专利名称：一种十字型铁芯饱和电抗器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统送变电技术领域，特别涉及一种十字型铁芯饱和电抗器。
背景技术：
随着电力系统的不断发展，发电容量的不断上升，电力系统发生短路引起的短路电流很大。电力系统发生短路引起的短路电流对电力系统的危害是很大的。因此，减小短路电流，可减小电力设备在短路时的损害程度，提高电力系统的稳定性。近年来研究限制短路电流的方法与装置(也称短路电流限制器)成为热门课题。饱和电抗器是利用饱和电抗器铁芯的饱和特性来改变电抗器的电抗值，饱和电抗器是饱和电抗型短路电流限制器的核心设备，饱和电抗器性能的优劣直接影响短路电流限制器的性能。已经有许多专门用于限流器的饱和电抗器被提出来，一种磁饱和电抗器(专利号2010105840411)；—种饱和电抗器(专利号201110040卯41)；一种低噪音饱和电抗器 (专利号2011100409556)；—种可控饱和电抗器(专利号201110103058 所表述的饱和电抗器各具特色，但是，他们的开关特性仍然需要提高。这些饱和电抗器在电力系统正常运行时，工作在饱和状态，希望饱和电抗器的电抗值越小越好，饱和电抗器两端的电压降越小越好。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种工作在饱和状态时，电抗值更小，两端的电压降更小的饱和电抗器。为实现上述目的，本发明采用如下结构一种十字型铁芯饱和电抗器，它包括一个饱和电抗器铁芯；铁芯包括四根柱子， 分别是柱子I、柱子II、柱子III、柱子IV ；四根柱子平行；四根柱子两端分别有十字形横梁构成磁通回路，其中柱子I与柱子II的横梁在一条直线上，柱子III与柱子IV的横梁在另一条直线上，两条直线在各自的中心点相互交叉垂直；柱子I、柱子II截面积相等，柱子 III、柱子IV截面积相等；柱子I设有交流线圈Ll和直流线圈L2，柱子II设有交流线圈L3、 直流线圈L4 ；交流线圈Ll与交流线圈L3匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4匝数相同；交流线圈Ll与交流线圈L3串联连接，交流线圈Ll与交流线圈L3剩余的端子分别为饱和电抗器交流回路的交流端子I和交流端子II ；直流线圈L2与直流线圈L4串联连接，直流线圈 L2与直流线圈L4剩余的端子分别为饱和电抗器直流回路的直流端子I和直流端子II ；交流端子I与交流端子II通入交流电流时，交流线圈Ll与交流线圈L3产生的磁通同时向上，或同时向下，柱子I的磁通经柱子III和柱子IV流回，柱子II的磁通也经柱子III和柱子IV流回；直流端子I与直流端子II通入直流电流时，直流线圈L2与直流线圈L4产生的直流磁通一个向上，另一个向下，柱子I与柱子II构成直流磁通回路，直流磁通不会流入柱子III和柱子IV ；直流线圈L2与直流线圈L4的工频交流感生电动势对直流回路的影响为零。一种十字型铁芯饱和电抗器，它包括一个饱和电抗器铁芯；铁芯包括四根柱子， 分别是柱子I、柱子II、柱子III、柱子IV ；四根柱子平行；四根柱子两端分别有十字形横梁构成磁通回路，其中柱子I与柱子II的横梁在一条直线上，柱子III与柱子IV的横梁在另一条直线上，两条直线在各自的中心点相互交叉垂直；柱子I、柱子II截面积相等，柱子 III、柱子IV截面积相等；柱子I设有交流线圈Ll和直流线圈L2，柱子II设有交流线圈L3、 直流线圈L4 ；交流线圈Ll与交流线圈L3匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4匝数相同；交流线圈Ll与交流线圈L3并联连接，并联连接两端分别为饱和电抗器交流回路的交流端子 I和交流端子II ；直流线圈L2与直流线圈L4串联连接，直流线圈L2与直流线圈L4剩余的端子分别为饱和电抗器直流回路的直流端子I和直流端子II ；交流端子I与交流端子II通入交流电流时，交流线圈Ll与交流线圈L3产生的磁通同时向上，或同时向下，柱子I的磁通经柱子III和柱子IV流回，柱子II的磁通也经柱子III和柱子IV流回；直流端子I与直流端子II通入直流电流时，直流线圈L2与直流线圈L4产生的直流磁通一个向上，另一个向下，柱子I与柱子II构成直流磁通回路，直流磁通不会流入柱子III和柱子IV ；直流线圈L2与直流线圈L4的工频交流感生电动势对直流回路的影响为零。所述柱子I与柱子II距离小于柱子III与柱子IV间的距离，并且柱子I与柱子 II的距离尽量靠近，以缩短直流磁通的路径。本发明的有益效果是饱和电抗器工作在饱和状态时，饱和电抗器的电抗值更小， 两端的电压降更小。
