限流电抗器多功能试验装置、试验方法及制造方法与流程

本发明涉及电气设备试验装置技术领域，具体涉及一种验证基于磁饱和现象的可控饱和限流电抗器不同实现原理的多功能试验装置，该装置的试验方法，以及该装置的制造方法。

背景技术：

随着珠三角、长三角地区电网用电负荷增长和电网结构加强，500kv电网短路电流超标问题日益严重。首先，部分地区三相短路电流水平已经逼近甚至超过开关设备的遮断容量，一旦发生超过开关遮断能力的短路事故，将造成非常严重的后果，造成区域系统崩溃，大面积停电等影响国民生产的重大事故；其次，由于以前对变压器承受短路能力的要求不够严格，在网运行的变压器承受短路的能力普遍较低，经常发生变压器短路后被破坏的情况；再次，一些变压器为了降低短路电流，提高抗短路能力，采用提高短路阻抗的办法，从而大大增加了变压器的成本，同时增加了变压器的负载损耗，降低系统传送电能的效率。而且，由于500kv变电站用变压器一般采用自耦变压器，部分500kv变电站还出现单相短路电流高于三相短路电流的情况。

综上所述，短路电流超标问题已经成为影响系统安全运行的重大问题，成为严重制约我国大型电网运行和发展的主导因素之一。鉴于前述系统短路问题，我国500kv高负荷区的电网急需要一种在正常工况下表现为低阻抗，短路时又表现为高阻抗的电力设备，从而一方面在正常状态下不影响电能的传送，另一方面在发生短路时能够限制短路电流，保护系统安全可靠。

为了解决前述系统短路问题，现有技术提出了一种基于磁饱和现象的可控饱和限流电抗器，具体为在正常态下表现为低阻抗、短路时表现为高阻抗的高阻抗变化率限流电抗器。但是，目前这种限流电抗器仍处于研发阶段，需要制作样机以对其原理进行验证。

根据励磁绕组和交流绕组间耦合关系的强弱，限流电抗器可以分为弱耦合型限流电抗器、强耦合型限流电抗器和改进型强耦合限流电抗器，为了验证三者原理的准确性，往往需要对应制作三种不同的样机，并借助试验研究来验证理论分析的可行性，因此浪费了大量的成本，占用了较多空间且需要更多的维护工作，而且不同种类限流电抗器的性能也不能得到直观的对比。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种能够分别对不同耦合方式限流电抗器进行试验研究，以验证这些限流电抗器的理论分析可行性的多功能试验装置，该装置的试验方法，以及该装置的制造方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种限流电抗器多功能试验装置，其包括依次排列的第一至第四心柱，每个心柱上均套设有一个交流绕组，分别为第一至第四交流绕组，且第二交流绕组和第三交流绕组的外侧共同套设有一个直流励磁绕组，所述直流励磁绕组接入试验系统的直流回路，通过变换各个交流绕组的接线方式以分别模拟不同耦合方式限流电抗器的原理验证试验。

可选地，所述不同耦合方式限流电抗器具体为弱耦合型限流电抗器、强耦合型限流电抗器和改进型强耦合限流电抗器。

可选地，还包括分别与第一至第四心柱的一端连接的上铁轭，以及分别与第一至第四心柱的另一端连接的下铁轭，以使得所述试验装置形成为单相四柱铁心式结构。

本发明还提供一种根据前述试验装置的试验方法，其包括如下步骤：

在模拟弱耦合型限流电抗器原理验证试验时，使直流励磁绕组接入试验系统的直流回路，使第二交流绕组和第三交流绕组反向串联后接入试验系统的交流回路，以及使第一交流绕组的一端和第四交流绕组的一端反向串联后，再使第一交流绕组的另一端接地，第四交流绕组的另一端开路；

在模拟强耦合型限流电抗器原理验证试验时，使直流励磁绕组接入试验系统的直流回路，使第一交流绕组和第四交流绕组反向串联后接入试验系统的交流回路，以及使第二交流绕组的一端和第三交流绕组的一端反向串联后，再使第二交流绕组的另一端接地，第三交流绕组的另一端开路；

