新型正交磁化直流助磁可調電抗器制造技術

本發明專利技術涉及一種新型的正交磁化可調電抗器，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；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。本發明專利技術解決了現有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。本發明專利技術所述電抗器具有結構簡單、便于制造，工作中僅直流控制單元鐵心處于飽和狀態，其余鐵心中磁密低，損耗小，諧波含量減小。直流控制單元僅占電抗器鐵心中一個鐵心段位置，其鐵心和繞組體積小，控制單元與電抗器交流繞組之間不需要絕緣處理，大大降低了成本，適于低壓、高壓、超高壓電網中應用。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電抗器，特別是涉及一種直流助磁可調電抗器。
技術介紹
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I是鐵心電抗器的結構原理圖，其中I-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Al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2Ε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力口。橫向磁化的電抗器結構復雜難以制造。
技術實現思路
本專利技術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。本專利技術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，本專利技術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。其中，所述的直流控制單元包括直流控制鐵心和直流控制繞組。其中，所述直流控制鐵心包括直流控制鐵軛和直流控制鐵心柱，所述直流控制繞組繞制在直流控制鐵心柱上；所述直流控制鐵心柱與電抗器鐵心柱垂直或平行設置。作為優選，所述直流控制單元的橫向寬度不超過所述電抗器鐵心柱的寬度。如此設計，可以使直流繞組與交流繞組之間的絕緣不需要特殊處理。作為優選，所述直流控制單元，可根據控制特性要求設置至少一個氣隙墊塊。為了直流控制單元安裝以及接線方便，所述直流控制繞組最好設在所述電抗器鐵心柱的上或/和下端。作為優選，在所述電抗器鐵心段與電抗器鐵軛之間、或所述電抗器鐵心段之間、或所述電抗器鐵心段與直流控制單元之間設有氣隙墊塊。應說明的是，本專利技術所述的正交磁化是指直流控制單元既產生與交流工作繞組的縱向磁通方向相同的縱向磁化,也產生與交流工作繞組的縱向磁通方向垂直的橫向磁化，即產生正交直流磁通。本專利技術由于采用上述結構，將電抗器鐵心柱中的至少一個鐵心段的位置置換為一個直流控制單元，直流控制單元既能對交流工作繞組產生縱向磁化，即直流控制繞組的磁通與所述電抗器交流工作繞組的磁通方向均沿主鐵心柱的縱向；也可以產生橫向磁化，即直流磁通垂直于交流磁通；即形成本專利技術所述的正交磁化。因而，可以通過改變直流控制繞組中的電流大小來改變電抗器鐵心中的磁飽和程度，進而達到控制電抗的目的。最重要的是，本專利技術所述的新型正交磁化直流助磁可調電抗器與現有的直流助磁可調電抗器相比具有如下優點I.本專利技術所述的新型正交磁化直流助磁可調電抗器是在傳統的電抗器的結構基礎上，僅僅將電抗器的一個或幾個鐵心段置換為直流控制單元，也就是本專利技術將直流控制單元設計為一個鐵心段的外形，減少了現有的橫向磁化直流可調電抗器的結構復雜、繞線復雜的問題。2.本專利技術所述的電抗器，將直流控制單元直接設在電抗器交流繞組的鐵心柱內，其結構與傳統鐵心電抗器無異，控制單元的鐵心和繞組體積小，整體結構簡單，易于加工，其直流繞組匝長減小，可節約導線材料。3.本專利技術所述的直流控制單元的磁路短，控制電流小，控制功率低。4.本專利技術所述的電抗器，對于三相可調電抗器的制造也十分容易，與傳統的三相電抗器的結構相同，與現有直流自助磁可調電抗器相比不需要采用三個單電抗器或采用三 相六柱等結構。5.本專利技術所述的電抗器，由于工作中僅直流控制單元鐵心處于飽和狀態，其余鐵心中磁密數低，從而減小損耗，降低可調電抗器的諧波成份。6.本專利技術所述的電抗器的三相工作繞組接成三角形時，三次諧波不可能進入電網，高次諧波在全部范圍內不超過3 %。7.本專利技術所述的直流控制單元置于接地鐵心段內，用于高壓系統也不存在絕緣的問題。通過在直流控制單元的鐵心柱中放置一定大小的氣隙墊塊，可以調整外加控制電流的大小，適應使用現場的條件，氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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。

【技術特征摘要】
2011.07.28 CN 201110213839.X1.一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。2.根據權利要求I所述的新型正交磁化直流助磁可調電抗器，其特征在于所述的直流控制單元包括直流控制鐵心和直流控制繞組。3.根據權利要求2所述的新型正交磁化直流助磁可調電抗器，其特征在于所述直流控制鐵心包括直流控制鐵軛和直流控制鐵心柱，所述直流控制繞組繞制在直流控制鐵心柱上；所述直流控制鐵心柱與電抗器鐵心柱垂直或平行設置。4.根據權利要求1-3其中任一項所述的正交磁化型可調電抗器，其特征在于所述直流控制單元的橫向寬度不超過所述電抗器鐵心柱的寬度。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：發明
國別省市：