专利名称：可快速响应的他励式磁控电抗器的制作方法
技术领域：
本发明属于静止无功功率补偿技术领域，提出了一种可快速响应的他励式磁控电抗器结构，能够使他励式磁控电抗器更好地应用于高压、超高压电力系统中对响应速度要求严格的场合。
背景技术：
他励式磁控电抗器(SeparatelyExcited Magnetically Controlled Reactor,以下简称为SMCR)以其无级可调、工作稳定可靠的优点，与众多其他高压无功补偿装置相比，具有明显的优点。因此，SMCR已经逐步在特高压或超高压电网中用作调相调压设备、抑制系统过电压、限制操作过电压、用作消弧线圈等方面。然而，由于SMCR的特殊结构，使得其响应时间通常在几百毫秒甚至一秒以上。响应速度较慢，大大限制了其应用的场合，因而提高SMCR的响应时间便是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可快速响应的他励式磁控电抗器结构。如附1，它是基于SMCR工作绕组的特殊连接方式实现快速励磁及快速退磁的目的。这种连接方式即保留了 SMCR无功功率连续可调、工作安全稳定等优点，还克服了其快速性方面的不足，使得SMCR的投入和退出电力系统的响应时间在传统的控制绕组和工作绕组的匝数比条件下均小于0.ls，极大地提高了其快速性。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
如图1，本发明包括电力系统1、直流控制电源2、SMCR的工作绕组3、SMCR的控制绕组
4。SMCR的工作绕组3的输入输出端接入电力系统I ;SMCR的工作绕组3中包含线圈L1、L2、L3和L4，其中L1和L3绕在铁芯T1上，L2和L4绕在铁芯T2上；SMCR的控制绕组4的输入输出端接入直流控制电压源2 ;SMCR的控制绕组4中包含线圈L5和1^6，其中L5绕在铁芯T1上，L6绕在铁芯T2上。可快速响应的他励式磁控电抗器的工作原理简述如下。在说明本发明所提出的可快速响应的他励式磁控电抗器结构的工作原理前，先解释当前广泛投入实际应用的他励式磁控电抗器响应速度慢的原因。当前投入运行的他励式磁控电抗器结构如附2所示。工作绕组3中和控制绕组4中所有绕组的同名端均一致。当电力系统I需要补偿无功时，SMCR的控制系统会根据实际需要计算出直流控制电压源2需要输出的控制直流电压值。控制直流电压加在控制绕组4两端时，便会在控制绕组中产生控制电流I，在控制电流由零向稳定状态变化过程中，会在两个铁芯T1和T2上的工作绕组3中的绕组上产生感应电动势。设控制电流I在图2中是从u点入、从V点处，则在工作绕组3中的L1、和L2绕组上产生的感应电动势及方向分别为=L1绕组的感 应电动势el方向为上负下正，L2绕组的感应电动势e2方向为上正下负。因此在SMCR启动工作时，在由L1和L2工作绕组组成的回路中各感应电动势依次正负相连，便会在工作绕组回路中产生逆时针方向的环流。当电力系统I中电压处于正半周时，铁芯T2饱和，饱和电流方向自上而下，与环流方向相反，因此阻碍了饱和电流快速达到稳定状态。当电力系统I中电压处于负半周时，铁芯T1饱和，饱和电流方向自下而上，与环流方向相反，因此也会阻碍饱和电流快速达到稳定状态。当SMCR停止工作时，也是因为同样的原因，使得SMCR的退出补偿无功的的时间也会受到工作绕组3中环流的影响而变慢。本发明所提出的可快速响应的他励式磁控电抗器结构如附1所示。工作绕组3中有L1、L2、L3和L4四个绕组，其匝数均相等且等于附图2中工作绕组匝数的一半。仍然设控制电流I是从直流控制电源2的u点入、从V点出，则在控制电流由零向稳定状态变化过程中，在工作绕组3中的L1、L2、L3和L4绕组上产生的感应电动势及方向分别为=L1绕组的感应电动势el方向为上负下正，L2绕组的感应电动势e2方向为上正下负，L3绕组的感应电动势e3方向为上负下正，L4绕组的感应电动势e4方向为上正下负。按照附1所示工作绕组3中四个工作绕组的接法。