专利名称：自馈式可控电抗器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电抗器，特别涉及一种用于高压电网中可改变电抗值和容量的自馈式可控电抗器。
背景技术：
可控电抗器研究始于上个世纪50年代，相继出现了调匝式、调气隙式、高阻抗变压器式、相控式等多种类型的可控电抗器，虽然在低压电网中起到一定效果，但多数不能应用于高压电网中，为解决这一问题目前研究的磁控式可控电抗器多在铁芯柱上设有小截面段结构，线圈带有分接头，实践中感到此结构的电抗器仍无法应用于高电压产品中。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自馈式可控电抗器。
本发明为解决其具体技术问题，所采用的技术方案是本发明由包含有油箱，其内设置的导磁芯柱、为其构成磁路的左、右旁磁轭和上、下磁轭，其中导磁芯柱上从柱表面向外依次套设控制绕组、网侧绕组以及设在油箱外部的电压、电流、温度传感器，轻重瓦斯、压力传感器和供各传感器信号引出用的端子箱组成的主体部分、整流及滤波装置、检测设备以及控制单元组成，如图1所示，其中主体部分包括网侧绕组和控制绕组。网侧绕组与输电线路相连，控制绕组的一端与整流及滤波装置的输入端相连，整流及滤波装置的输出反馈回控制绕组的另一端，控制单元分别与主体部分中的与各传感器信号相连的端子箱相连、整流滤波装置中的可控硅相连、检测设备中的输出端相连，检测设备中的输入端还与输电线路相连。
所述主体部分由网侧绕组和控制绕组构成，为多绕组变压器。其中每相磁路是由2-6个导磁芯柱和与其组为磁路的左、右旁磁轭，上、下磁轭组成，导磁芯柱上，从柱表面向外依次设有控制绕组和网侧绕组。网侧绕组和控制绕组可用串联或并联结构。
所述整流及滤波装置中整流变压器一次线圈与控制绕组相连，中间并联滤波器，整流变压器输出再与可控硅组连接。其中整流变压器和可控硅组实现整流，滤波由电容器和电感实现，并与整流变压器一次线圈并联，该滤波器可是3次谐波滤波器、5次谐波滤波器及高次谐波滤波器之一种或其组合。
所述检测设备用以检测电网中的电压、电流、无功功率及有功功率。
所述控制单元用以通过检测电网参数变化，和从主体部分采集各个位置电压量、电流量、温度信号，调节整流滤波装置中晶闸管触发角改变直流励磁电流，也就是说控制绕组通过电磁感应原理由网侧绕组得到感应电势产生的交流电流，输入到整流及滤波装置中，控制单元根据检测设备检测到的电网电压、无功功率及有功功率的变化，自动控制整流及滤波装置中的可控硅的触发角(触发角度变化范围为0-180°)，从而改变了回馈至控制绕组的直流电流，即改变电抗器铁芯中的直流励磁电流，控制铁芯的饱和程度来改变铁芯中的磁导率，最终实现改变电抗器的电抗值和容量。
本发明的有益效果是应用于电力系统中不仅实现了电力网络无功功率的自动动态补偿，能有效抑制系统过电压和潜供电流，消除发电机自励磁；还实现了真正的柔性输电，抑制工频和操作过电压，降低线路损耗，从而提高电网运行的可靠性和安全性。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明具体实施例1的电路原理图；图3为本发明具体实施例1中主体部分铁芯和线圈装配示意图；图4为本发明具体实施例2的电路原理图；图5为本发明具体实施例2中主体部分铁芯和线圈装配示意图；图6为本发明具体实施例3的电路原理图；图7为本发明具体实施例3中主体部分铁芯和线圈装配示意图；图8为本发明具体实施例4的电路原理图；图9为本发明具体实施例4中主体部分铁芯和线圈装配示意图；图10为本发明具体实施例5的电路原理图；图11为本发明具体实施例5中主体部分铁芯和线圈装配示意图；图12为本发明具体实施例6的电路原理图；图13为本发明具体实施例6中主体部分铁芯和线圈装配示意图；图14为本发明具体实施例7的电路原理图；图15为本发明具体实施例7中主体部分一个器身的铁芯和线圈装配示意图；图16为本发明具体实施例7中主体部分另一个器身的铁芯和线圈装配示意图；图17为本发明具体实施例8的电路原理图；图18为本发明具体实施例8中主体部分一个器身的铁芯和线圈装配示意图；图19为本发明具体实施例8中主体部分另一个器身的铁芯和线圈装配示意图；图20为图1中整流及滤波装置电气原理示意图。
图中1主体部分，2整流及滤波装置，3检测设备，4控制单元，5网侧绕组，6控制绕组，7单相双柱双旁轭铁芯，8单相单合成芯柱双旁轭铁芯，9三相六柱双旁轭铁芯，10三相三合成芯柱双旁轭铁芯，11三相三柱双旁轭铁芯，H12、H13每相两个网侧绕组，K14、K15每相两个控制绕组，H16每相采用单线圈结构的网侧绕组具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明由包含有油箱，其内设置的导磁芯柱、为其构成磁路的左、右旁磁轭和上、下磁轭，其中导磁芯柱上从柱表面向外依次套设控制绕组、网侧绕组以及设在油箱外部的电压、电流、温度传感器，轻重瓦斯、压力传感器和供各传感器信号引出用的端子箱组成的主体部分1、整流及滤波装置2、检测设备3以及控制单元4组成，如图1所示，其中主体部分包括网侧绕组5和控制绕组6。网侧绕组一端与输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。控制绕组的一端与整流及滤波装置的输入端相连，整流及滤波装置2的输出反馈回控制绕组6的另一端，控制单元4分别与主体部分1中的与各传感器信号相连的端子箱相连、整流滤波装置中的可控硅相连、检测设备中的输出端相连，检测设备3中的输入端还与输电线路相连。
