小，電抗器電感量L₀”＝Ψ₀/I₁變大，其中Ψ₀＝B₀*S*W₀，則其阻抗JωL₀”增加，從線路元件參數看，電抗容量減少為U₀²/JωL₀”，從而達到調低電抗器運行容量的目的。

當U2＜U1時，I₁’流出激磁調節線圈，相位與I₀相位相反，-I₁’W₁+I₀’W₀＝I₀W₀為該狀態下的磁勢平衡表達式，調節U2數值越小，則從電路上看，I₁’越大，則I₁(I₀’)數值越大，電抗器電感量L₀’＝Ψ₀/I₁變小，則阻抗JωL₀’減少。從電網線路原件參數看，電抗容量增加為U₀²/JωL₀’，從而達到調高電抗器運行容量的目的。

2.首次提出了在激磁調節線圈與電抗器本體線圈同名端位置一致、電抗器所在電網電壓U₀不變、激磁調節線圈W₁和本體線圈匝數W₀分別不變的情況下，基于可調電抗器本體線圈在不同電抗無功容量下的電氣回路分析入手，從工程角度上忽略線圈漏磁阻抗電壓(X_自感和X_互感)的微小影響下，有I₀W₀磁勢平衡等式與磁通量Ψ₀數值固定的特性。由此建立了電抗器電氣回路和結構參數的設計過程中簡化溝通作用。在激磁調節線圈電流的激勵作用下，完成對可調電抗器各種物理量的數學公式的推導，完全符合能量守恒基本原則；

對于可調電抗器本體線圈電氣回路，當可調電抗器在額定運行容量時，有等式：U₀＝I₁X_自感+W₀dΨ₀/dt；當可調電抗器增大運行容量時，有等式：U₀＝I₁(X_自感-X_互感)+W₀dΨ₀’/dt；當可調電抗器降低運行容量時，有如下等式：U₀＝I₁(X_自感+X_互感)+W₀dΨ₀”/dt；

X_自感和X_互感是可調電抗器線圈結構參數，為固定值。可按線圈漏磁阻抗設計原則求解，I₁是可調電抗器容量下的從電網吸收的通過本體線圈的可變電流值。通常I₁(X_自感+X_互感)是10-15％U₀，通常I₁X_自感是6-9％U₀，通常I₁(X_自感-X_互感)是2-3％U₀，因此從工程上可忽略線圈漏磁阻抗電壓的影響，假定U₀＝W₀dΨ₀/dt，由于W₀為固定值和電網電壓U₀不變，因此磁通鏈W₀Ψ₀不變。即W₀Ψ₀＝L₀·I₀在可調電抗器三種運行容量狀態(等于、大于和小于額定電抗容量)上，從工程設計和運行參數求解角度來看，可理解為磁通鏈不變。

即本體線圈電感L₀與激磁電流I₀的乘積為固定值，并運用有物理關系式：Ψ₀＝Ψ₀’＝Ψ₀”，即L₀·I₀＝L₀’·I₀’＝L₀”·I₀”；但L和I物理量在激磁調節線圈電流I₁’(I₁”)的變化下而改變，從而使得可調電抗器的本體線圈電感L值的得到控制；

在可調電抗器運行容量大于額定容量時，發現有物理關系式：即可調并聯電抗器運行的電抗容量減去額定容量等于激磁調節線圈通過輔助變壓器向線路2輸出的電抗容量；I₁’流向輔助變壓器二次側電壓同名端。

在可調并聯電抗器運行容量小于額定容量時，發現有物理關系式：即可調并聯電抗器運行的電抗容量加激磁調節線圈通過輔助變壓器從線路2吸收的電抗容量之和等于電抗器額定容量；I₁”流向激磁調節線圈同名端。