專利名稱：磁閥式可控電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是高壓和超高壓電網(wǎng)中補(bǔ)償線路容性無功的一種新型電氣設(shè)備。
當(dāng)輸電線路中傳輸輕負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)中將剩余大量的容性無功，電容效應(yīng)使得線路末端電壓顯著升高，影響用戶電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和降低總體的輸電效率。但是目前高壓電網(wǎng)中缺乏專用的感性補(bǔ)償裝置，只在個(gè)別的10kV變電所中采用了空芯電抗器，并在個(gè)別的樞紐變電所中設(shè)置了靜補(bǔ)裝置，后者占地多，控制復(fù)雜和價(jià)格高昂而不能廣泛采用。在我國330～500kV的超高壓線路中，則普遍設(shè)置了常規(guī)的超高壓電抗器，或在主變的第三繞組側(cè)加裝35kV級的補(bǔ)償電抗器。
除靜補(bǔ)外，上述電抗器的容量都是不可調(diào)的。我國很多電網(wǎng)的水電比重很大，一晝夜之間的潮流變動(dòng)激烈，這些電抗器不得不在線路傳輸小功率時(shí)投入和傳輸大功率時(shí)加以部分或全部切除，因而需要設(shè)置多臺(tái)電抗器和專門的開關(guān)設(shè)備以及進(jìn)行頻繁的分組操作。為了抑制操作過電壓的需要，我國的超高壓電抗器甚至長期投入而不予切除。所有這些將會(huì)顯著增加設(shè)備投資或者降低電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。
本實(shí)用新型就是針對上述情況，以容量可調(diào)、降低成本、適用性強(qiáng)為目標(biāo)，以分裂鐵芯柱及其繞組連接方式和相應(yīng)的觸發(fā)控制電路相匹配為手段而研制的一種磁閥式可控電抗器。
本實(shí)用新型由外部鐵芯柱、分裂鐵芯柱、繞組、二極管、可控硅及其觸發(fā)控制電路所組成。分裂鐵芯柱為兩個(gè)并列的鐵芯柱，每柱中間部分各有一個(gè)磁閥鐵芯段將其分為上、下兩段，每段上各套有一個(gè)繞組，上段的上部兩個(gè)繞組端和下段的下部兩個(gè)繞組端分別并接在一起，上段的下部兩個(gè)繞組端和下段的上部兩個(gè)繞組端則交叉串聯(lián)連接，每柱上繞組的下部和下繞組的上部均設(shè)有分接頭，每柱上、下兩個(gè)分接頭間接有可控硅，且兩柱上的可控硅的極性相反，兩個(gè)可控硅的門極上接有供其輪流導(dǎo)通的觸發(fā)角可調(diào)的觸發(fā)脈沖控制電路，中間交叉連接點(diǎn)的兩端之間接有一個(gè)二極管。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
附

圖1和附圖2分別為一相磁閥式電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖和簡化接線圖。主鐵芯的一側(cè)立柱一分為二，每柱中間有一個(gè)小截面(約為主截面的三分之一)的鐵芯段，當(dāng)鏈過的磁通不大時(shí)，小截面不飽和，磁通順利通過整個(gè)鐵芯，當(dāng)磁通增大至某一數(shù)值后，小截面段飽和，磁阻增大，阻止磁通繼續(xù)增大，因而小截面段起到了磁閥作用。在雙鐵芯柱上，套上四個(gè)繞組，并在中間進(jìn)行交叉串聯(lián)連接，同時(shí)在中部引出四個(gè)抽頭，匝數(shù)比
為5％左右；每柱兩側(cè)的抽頭之間接入反向連接的可控硅KP1和KP2，二極管D橫跨在交叉端點(diǎn)，m、n為電抗器的兩個(gè)接線端。
當(dāng)外加電壓e(t)為正極性時(shí)，如圖3，四個(gè)抽頭電壓
亦為正極性，今使KP1觸發(fā)動(dòng)作，上、下繞組內(nèi)分別產(chǎn)生直流電流i1和i2，它們對右鐵芯柱去磁和左鐵芯柱增磁，使得后者發(fā)生飽和而降低總的電感值(增大容量)。當(dāng)e(t)和相應(yīng)的
為負(fù)極性時(shí)，觸發(fā)KP2使之導(dǎo)通，電流回路如圖4所示，其方向與i1和i2相同，這使右鐵芯柱增磁和左鐵芯柱去磁，相應(yīng)的電感同樣降低。這樣，KP1和KP2的輪流導(dǎo)通起到了全波整流作用，改變它們的觸發(fā)導(dǎo)通角以改變i1～i4的大小，可以改變鐵芯的磁飽和度，從而平滑地調(diào)節(jié)電抗器的容量。二極管D的功能是提供續(xù)流通道，有利于KP1和KP2關(guān)斷和提高整流效率。
可以看出，在所有情況下，所產(chǎn)生的直流控制磁通在兩個(gè)半鐵芯柱內(nèi)自我團(tuán)合，而不向外流出；此外，電抗器的控制繞組與工作繞組合二為一，呈自耦形式，使得總體結(jié)構(gòu)大為簡化和有利于減小電能損耗。