在模拟改进型强耦合限流电抗器原理验证试验时，使直流励磁绕组接入试验系统的直流回路，使第二交流绕组和第三交流绕组反向串联后接入试验系统的交流回路，以及使第一交流绕组和第四交流绕组同向串联后接入试验系统的另一直流回路。

本发明又提供一种限流电抗器多功能试验装置的制造方法，其包括如下步骤：

制造第一至第四心柱和下铁轭，并将第一至第四心柱的一端顺序地插接在下铁轭上；

制造四个圆筒形交流绕组和一个跑道型直流励磁绕组，并将这四个圆筒形交流绕组依次套设在四个心柱上，然后将跑道型直流励磁绕组套设在第二和第三心柱上的交流绕组外侧；

在第一至第四心柱的另一端插接上铁轭并进行紧固处理；

将各交流绕组和直流励磁绕组的引出线引出，以便于后续试验接线。

可选地，将这四个圆筒形交流绕组依次套设在四个心柱上时，应保持各个交流绕组与对应的心柱同心。

可选地，将跑道型直流励磁绕组套设在第二和第三心柱上的交流绕组外侧时，应使直流励磁绕组将第二和第三心柱上的交流绕组全部包围。

有益效果：

本发明所述限流电抗器多功能试验装置具体是一种验证基于磁饱和现象的可控饱和限流电抗器不同实现原理的多功能试验装置，其采用一个直流励磁绕组和四个交流绕组，通过变换各个交流绕组的接线方式，实现不同耦合方式限流电抗器的原理验证功能。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的限流电抗器多功能试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的限流电抗器多功能试验装置的试验方法流程图；

图3为本发明实施例2提供的弱耦合型限流电抗器的原理验证试验接线图；

图4为本发明实施例2提供的强耦合型限流电抗器的原理验证试验接线图；

图5为本发明实施例2提供的改进型强耦合限流电抗器的原理验证试验接线图；

图6为本发明实施例3提供的限流电抗器多功能试验装置的制造方法流程图；

图7为本发明实施例3提供的第一至第四心柱插接在下铁轭上的示意图；

图8为本发明实施例3提供的四个交流绕组和直流励磁绕组套设在对应心柱上的示意图；

图9为本发明实施例3提供的上铁轭与第一至第四心柱插接后的示意图。

图中：1－第一心柱；2－第二心柱；3－第三心柱；4－第四心柱；5、coil1－第一交流绕组；6、coil2－第二交流绕组；7、coil3－第三交流绕组；8、coil4－第四交流绕组；9、dccoil－直流励磁绕组；10－上铁轭；11－下铁轭。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种限流电抗器多功能试验装置，其包括依次排列的第一心柱1、第二心柱2、第三心柱3和第四心柱4，每个心柱上均套设有一个交流绕组，分别为第一交流绕组5、第二交流绕组6、第三交流绕组7和第四交流绕组8，且第二交流绕组6和第三交流绕组7的外侧共同套设有一个直流励磁绕组9，所述直流励磁绕组9接入试验系统的直流回路，通过变换各个交流绕组的接线方式以分别模拟不同耦合方式限流电抗器的原理验证试验。

其中，不同耦合方式限流电抗器可以为弱耦合型限流电抗器、强耦合型限流电抗器和改进型强耦合限流电抗器。而且，所述限流电抗器是基于磁饱和现象的可控饱和限流电抗器。

具体地，各个交流绕组的接线方式应由限流电抗器的耦合方式来确定，本领域技术人员可根据实际情况来设定各个交流绕组的接线方式。例如，若所述限流电抗器为弱耦合型限流电抗器，则第二交流绕组和第三交流绕组反向串联后接入试验系统的交流回路，第一交流绕组的一端和第四交流绕组的一端反向串联后，第一交流绕组的另一端接地，第四交流绕组的另一端开路；若所述限流电抗器为强耦合型限流电抗器，则第一交流绕组和第四交流绕组反向串联后接入试验系统的交流回路，第二交流绕组的一端和第三交流绕组的一端反向串联后，第二交流绕组的另一端接地，第三交流绕组的另一端开路；若所述限流电抗器为改进型强耦合限流电抗器，则第二交流绕组和第三交流绕组反向串联后接入试验系统的交流回路，第一交流绕组和第四交流绕组同向串联后接入试验系统的另一直流回路。其中，试验系统为现有设备，其具有试验用交流回路和直流回路。

