CN102360733A - 一种磁饱和式三相可控电抗器 - Google Patents

Abstract

一种磁饱和式三相可控电抗器，包括：三个主铁心柱、三个工作绕组、上轭、上轭控制绕组、下轭、下轭控制绕组等，其中主铁心柱整体呈等截面的柱状，由多个截面形状相同的铁心饼叠积而成，各个铁心饼之间留有一定气隙间隔作为磁饱和式三相可控电抗器的气隙，三个主铁心柱的上下两端分别和上轭、下轭连接。上轭和下轭分别绕有上轭控制绕组和下轭控制绕组，本发明通过控制上轭控制绕组和下轭控制绕组的直流电流改变上轭和下轭的饱和程度，进而实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。本发明可广泛应用于中高压等级的电力***。

Description

一种磁饱和式三相可控电抗器

技术领域

本发明涉及一种电抗器，具体涉及一种三相可控电抗器。

背景技术

目前，调磁路式可控电抗器从铁心结构上区分为两种形式：即磁阀式和心柱磁饱和式可控电抗器。其中磁阀式可控电抗器的专利如：95223137.9等；心柱磁饱和式可控电抗器的专利如：99250344.2等。其中磁阀式是通过控制铁心柱上设有的小截面段的磁饱和状态来改变绕组的电抗，以达到改变电抗器的电抗值的目的。其结构特征是：铁心有两个主铁心柱及相应的铁轭构成，两个主铁心柱上均设有一个小截面段；每个铁心柱上各套有一个分为上下两部分的绕组，接在可控硅两端的绕组分接头间的匝数为每柱绕组总匝数的5％，其中工作绕组和控制绕组属于一个绕组，控制绕组兼有抽取直流偏磁所需的励磁能量的作用。其不足之处是，由于两个主铁心柱上均设有小截面段，因此其结构复杂、工艺性差、成本高。心柱磁饱和式可控电抗器具有类似结构，其特殊之处在于：铁心柱为等截面，且其截面积小于铁轭截面积；在工作绕组内侧装配有独立的控制绕组、取能绕组等，该结构适用于高电压等级电力***。其不足之处是，控制绕组、取能绕组与工作绕组同心放置，导致工作绕组的平均匝长较大，电抗器的用铜量、用铁量、总成本较高，且工作绕组、控制绕组、取能绕组以及处于深度饱和状态的主铁心柱发热集中，且容易产生局部过热。

目前的三相可控电抗器多采用多个磁路组合的方式，无论磁阀式还是心柱磁饱和式可控电抗器均需要较多个铁心柱，铁心材料用量大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种磁饱和式三相可控电抗器。本发明不对主铁心柱施加直流偏磁，避免主铁心柱进入过饱和状态而引起局部过热，而是对上轭和下轭施加直流偏磁，改变磁饱和式三相可控电抗器上下轭磁路的磁阻大小，实现对电抗值和容量的调节。

本发明的技术方案如下：

本发明一种磁饱和式三相可控电抗器包括三个主铁心柱、三个工作绕组、上轭、上轭控制绕组、下轭、下轭控制绕组。其中主铁心柱整体呈等截面的柱状，主铁心柱由多个截面形状相同的铁心饼叠积而成，各个铁心饼之间留有空气间隔作为磁饱和式三相可控电抗器的气隙。三个主铁心柱的上下两端分别和上轭、下轭连接构成磁饱和式三相可控电抗器的主磁路。三个工作绕组分别套设在三个主铁心柱上，正常工作时三个工作绕组通有工频交流电流，三个主铁心柱和上轭、下轭中流动磁饱和式三相可控电抗器的主磁通。其特殊之处是：上轭的中部和下轭的中部均开有通孔，上轭控制绕组和下轭控制绕组的绕线穿过所述的通孔分别绕在上轭和下轭上。上轭控制绕组和下轭控制绕组通入直流电流，则上轭和下轭产生分别围绕各自通孔流动的直流磁通。增加上轭控制绕组和下轭控制绕组的直流电流，则上轭和下轭的直流磁通逐渐增加。当直流电流增大到一定值时，上轭和下轭进入过饱和状态，磁导率大幅下降，限制了流经上轭和下轭的主磁通，进而导致磁饱和式三相可控电抗器的电抗值减小。本发明通过控制上轭控制绕组和下轭控制绕组的直流电流改变上轭和下轭的饱和程度，实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。