图Ia为以前饱和电抗器铁芯的正视图；图Ib为以前饱和电抗器铁芯的俯视图；图加为一种十字型铁芯饱和电抗器铁芯的正视图；图2b为一种十字型铁芯饱和电抗器铁芯的侧视图；图2c为一种十字型铁芯饱和电抗器铁芯的俯视图。其中，1.柱子I，2.柱子II，3.柱子III，4.柱子IV。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。实施例1 图Ia为以前饱和电抗器铁芯的正视图；图Ib为以前饱和电抗器铁芯的俯视图。饱和电抗器铁芯在一个平面上。电抗器铁芯为日字型结构；饱和电抗器铁芯一侧分别安装交流线圈Ll和直流线圈L2 ；饱和电抗器铁芯另一侧分别安装交流线圈L3和直流线圈L4 ’交流线圈Ll与交流线圈L3匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4匝数相同；交流线圈Ll与交流线圈L3串联连接，交流线圈Ll与交流线圈L3剩余的端子分别为饱和电抗器交流回路的交流端子I和交流端子II ；直流线圈L2与直流线圈L4串联连接，直流线圈L2与直流线圈L4剩余的端子分别为饱和电抗器直流回路的直流端子I和直流端子II ；交流端子I与交流端子II通入交流电流时，交流线圈Ll与交流线圈L3产生的磁通同时向上，或同时向下，侧柱的磁通经中心柱流回；直流端子I与直流端子II通入直流电流时，直流线圈L2与直流线圈L4产生的直流磁通一个向上，另一个向下，两个侧柱构成直流磁通回路，直流磁通不会流入中心柱；直流线圈L2与直流线圈L4的工频交流感生电动势对直流回路的影响为零。可以看出，直流磁通横跨中心柱，直流磁通路径比较长。图加为一种十字型铁芯饱和电抗器铁芯的正视图；图2b为一种十字型铁芯饱和电抗器铁芯的侧视图；图2c为一种十字型铁芯饱和电抗器铁芯的俯视图。一个十字型铁芯饱和电抗器铁芯；铁芯包括四根柱子，分别是柱子II、柱子112、柱子1113、柱子IV4 ；四根柱子平行；四根柱子两端有十字形横梁构成磁通回路，柱子Il与柱子Π2的横梁在一条直线上，柱子III3与柱子IV4的横梁在另一条直线上，两条直线在各自的中心点相互交叉垂直；柱子II、柱子Π2截面积相等，柱子1113、柱子IV4截面积相等；柱子Il设有交流线圈 Ll和直流线圈L2，柱子112设有交流线圈L3、直流线圈L4 ；交流线圈Ll与交流线圈L3匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4匝数相同；交流线圈Ll与交流线圈L3串联连接，交流线圈Ll与交流线圈L3剩余的端子分别为十字型铁芯饱和电抗器交流回路的交流端子I和交流端子II ；或交流线圈Ll与交流线圈L3并联连接，并联连接两端分别为饱和电抗器交流回路的交流端子I和交流端子II ；直流线圈L2与直流线圈L4串联连接，直流线圈L2与直流线圈L4剩余的端子分别为十字型铁芯饱和电抗器直流回路的直流端子I和直流端子 II ；交流端子I与交流端子II通入交流电流时，交流线圈Ll与交流线圈L3产生的磁通同时向上，或同时向下，柱子Il的磁通经柱子III3和柱子IV4流回，柱子112的磁通也经柱子III3和柱子IV4流回；直流端子I与直流端子II通入直流电流时，直流线圈L2与直流线圈L4产生的直流磁通一个向上，另一个向下，柱子Il与柱子112构成直流磁通回路，直流磁通不会流入柱子II13和柱子IV4 ；直流线圈L2与直流线圈L4的工频交流感生电动势对直流回路的影响为零。可以看出，十字型铁芯饱和电抗器铁芯直流磁通不需要横跨中心柱，直流磁通路径比较短。由于直流磁通路径比较短，同等直流电流条件下，交流线圈Ll与交流线圈L3所在铁芯柱饱和程度深，交流线圈Ll与交流线圈L3呈现的电抗小。可见，十字型铁芯饱和电抗器工作在饱和状态时，饱和电抗器的电抗值更小，两端的电压降更小。所述柱子Il与柱子112的间距小于柱子III3与柱子IV4间的距离，两者尽可能靠近，以缩短直流磁通的路径；十字型铁芯饱和电抗器工作在饱和状态时，有利于饱和电抗器的电抗值更小，两端的电压降更小。为了使柱子Il与柱子112之间的直流磁通路径的磁阻尽可能小，柱子Il与柱子 112之间的直流磁通路径的铁芯不应有全横截面的接缝。如果十字型铁芯饱和电抗器的直流线圈L2、直流线圈L4直流电流为零；十字型铁芯饱和电抗器铁芯脱离饱和状态，交流端子I与交流端子II通入交流电流时，交流线圈Ll 与交流线圈L3产生的磁通同时向上，或同时向下，柱子Il的磁通经柱子III3和柱子IV4 流回，柱子Π2的磁通也经柱子III3和柱子IV4流回；交流线圈Ll与交流线圈L3的交流磁通路径增长了，十字型铁芯饱和电抗器电抗有所减小；但是，交流线圈Ll与交流线圈L3 的电抗仍然很大。在直流线圈L2、直流线圈L4直流电流等于零的条件下，专门用于限流器的饱和电抗器的交流线圈Ll与交流线圈L3为励磁阻抗，交流线圈Ll与交流线圈L3流过的是很小的励磁电流；所以，交流磁通路径稍微增长，对电抗变化影响很小。所述一种十字型铁芯饱和电抗器的各部件可用现有技术设计制造，完全可以实现。有广阔应用前景。实施例2 在本实施例中，交流线圈Ll与交流线圈L3并联连接，并联连接两端分别为饱和电抗器交流回路的交流端子I和交流端子II，其余结构与实施例1相同，不再赘述。