所述主体部分由网侧绕组和控制绕组构成，为多绕组变压器。其中每相磁路是由2-6个导磁芯柱和与其组为磁路的左、右旁磁轭，上、下磁轭组成，导磁芯柱上，从柱表面向外依次设有控制绕组和网侧绕组。网侧绕组和控制绕组可用串联或并联结构。
所述整流及滤波装置中整流变压器一次线圈与控制绕组相连，中间并联滤波器，整流变压器输出再与可控硅整流器组连接。其中整流变压器和可控硅整流器组实现整流，滤波由电容器和电感实现，与整流变压器一次线圈并联，该滤波器可是3次谐波滤波器、5次谐波滤波器及高次谐波滤波器之一种或其组合。
所述检测设备用以检测电网中的电压、电流、无功功率及有功功率。
所述控制单元用以通过检测电网参数变化，和从主体部分1采集各个位置电压量、电流量、温度信号，调节整流滤波装置中晶闸管触发角，改变直流励磁电流，也就是说控制绕组通过电磁感应原理由网侧绕组得到感应电势，感应电势产生交流电流输入到整流及滤波装置中，控制单元根据检测设备检测到的电网电压、无功功率及有功功率的变化，自动控制整流及滤波装置中的可控硅的触发角(触发角度变化范围为0-180°)，从而改变了回馈至控制绕组的直流电流，即改变电抗器铁芯中的直流励磁电流，控制铁芯的饱和程度来改变铁芯中的磁导率，最终实现改变电抗器的电抗值和容量。
本发明由主体部分1、整流及滤波装置2、检测设备3以及控制单元4组成，如图1所示，其中主体部分包括网侧绕组5和控制绕组6。
本发明的工作原理如下网侧绕组与控制绕组发生电磁感应，控制绕组中的感应电势产生交流电流输入到整流及滤波装置2中，控制单元4根据检测设备3检测到的电网电压、无功功率及有功功率的变化，自动控制整流及滤波装置2中的可控硅的触发角(触发角度变化范围为0-180°)，从而改变了回馈至控制绕组的直流电流，即改变电抗器铁芯中的直流励磁电流，控制铁芯的饱和程度来改变铁芯中的磁导率，最终实现改变电抗器的电抗值和容量。
实施例1；如图2所示为三个单相电抗器组成的三相系统，每相中的网侧绕组H12、H13两线圈采用并联结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元分别与三个单相电抗器二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的每个电抗器的铁芯采用单相双柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图3所示。
实施例2如图4所示为三个单相电抗器组成的三相系统，每相中网侧绕组H12、H13采用两线圈串联结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元分别与三个单相电抗器二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的每个电抗器的铁芯采用单相双柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图5所示。
实施例3如图6所示为三个单相电抗器组成的三相系统，每相的网侧绕组H16采用单线圈结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元分别与三个单相电抗器二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的每个电抗器的铁芯采用单相单合成芯柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图7所示。
实施例4如图8所示为三相共用一个铁芯组成三相一体的电抗器，网侧绕组H12、H13采用并联结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与三相电抗器二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的电抗器主体部分的铁芯采用三相六柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图9所示。
实施例5如图10所示为三相共用一个铁芯组成三相一体的电抗器，网侧绕组H12、H13采用两线圈串联结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的电抗器主体部分的铁芯采用三相六柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图11所示。
实施例6如图12所示为三相共用一个铁芯组成三相一体的电抗器，网侧绕组H16采用单线圈结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的电抗器主体部分的铁芯采用三相三合成芯柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图13所示。
实施例7如图14所示为两个三相器身组成三相一体的电抗器，网侧绕组H12、H13采用并联结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的电抗器主体部分的两个铁芯均采用三相三柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图15、16所示。