根据磁饱和式三相可控电抗器结构的不同，上轭和下轭为E形铁心或柱状铁心。上轭和下轭中部通孔的方向与流经上轭和下轭的主磁通方向垂直。

根据磁饱和式三相可控电抗器结构的不同，上轭和下轭或者不开通孔，而是两端分别向两侧延长并互相连接，共同构成一个环形铁心。上轭控制绕组和下轭控制绕组分别绕在上轭和下轭上，将上轭控制绕组和下轭控制绕组通入直流电流，则产生依次流经上轭和下轭的环形直流磁通。通过控制上轭控制绕组和下轭控制绕组的直流电流改变上轭和下轭的饱和程度，可以实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。

根据磁饱和式三相可控电抗器结构的不同，上轭控制绕组和下轭控制绕组由单一绕组或多个绕组组成，或者合并为一个绕组。

附图说明

图1为本发明专利实施例之一、二的结构示意图；

图2为本发明专利实施例之一的结构侧视图；

图3为本发明专利实施例之一的上下轭直流激磁磁通方向示意图；

图4为本发明专利实施例之二的结构侧视图；

图5为本发明专利实施例之三的结构示意图；

图6为本发明专利实施例之三的结构侧视图；

图7为本发明专利实施例之四的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：

实施例一

图1为本发明实施例一的结构示意图，图2为本发明实施例一的结构侧视图。如图1和图2所示，本发明磁饱和式三相可控电抗器包括三个主铁心柱1、三个工作绕组2、上轭3、上轭控制绕组4、下轭5、下轭控制绕组6等六部分。主铁心柱1整体呈等截面的柱状，截面形状为圆形或矩形，主铁心柱1由多个截面形状相同的铁心饼叠积而成，各个铁心饼之间留有空气间隔作为磁饱和式三相可控电抗器的气隙。上轭3和下轭5均为E形铁心，三个伸出臂分别与三个主铁心柱1的上下两端连接，构成磁饱和式三相可控电抗器的主磁路。三个工作绕组2分别套设在三个主铁心柱1上，正常工作时三个工作绕组2通有工频交流电流，三个主铁心柱1和上轭3、下轭5中流动磁饱和式三相可控电抗器的主磁通。上轭3和下轭5的两个腰部各开一个竖直方向的通孔，上轭控制绕组4和下轭控制绕组6的绕线分别穿过腰部的两个通孔绕于上轭3和下轭5的一侧，如图2所示。上轭控制绕组4和下轭控制绕组6串联后经过一个限流电阻接至外接直流电源通入直流电流，则上轭3和下轭5分别构成两个独立的闭合磁路，产生分别围绕各自通孔流动的直流磁通，如图3所示。增加上轭控制绕组4和下轭控制绕组6的直流电流，则上轭3和下轭5的闭合磁路磁通量逐渐增加。当直流电流增大到一定值时，上轭3和下轭5进入过饱和状态，磁导率大幅下降，限制了流经上轭3和下轭5的主磁通，进而导致磁饱和式三相可控电抗器的电抗值减小。本发明通过控制上轭控制绕组4和下轭控制绕组6的直流电流改变上轭3和下轭5的饱和程度，实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。

实施例二

图1为本发明实施例二的结构示意图，图4为本发明实施例之二的结构侧视图。如图1和图4所示，上轭3和下轭5均为E形铁心，三个伸出臂分别与三个主铁心柱1的上下两端连接，构成电抗器的主磁路。上轭3和下轭5的两个腰部各开一个竖直方向的通孔，上轭控制绕组4和下轭控制绕组6的绕线分别穿过腰部的两个通孔分成两组绕于上轭3和下轭5的两侧，如图4所示。本发明通过控制上轭控制绕组4和下轭控制绕组6的直流电流改变上轭3和下轭5的饱和程度，实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。该实施例适用于上轭3和下轭5的厚度较大时的情况。