在SMCR启动工作时，在由L1与L2、L3与L4工作绕组上产生的感应电动势大小相等，方向相反，在整个工作回路中相互抵消，因此不会有环流的产生。从而使SMCR从启动到进入额定工作状态的时间小于0.1s。当SMCR停止工作时，也是由于同样的原因，工作回路中不会有环流的产生，从而使SMCR从额定工作状态到完全停止工作的时间小于0.1s。本发明的优点在于:SMCR的响应速度在传统的控制绕组和工作绕组的匝数比条件下得到了提高，进入工作状态和退出工作状态的时间均会小于0.1s。并且在同样的系统电压和控制直流电压作用下，附图1中SMCR输出的工作电流大小与附图2中一样。
附图1为本发明的可快速响应的他励式磁控电抗器结构。其中，电力系统1、直流控制电源2、SMCR的工作绕组3、SMCR的控制绕组4 ;附图2为当前广泛投入实际应用的他励式磁控电抗器结构。其中，电力系统1、直流控制电源2、SMCR的工作绕组3、SMCR的控制绕组4。
具体实施例方式本发明提出的可快速响应的他励式磁控电抗器结构如附图1所示。电力系统I的两端a、b输入交流电压作为SMCR的工作电压。直流控制电源2的两端U、V输入直流电压作为SMCR的控制电压。SMCR的工作绕组3中在铁芯T1上有绕组L1和L3,铁芯T2上有绕组L2和L4。L1、L2> L3和L4的绕组匝数为附图2中工作绕组匝数的一半。其中L1的c点、L2的e点、L3的g点和L4的m点为同名端。L1的c点和L3的g点接电力系统I的a点，Li的d点与L2的e点相连，L3的h点和L4的m点相连，L2的f点和L4的η点接电力系统I的b点。SMCR的控制绕组4中在铁芯T1上有绕组L5,在铁芯T2上有绕组L6。其中L5的p点、L6的s点为同名端。L6的s点连接直流控制电源2的u点,L6的t点与L5的q点相连，L5的P点连接直流控制电源2的V点。
权利要求
1.可快速响应的他励式磁控电抗器结构，包括两个铁芯和旁轭(旁轭未在附图中画出)，在每个铁芯上分别绕有两个工作绕组和一个控制绕组，即共有四个工作绕组和两个控制绕组，且各绕组的同名端方向相同；其特征在于，与传统的他励式磁控电抗器相比，此快速响应SMCR增加了两个工作绕组，达到了四个工作绕组；并且每个工作绕组的匝数为传统SMCR中工作绕组匝数的一半；通过改变SMCR四个工作绕组的连接方式来消除工作绕组回路中感应电压的影响，达到提高SMCR响应速度的目的。
2.按照权利要求1所述的结构，其特征在于:四个工作绕组按照附图1中的接法，每个工作绕组上产生的感应电压在工作绕组形成的回路中相互抵消，工作绕组回路中没有环流，不会影响SMCR工作电流的建立和去除速度；使得SMCR的响应速度在传统的控制绕组和工作绕组的匝数比条件下得到提高，进入工作状态和退出工作状态的时间均会小于0.1s ；并且改进的SMCR中每个工作绕组的匝数为传统SMCR中工作绕组匝数的一半，使得在同样的系统电压和控制直流电 压作用下，改进后SMCR输出的工作电流大小与传统SMCR —样。
全文摘要
本发明提供了一种可提高他励式磁控电抗器响应速度的结构，包括两个铁芯和旁轭(旁轭未在附图中画出)，在每个铁芯上分别绕有两个工作绕组和一个控制绕组，即共有四个工作绕组和两个控制绕组。并且每个工作绕组的匝数为传统SMCR中工作绕组匝数的一半。通过改变SMCR四个工作绕组的连接方式来消除工作绕组回路中感应电压的影响，达到提高SMCR响应速度的目的。本发明的优点在于SMCR的响应速度在传统的控制绕组和工作绕组的匝数比条件下得到很大的提高，进入工作状态和退出工作状态的时间均会小于0.1s。并且在同样的系统电压和控制直流电压作用下，改变绕组结构后的SMCR输出的工作电流大小与传统的SMCR一样，容量没有受到影响。
文档编号H02J3/18GK103247430SQ20131018935
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月21日 优先权日2013年5月21日
发明者尹忠东, 刘海鹏, 李和明, 董旭, 曹松伟, 徐金, 姜喆, 田雨 申请人:华北电力大学