所述多功能试验装置还可包括分别与第一至第四心柱的一端连接的上铁轭10，以及分别与第一至第四心柱的另一端连接的下铁轭11，以使得所述试验装置形成为单相四柱铁心式结构。

本实施例中，通过变换各交流绕组的接线方式，使励磁绕组和交流绕组发生变换，仅用一台多功能试验装置就能实现不同耦合方式限流电抗器的原理验证功能，具体为弱耦合型限流电抗器、强耦合型限流电抗器和改进型强耦合限流电抗器原理验证功能，从而既能对不同耦合方式限流电抗器进行试验研究，以验证这些限流电抗器的理论分析可行性，又能节约成本、减少占地空间和维护成本，还能直观的对比不同种类限流电抗器的性能。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供一种如实施例1所述多功能试验装置的试验方法，包括如下步骤s101至s103。

s101.在模拟弱耦合型限流电抗器原理验证试验时，使直流励磁绕组dccoil接入试验系统的直流回路，使第二交流绕组coil2和第三交流绕组coil3反向串联后接入试验系统的交流回路，以及使第一交流绕组coil1的一端和第四交流绕组coil4的一端反向串联后，再使第一交流绕组coil1的另一端接地，第四交流绕组coil4的另一端开路，接线原理如图3所示。

s102.在模拟强耦合型限流电抗器原理验证试验时，使直流励磁绕组dccoil接入试验系统的直流回路，使第一交流绕组coil1和第四交流绕组coil4反向串联后接入试验系统的交流回路，以及使第二交流绕组coil2的一端和第三交流绕组coil3的一端反向串联后，再使第二交流绕组coil2的另一端接地，第三交流绕组coil3的另一端开路，接线原理如图4所示。

s103.在模拟改进型强耦合限流电抗器原理验证试验时，使直流励磁绕组dccoil接入试验系统的直流回路，使第二交流绕组coil2和第三交流绕组coil3反向串联后接入试验系统的交流回路，以及使第一交流绕组coil1和第四交流绕组coil4同向串联后接入试验系统的另一直流回路，接线原理如图5所示。

本实施例中，通过变换各交流绕组的接线方式以实现不同耦合方式限流电抗器的原理验证，可以验证弱耦合型限流电抗器、强耦合型限流电抗器和改进型强耦合限流电抗器的原理。

实施例3：

如图6所示，本实施例提供一种限流电抗器多功能试验装置的制造方法，包括如下步骤s201至s204。

s201.制造第一心柱1、第二心柱2、第三心柱3、第四心柱4和下铁轭11，并将第一至第四心柱1-4的一端顺序地插接在下铁轭11上，具体如图7所示。

s202.制造四个圆筒形交流绕组5-8和一个跑道型直流励磁绕组9，并将这四个圆筒形交流绕组5-8依次套设在四个心柱1-4上，然后将跑道型直流励磁绕组9套设在第二心柱2和第三心柱3上的交流绕组6和7外侧，具体如图8所示。

本步骤中，较优地，将这四个圆筒形交流绕组5-8依次套设在四个心柱1-4上时，应保持各个交流绕组5-8与对应的心柱1-4同心；将跑道型直流励磁绕组9套设在第二心柱2和第三心柱3上的交流绕组6和7外侧时，应使直流励磁绕组9将第二心柱2和第三心柱3上的交流绕组6和7全部包围。

s203.在第一至第四心柱1-4的另一端插接上铁轭10并进行紧固处理，具体如图9所示。

s204.将各交流绕组5-8和直流励磁绕组9的引出线引出，包扎处理完毕并固定好，以便于后续试验接线。

经本实施例所述制造方法制成的限流电抗器多功能试验装置，通过变换各交流绕组的接线方式，使励磁绕组和交流绕组发生变换，仅用一台多功能试验装置就能实现不同耦合方式限流电抗器的原理验证功能，具体为弱耦合型限流电抗器、强耦合型限流电抗器和改进型强耦合限流电抗器原理验证功能，从而既能对不同耦合方式限流电抗器进行试验研究，以验证这些限流电抗器的理论分析可行性，又能节约成本、减少占地空间和维护成本，还能直观的对比不同种类限流电抗器的性能。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。