作為一個(gè)自動(dòng)調(diào)壓用的實(shí)施例子，圖5中列出了控制裝置的原理框圖，具體過程為經(jīng)電壓互感器Tu由電網(wǎng)電壓u取得信號，經(jīng)整流與參考電壓Ur比較后得到直流偏差電壓Δu，再經(jīng)有源濾波濾除高頻成份，通過PID校正電路(串聯(lián)校正)處理送至放大電路進(jìn)行放大和限幅(限幅的目的在于避免丟失脈沖造成失控)，放大的直流偏差信號同取自電網(wǎng)的交流同步信號進(jìn)行調(diào)制，以便產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)觸發(fā)脈沖。
自動(dòng)調(diào)壓控制裝置的原理接線總圖如圖6所示，其中I為測量比較及有源濾波，II為PID校正電路，III為放大限幅電路，IV為同步、移相及脈沖形成電路。圖7為驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電路，這里信號經(jīng)放大后通過脈沖變壓器MB加至兩個(gè)可控硅的門極上；由于可控硅處于高電位，而控制電路處于低電位，故需采用脈沖變壓器來完成隔離任務(wù)。
根據(jù)本實(shí)用新型制成的磁閥式可控電抗器，可根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化或者傳輸功率的大小自動(dòng)平滑地調(diào)節(jié)自身的容量，以使電網(wǎng)達(dá)到最佳的感性補(bǔ)償，可在各級電壓的電網(wǎng)中普通采用。如在為數(shù)極廣的0.4～10kV電網(wǎng)中與余弦電容器相并聯(lián)運(yùn)行，則平滑地調(diào)節(jié)電抗器的容量也就等于平滑地切合電容器，而在過補(bǔ)償時(shí)則相當(dāng)于切除電容器和提供感性功率，不僅完全替代了原有進(jìn)行分組切合的各臺(tái)開關(guān)，而且達(dá)到了從容性到感性的無級調(diào)節(jié)的目的。
本電抗器具有結(jié)構(gòu)簡單、占地小、成本低、適用性強(qiáng)等顯著特點(diǎn)。
附圖1為一相磁閥式可控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為一相磁閥式可控電抗器的簡化接線圖。附圖3為外加電壓e(t)為正極性時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。附圖4為外加電壓e(t)為負(fù)極性時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。附圖5為磁閥式可控電抗器的原理框圖。附圖6為磁閥式可控電抗器的原理接線總圖。
權(quán)利要求1.一種用于高壓電網(wǎng)中補(bǔ)償容性無功的磁閥式可控電抗器，由外部鐵芯柱、分裂鐵芯柱、繞組、二極管、可控硅及其觸發(fā)控制電路所組成，其特征在于所述分裂鐵芯柱為兩個(gè)并列的鐵芯柱，每柱中間部分各有一個(gè)磁閥鐵芯段將其分為上、下兩段，外部套有四個(gè)繞組，上段的上部兩個(gè)繞組端和下段的下部兩個(gè)繞組端分別并接在一起，上段的下部兩個(gè)繞組端和下段的上部兩個(gè)繞組端則交叉串聯(lián)連接；每柱上繞組的下部和下繞組的上部均設(shè)有分接頭，每柱上、下兩個(gè)分接頭間接有可控硅，且兩柱上的可控硅的極性相反，兩個(gè)可控硅的門極上接有供其輪流導(dǎo)通的觸發(fā)角可調(diào)的觸發(fā)脈沖控制電路；中間交叉連接點(diǎn)的兩端之間接有一個(gè)二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁閥式可控電抗器，其特征在于所述磁閥鐵芯段的截面積相當(dāng)于鐵芯截面積的三分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的磁閥式可控電抗器，其特征在于所述繞組中部分接頭的匝數(shù)為總匝數(shù)的5％。
專利摘要高壓電網(wǎng)中目前尚無專用的并聯(lián)電抗器；靜補(bǔ)裝置十分昂貴，只在個(gè)別樞紐變電所中采用，超高壓電網(wǎng)中并聯(lián)電抗器的容量則是不可調(diào)的。本裝置是一種新型的磁閥式可控電抗器，每相有四個(gè)繞組，套在雙鐵芯柱上，每柱鐵芯有一小截面段，起到磁閥作用，通過抽頭自耦接線提供內(nèi)部電源，并經(jīng)兩個(gè)反向連接的可控硅在雙鐵芯柱內(nèi)產(chǎn)生直流磁通，控制可控硅的觸發(fā)角可以改變鐵芯的磁飽和度，從而平滑調(diào)節(jié)電抗器的容量，可在各級電壓的電網(wǎng)中采用。
文檔編號H02J3/18GK2263411SQ9522313
公開日1997年9月24日 申請日期1995年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月19日
發(fā)明者陳維賢, 陳柏超, 尹忠東, 劉虹, 魯鐵成 申請人:武漢水利電力大學(xué)