实施例8如图17所示为两个三相器身组成三相一体的电抗器，网侧绕组H12、H13采用两线圈串联结构，三相网侧绕组一端分别与三相输电线路相连，另一端与小电抗器相连，小电抗器另一端接地。三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头端处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。整流及滤波装置的可控硅部分与控制单元4相连。检测设备3与输电线路相连，其输出端与控制单元相连。控制单元与电抗器主体二次信号端子箱输出端子相连，二次信号包括电流信号、温度信号、轻重瓦斯、压力释放阀保护。其信号线与端子箱输入端子相连。本实施方式中的电抗器主体部分的两个铁芯均采用三相三柱双旁轭式，其铁芯和线圈装配关系如图18、19所示。
权利要求
1.一种自馈式可控电抗器，包括主体部分，主体部分由油箱、设在其中的导磁芯柱、左、右旁磁轭和上、下磁轭、导磁芯柱上的绕组和用于测量各类参数的各种传感器组成，其特征是自馈式可控电抗器中设有整流及滤波装置、用于检测电网参数的检测设备和控制单元，导磁芯柱上从外向内套设有网侧绕组、控制绕组，网侧绕组一端与输电线路相连，控制绕组的一端与整流及滤波装置的输入端相连，整流及滤波装置的输出端反馈接入控制绕组的另一端，组成自馈控制电路，控制单元分别与主体部分中的与各传感器信号相连的端子箱、整流及滤波装置中的可控硅及检测设备中的输出端相连，控制设备中的输入端与输电线路相连，其中控制绕组通过电磁感应原理从网侧绕组获得感应电势，所产生的电流输入到整流及滤波装置中，控制单元根据检测设备检测到的电网参数和从自馈式可控电抗器自身所提供的工作状态信号之变化，自动控制整流及滤波装置中的可控硅触发角，从而改变了回馈至控制绕组的直流电流，即改变电抗器铁芯中的直流励磁电流，控制铁芯的饱和程度来改变铁芯中的磁导率，最终实现改变电抗器的电抗值和容量。
2.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于铁芯磁路结构是单相双柱双旁磁轭、三相三柱双旁磁轭、三相六柱双旁磁轭、单相单合成芯柱双旁磁轭、三相三合成芯柱双旁磁轭中之一种。
3.如权利要求1、2所述的电抗器，其特征在于铁芯中之导磁芯柱上，从其外表面套设的控制绕组，它由三个单相控制绕组组为控制绕组，每相控制绕组均有二个线圈，相相间同名组线圈首尾相连，组为串联支路，二条支路并联，其两处并联结点分别与整流及滤波装置反馈输出端e、f点相连，从一相直接串联的两个线圈抽头处取其感应电势a、b，从另一相没有直接串联的两个线圈的上下顶端抽头处取其感应电势c、d，a、b、c、d点分别与整流及滤波装置内的整流变压器一次线圈相连。
4.如权利要求1、2所述的电抗器，其特征在于铁芯中之导磁芯柱上套设的控制绕组外表面上套设有网侧绕组，每相至少有一组线圈，其一端与输电线相连，另一端与其它相线圈并联后与小电抗器一端相连，小电抗器另一端接地，二组以上线圈时，可组为并联或串联，其一端与输电线相连，另一端与其它相并、串联线圈并联后与小电抗器一端相连，小电抗器另一端接地。
5.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于设有用于检测电流、电压、温度传感器，其信号输出端接至二次信号端子箱，该箱信号端子的另一端与控制单元相连。
6.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于油箱外设有采集温度、轻重瓦斯、压力释放阀保护的传感器，其信号输出端接至二次信号端子箱，该箱信号端子的另一端与控制单元相连。
7.如权利要求1、2所述的电抗器，其特征在于电抗器系统中的检测设备，其一端与输电线路相连，将其检测电网中的电压、电流、无功功率和有功功率参数变化值输送给控制单元。
8.如权利要求1所述的电抗器，其特征在于整流及滤波装置，由整流变压器、可控硅组、滤波器组成，其中整流变压器一次线圈之电能受馈于控制绕组并与其引出端抽头a、b、c、d相连，一次线圈并联接入由电容、电感组成的滤波单元，二次线圈与可控硅组相连，整流及滤波装置输出端e、f接头与控制绕组相连。
全文摘要
一种自馈式可控电抗器，包括主体部分，它由油箱、设在其中的导磁芯柱、左、右旁磁轭和上、下磁轭、导磁芯柱上的绕组和用于测量各类参数的各种传感器组成，自馈式可控电抗器中设有整流及滤波装置、用于检测电网参数的检测设备和控制单元，导磁芯柱上从外向内套设有网侧绕组、控制绕组，网侧绕组一端与输电线路相连，控制绕组的一端与整流及滤波装置的输入端相连，整流及滤波装置的输出端反馈接入控制绕组的另一端，组成自馈控制电路，控制单元分别与主体部分中的与各传感器信号相连的端子箱、整流及滤波装置中的可控硅及检测设备中的输出端相连，控制设备中的输入端与输电线路相连，通过改变回馈给控制绕组的直流电流，改变电抗器电抗值和容量。
文档编号H01F27/28GK1933053SQ20061004761
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月4日 优先权日2006年9月4日
发明者安振, 赵静 申请人:特变电工沈阳变压器集团有限公司技术中心