权利要求
1.一种十字型铁芯饱和电抗器，其特征是，它包括一个饱和电抗器铁芯；铁芯包括四根柱子，分别是柱子I、柱子II、柱子III、柱子IV ；四根柱子平行；四根柱子两端分别有十字形横梁构成磁通回路，其中柱子I与柱子II的横梁在一条直线上，柱子III与柱子IV的横梁在另一条直线上，两条直线在各自的中心点相互交叉垂直；柱子I、柱子II截面积相等，柱子III、柱子IV截面积相等；柱子I设有交流线圈Ll和直流线圈L2，柱子II设有交流线圈L3、直流线圈L4;交流线圈Ll与交流线圈L3匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4匝数相同；交流线圈Ll与交流线圈L3串联连接，交流线圈Ll与交流线圈L3剩余的端子分别为饱和电抗器交流回路的交流端子I和交流端子II ；直流线圈L2与直流线圈L4串联连接，直流线圈L2 与直流线圈L4剩余的端子分别为饱和电抗器直流回路的直流端子I和直流端子II ；交流端子I与交流端子II通入交流电流时，交流线圈Ll与交流线圈L3产生的磁通同时向上，或同时向下，柱子I的磁通经柱子III和柱子IV流回，柱子II的磁通也经柱子III 和柱子IV流回；直流端子I与直流端子II通入直流电流时，直流线圈L2与直流线圈L4产生的直流磁通一个向上，另一个向下，柱子I与柱子II构成直流磁通回路，直流磁通不会流入柱子III和柱子IV ；直流线圈L2与直流线圈L4的工频交流感生电动势对直流回路的影响为零。
2.一种十字型铁芯饱和电抗器，其特征是，它包括一个饱和电抗器铁芯；铁芯包括四根柱子，分别是柱子I、柱子II、柱子III、柱子IV ；四根柱子平行；四根柱子两端分别有十字形横梁构成磁通回路，其中柱子I与柱子Π的横梁在一条直线上，柱子III与柱子IV的横梁在另一条直线上，两条直线在各自的中心点相互交叉垂直；柱子I、柱子II截面积相等，柱子III、柱子IV截面积相等；柱子I设有交流线圈Ll和直流线圈L2，柱子II设有交流线圈L3、直流线圈L4;交流线圈Ll与交流线圈L3匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4匝数相同；交流线圈Ll与交流线圈L3并联连接，并联连接两端分别为饱和电抗器交流回路的交流端子I和交流端子II ；直流线圈L2与直流线圈L4串联连接，直流线圈L2与直流线圈L4剩余的端子分别为饱和电抗器直流回路的直流端子I和直流端子II ；交流端子I与交流端子II通入交流电流时，交流线圈Ll与交流线圈L3产生的磁通同时向上，或同时向下，柱子I的磁通经柱子III和柱子IV流回，柱子II的磁通也经柱子III 和柱子IV流回；直流端子I与直流端子II通入直流电流时，直流线圈L2与直流线圈L4产生的直流磁通一个向上，另一个向下，柱子I与柱子II构成直流磁通回路，直流磁通不会流入柱子III和柱子IV ；直流线圈L2与直流线圈L4的工频交流感生电动势对直流回路的影响为零。
3.如权利要求1或2所述的一种十字型铁芯饱和电抗器，其特征是，所述柱子I与柱子II距离小于柱子III与柱子IV间的距离，并且柱子I与柱子II的距离尽量靠近，以缩短直流磁通的路径。
全文摘要
本发明公开了电力系统送变电技术领域的一种十字型铁芯饱和电抗器。它包括一个饱和电抗器铁芯；铁芯包括四根柱子，四根柱子平行；四根柱子两端有十字形横梁构成磁通回路；柱子I、柱子II截面积相等，柱子III、柱子IV截面积相等；柱子I设有交流线圈L1和直流线圈L2，柱子II设有交流线圈L3、直流线圈L4；交流线圈L1与交流线圈L3匝数相同；直流线圈L2与直流线圈L4匝数相同。本发明的有益效果是饱和电抗器工作在饱和状态时，饱和电抗器的电抗值更小，两端的电压降更小。
文档编号H01F27/24GK102360765SQ20111026050
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者李晓明 申请人:山东大学