一種多抽頭復合勵磁型可控電抗器制造技術

本發明專利技術公開了一種多抽頭復合勵磁型可控電抗器，包括：上軛、下軛以及設于上下軛間的n對鐵芯，鐵芯上繞有上下兩套繞組，每對鐵芯包括鐵芯X和鐵芯Y，鐵芯X上的繞組與鐵芯Y上的繞組通過一套可控組件連接；鐵芯X的上繞組具有兩個抽頭點，下繞組具有一個抽頭點；鐵芯Y的上繞組具有一個抽頭點，下繞組具有兩個抽頭點。本發明專利技術可控電抗器本體中，每相加入一個高壓抽頭線圈進行復合勵磁，此線圈進行正向助磁，可以在補償容量增加時，加強勵磁強度，提高響應速度；同時電抗器本體中每相加入一個反向的低壓抽頭線圈進行反向勵磁，此線圈起快速減小直流磁通的作用，可在所需補償容量減小時，形成反向直流磁通，提高系統減小直流勵磁的速度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于無功補償
，具體涉及一種多抽頭復合勵磁型可控電抗器。
技術介紹
近年來，隨著我國電力工業發展速度加快，對電能的需要也越來越高。電力系統中的無功功率不直接作為實際消耗之功，但無功功率的變換將引起發電和輸電設備上的電壓升降和電能損失。電網無功的不平衡將導致系統電壓的巨大波動，嚴重時會導致用電設備的損壞，出現系統電壓崩潰等事故。故無功補償技術對于提高電力系統的電能質量和挖掘·電網的潛力是十分必要的。目前，并聯電抗器是電力系統高壓等級中最常見的無功補償裝置之一，但因其存在的固有缺陷，它是不可控的，且它始終并聯在電網上不予切除，給電網的正常運行帶來負面影響。當線路發生故障時，并聯電抗器可以平衡無功功率和抑制線路中的操作過電壓；當線路正常運行時，并聯電抗器就起不了什么作用，相反卻給電力系統帶來大量的過剩無功。可控電抗器是一種特殊的特高壓或超高壓并聯電抗器，它既能隨著無功功率的變化而自動平滑地調節本身的容量，而且能在暫態過程時起到降低工頻和操作過電壓的作用。常見的晶閘管控制電抗器(TCR)具有響應速度快和無級可調的特點，但TCR的電力電子器件直接工作在高電壓(10-35kV)下，須采用晶閘管串聯同步觸發，其均壓難度較大，控制維護復雜，可靠性低，損耗大、諧波大，并且制造成本較高，并且不適合用于超、特高壓輸電系統。磁閥式可控電抗器(MCR)是一種建立在磁放大原理上的調磁路式可控電抗器，其鐵心繞有兩組繞組，通過控制直流電流的大小改變鐵心的磁導率，從而改變電感的大小。相比其它形式的可控電抗器，磁閥式可控電抗器的成本低廉，損耗較小，調節范圍較寬，并且可靠性高，使用壽命長，通常超過20年，可以應用在10-750kV電網系統中。但傳統結構的磁閥式可控電抗器響應速度較慢，在不采取任何措施的情況下，磁閥式可控電抗器從空載到額定容量，響應時間長達500ms甚至更高。周麗霞在標題為大容量輸電長線可控并聯補償與潛供電弧抑制的研究(華北電力大學博士論文，2009年6月)的論文提出了一種提高控制電壓和充電電容器放電的快速勵磁回路接線，可有效實現對磁閥式可控電抗器的快速勵磁。但這種方法如果要實現對鐵芯的快速充磁和快速放磁，就必須有兩組提供直流源的整流電路和電容器，不僅成本較高，而且控制策略復雜。專利號為201110066597. 6的中國專利公開了一種復合勵磁觸發、雙勵磁繞組MCR型磁控電抗器結構，該結構在傳統MCR的結構基礎上，在每個鐵芯上復合一組線圈，該兩組線圈反向串聯連接，并與兩個反向并聯的可控整流橋電路構成回路；通過整流橋電路提供直流助磁，提高磁控電抗器的響應速度。這種方法可有效提高磁閥式可控電抗器的響應速度，但這種方法需要提供單獨的助磁電源，并且外接直流源由兩組整流電路組成，成本較高，控制策略復雜。并且整流電路和兩組復合線圈串聯，增加了損耗，降低了系統的可靠性。