实施例三

图5为本发明实施例三的结构示意图，图6为本发明实施例三的结构侧视图。如图5和图6所示，上轭3和下轭5为柱状铁心，侧面分别与三个主铁心柱1的上下两端连接，构成磁饱和式三相可控电抗器的主磁路。在上轭3和下轭5的中部各开两个水平方向的矩形孔，上轭控制绕组4和下轭控制绕组6的绕线分别穿过两个矩形孔绕于上轭3和下轭5的外侧，如图6所示。本发明通过调节上轭控制绕组4和下轭控制绕组6的直流电流改变上轭3和下轭5的饱和程度，实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。

实施例三与实施例一、二的不同之处是通孔为水平方向，适用于上轭3和下轭5的厚度非常小而高度较高时的情况。与实施例一、二相比，实施例三可以使磁饱和式三相可控电抗器的结构更紧凑。

实施例四

图7为本发明实施例四的结构示意图，如图7所示，上轭3和下轭5为L形铁心，不开通孔，而是两端互相连接，共同构成一个环形铁心，三个主铁心柱1的上下两端分别与上轭3和下轭5连接，构成磁饱和式三相可控电抗器的主磁路。三个工作绕组2分别套设在三个主铁心柱1上，正常工作时三个工作绕组2通有工频交流电流，三个主铁心柱1和上轭3、下轭5中流动磁饱和式三相可控电抗器的主磁通。上轭控制绕组4和下轭控制绕组6分别绕在上轭3和下轭5的上部及侧面。上轭控制绕组4和下轭控制绕组6通入直流电流，则产生依次流经上轭3和下轭5的环形直流磁通。通过控制上轭控制绕组和下轭控制绕组的直流电流改变上轭和下轭的饱和程度，可以实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。

实施例四与实施例一、二、三的不同之处是上轭3和下轭5共同构成一个环形磁路，因而不必开孔设计独立的磁路。实施例四可以使磁饱和式三相可控电抗器的结构更简单，工艺性更好。

Claims (5)

1.一种磁饱和式三相可控电抗器，包括三个主铁心柱(1)、三个工作绕组(2)、上轭(3)、上轭控制绕组(4)、下轭(5)、下轭控制绕组(6)；所述主铁心柱(1)整体呈等截面的柱状；主铁心柱(1)由多个截面形状相同的铁心饼叠积而成，各个铁心饼之间留有空气间隔作为磁饱和式三相可控电抗器的气隙；三个所述的主铁心柱(1)上下两端分别和上轭(3)、下轭(5)连接；三个工作绕组(2)分别套设在三个主铁心柱(1)上；正常工作时三个工作绕组(2)通有工频交流电流，三个主铁心柱(1)和上轭(3)、下轭(5)中流动磁饱和式三相可控电抗器的主磁通；其特征在于：上轭(3)和下轭(5)分别绕有上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)，用于调节磁饱和式三相可控电抗器的电抗值。

2.根据权利要求1所述的磁饱和式三相可控电抗器，其特征在于：在上轭(3)的中部和下轭(5)的中部均开有通孔，上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)的绕线穿过通孔分别绕在上轭(3)和下轭(5)上；将上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)通入直流电流，则上轭(3)和下轭(5)产生分别围绕各自通孔流动的直流磁通；通过控制上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)的直流电流，改变上轭(3)和下轭(5)的饱和程度，实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。

3.根据权利要求1所述的磁饱和式三相可控电抗器，其特征在于：上轭(3)和下轭(5)为E形铁心或柱状铁心；上轭(3)和下轭(5)中部通孔的方向与流经上轭(3)和下轭(5)的主磁通方向垂直。

4.根据权利要求1所述的磁饱和式三相可控电抗器，其特征在于：上轭(3)和下轭(5)不开通孔；上轭(3)和下轭(5)的两端分别向两侧延长并互相连接，构成一个环形；上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)分别绕在上轭(3)和下轭(5)上；上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)通入直流电流，则产生依次流经上轭(3)和下轭(5)的环形直流磁通；通过控制上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)的直流电流，改变上轭(3)和下轭(5)的饱和程度，实现对磁饱和式三相可控电抗器电抗值的调节。

5.根据权利要求1所述的磁饱和式三相可控电抗器，其特征在于：上轭控制绕组(4)和下轭控制绕组(6)由单一绕组或多个绕组组成，或者合并为一个绕组。

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