技術實現思路
針對現有技術所存在的上述技術缺陷，本專利技術提供了一種多抽頭復合勵磁型可控電抗器，響應速度快，輸出電流諧波含量低，結構簡單，成本低廉。一種多 抽頭復合勵磁型可控電抗器，包括上軛、下軛以及設于上下軛間的n對鐵芯，所述的鐵芯上繞有上下兩套繞組，n為電抗器的相數；每對鐵芯包括鐵芯X和鐵芯Y，鐵芯X上的繞組與鐵芯Y上的繞組通過一套可控組件連接；所述的可控組件包括三個二極管Dl D3、兩個晶閘管Gl G2和四個IGBT管Tl T4 ;其中鐵芯X的上繞組具有兩個抽頭點Al A2，下繞組具有一個抽頭點A3 ;鐵芯Y的上繞組具有一個抽頭點BI，下繞組具有兩個抽頭點B2 B3 ;鐵芯X上繞組的上端點與鐵芯Y上繞組的上端點相連并作為正輸出端子，抽頭點Al與IGBT管Tl的集電極相連，IGBT管Tl的發射極與二極管Dl的陰極和晶閘管Gl的陽極相連，二極管Dl的陽極與抽頭點A2相連，晶閘管Gl的陰極與二極管D2的陰極、鐵芯X下繞組的上端點、鐵芯Y上繞組的下端點、IGBT管T3的發射極、IGBT管T4的發射極和晶閘管G2的陰極相連，二極管D2的陽極與鐵芯X上繞組的下端點和鐵芯Y下繞組的上端點相連，晶閘管G2的陽極與IGBT管T2的發射極和二極管D3的陰極相連，二極管D3的陽極與抽頭點B2相連，IGBT管T2的集電極與抽頭點B3相連，IGBT管T3的集電極與抽頭點BI相連，IGBT管T4的集電極與抽頭點A3相連，鐵芯X下繞組的下端點與鐵芯Y下繞組的下端點相連并作為負輸出端子；兩個晶閘管Gl G2和四個IGBT管Tl T4的門極均接收外部設備提供的開關控制信號。優選地，所有鐵芯的上下繞組均采用工作繞組L ;抽頭點A2至鐵芯X上繞組下端點的繞組La2、抽頭點A3至鐵芯X下繞組上端點的繞組La3、抽頭點BI至鐵芯Y上繞組下端點的繞組Lbl或抽頭點B2至鐵芯Y下繞組上端點的繞組Lb2與工作繞組L的線圈匝數比為0. 5% 3%;抽頭點Al至鐵芯X上繞組下端點的繞組Lal或抽頭點B3至鐵芯Y下繞組上端點的繞組Lb3與工作繞組L的線圈匝數比為5% 15%。因為磁閥式可控電抗器容量從空載到額定值時所需的周期數與匝數比(P成反比，即11=1-9/29，故1^3與工作繞組L的線圈匝數比，是Lb2與L匝數比的5-10倍，可以使電抗器響應速度大大減小，且不產生額定的損耗。優選地，所述的鐵芯被分成若干段鐵餅，相鄰段鐵餅間通過磁閥隔離；所述的磁閥由若干導磁片和若干磁阻片沿水平方向交替疊加而成；能夠有效降低電抗器輸出電流的諧波含量。優選地，鐵芯上的磁閥分四類磁閥A、磁閥B、磁閥C和磁閥D ;其中所述的磁閥A的橫截面中導磁片與磁阻片的總面積比為I : 2，該類磁閥的總厚度占鐵芯上磁閥總厚度的28% ；所述的磁閥B的橫截面中導磁片與磁阻片的總面積比為I : 1.2，該類磁閥的總厚度占鐵芯上磁閥總厚度的24% ；所述的磁閥C的橫截面中導磁片與磁阻片的總面積比為I : 0.9，該類磁閥的總厚度占鐵芯上磁閥總厚度的26% ；所述的磁閥D的橫截面中導磁片與磁阻片的總面積比為I : 0.6，該類磁閥的總厚度占鐵芯上磁閥總厚度的22%。這四類磁閥的參雜系數比例是通過遺傳算法對諧波輸出數學模型進行優化計算后得到的最佳參數；在電抗器工作時，磁閥中四種磁閥的飽和程度不同，而產生相位不同的諧波電流，通過控制四種磁閥的磁閥個數含量和飽和材料與磁阻材料的參雜系數，可使諧波電流互相抵消，并降低了損耗。所述的導磁片采用導磁材料如硅鋼片，所述的磁阻片采用磁阻材料如環氧樹脂；所述的鐵餅由若干硅鋼片疊片而成。所述的鐵芯上鐵餅的總厚度為50mm IOOmm ;優選地，鐵芯上鐵餅的總厚度為50mm ;便于散熱和加工。所述的鐵芯上磁閥的總厚度占鐵芯聞度的5% 20*%。優選地，若電抗器為單相，所述的上下軛兩側豎直設有旁軛，所述的旁軛被分成若干段，相鄰段間通過氣隙隔離；氣隙的存在可以防止直流空載時電抗器出現的非線性，從而避免因電抗器的非線性而出現的鐵磁諧振。所述的旁軛上氣隙的總厚度占旁軛高度的5% 10%。所述的氣隙采用磁阻材料(如環氧樹脂)填充構成。本專利技術的有益技術效果如下(I)本專利技術可控電抗器的本體中，每相加入一個高壓抽頭線圈進行復合勵磁，此線圈進行正向助磁，可以在補償容量增加時，加強勵磁強度，提高響應速度，當系統電流增加到額定值時，通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多抽頭復合勵磁型可控電抗器，包括：上軛、下軛以及設于上下軛間的n對鐵芯，所述的鐵芯上繞有上下兩套繞組，n為電抗器的相數；其特征在于：每對鐵芯包括鐵芯X和鐵芯Y，鐵芯X上的繞組與鐵芯Y上的繞組通過一套可控組件連接；所述的可控組件包括三個二極管D1～D3、兩個晶閘管G1～G2和四個IGBT管T1～T4；其中：鐵芯X的上繞組具有兩個抽頭點A1～A2，下繞組具有一個抽頭點A3；鐵芯Y的上繞組具有一個抽頭點B1，下繞組具有兩個抽頭點B2～B3；鐵芯X上繞組的上端點與鐵芯Y上繞組的上端點相連并作為正輸出端子，抽頭點A1與IGBT管T1的集電極相連，IGBT管T1的發射極與二極管D1的陰極和晶閘管G1的陽極相連，二極管D1的陽極與抽頭點A2相連，晶閘管G1的陰極與二極管D2的陰極、鐵芯X下繞組的上端點、鐵芯Y上繞組的下端點、IGBT管T3的發射極、IGBT管T4的發射極和晶閘管G2的陰極相連，二極管D2的陽極與鐵芯X上繞組的下端點和鐵芯Y下繞組的上端點相連，晶閘管G2的陽極與IGBT管T2的發射極和二極管D3的陰極相連，二極管D3的陽極與抽頭點B2相連，IGBT管T2的集電極與抽頭點B3相連，IGBT管T3的集電極與抽頭點B1相連，IGBT管T4的集電極與抽頭點A3相連，鐵芯X下繞組的下端點與鐵芯Y下繞組的下端點相連并作為負輸出端子；兩個晶閘管G1～G2和四個IGBT管T1～T4的門極均接收外部設備提供的開關控制信號。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳國柱，王異凡，張曙，
申請(專利權)人：浙江大學，圣航科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：