一种等效气隙可调电抗器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种等效气隙可调电抗器，包括铁心、交流工作绕组和若干组直流等效气隙绕组；铁心为封闭的环形结构，以铁心的中心点为原点建立直角坐标系，铁心的两侧以Y轴对称；Y轴左侧的铁心中部绕有交流工作绕组，Y轴右侧的铁心中部设置有若干对铁心孔，成对的铁心孔对称设置在X轴两侧，在相邻的两个铁心孔上绕制有一组直流等效气隙绕组，各组直流等效气隙绕组之间反向串联；直流等效气隙绕组均沿X轴方向或均沿Y轴方向绕制。本发明用控制直流电流大小产生局部饱和现象看作等效气隙来替代机械装置控制气隙简化了铁心结构，降低了电抗器的响应时间，同时保证电抗器电抗值线性，并有较大的调节范围。
【专利说明】 一种等效气隙可调电抗器
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种电抗器，具体涉及一种等效气隙可调电抗器。
【背景技术】
[0002]在高压和超高压电网中，无功补偿的目的是支撑电网枢纽点电压，提高电网的稳定性，增大线路输电能力并减小线损，抑制电网的功率振荡及工频过电压，调压以及优化无功潮流等。无功平衡是电网安全、稳定、经济运行的重要保证，对于超高压长距离输电网尤其如此。研宄证明，可调电抗器其容量不仅可以随传输功率的大小而变化，平滑的调节系统的无功功率，实现柔性输电，还可以抑制工频和操作过电压，降低线路损耗，从而可大大提高系统的稳定性和安全性，因此可调电抗器对于提高电力系统运行性能有显著作用。
[0003]常见的可调电抗器有调匝式可控电抗器、调气隙尺寸式可控电抗器、可控硅控制电抗器和饱和电抗器。而应用最为广泛的可控电抗器有两类:可控硅控制电抗器中的晶闸管控制电抗器(TCR)、饱和电抗器中的磁阀式电抗器(MCR)。近年来由于功率电子的快速发展晶闸管控制电抗器从而得到广泛应用，晶闸管控制电抗器虽然反应速度快，技术较成熟，但是造价高、维护困难、谐波污染较严重，大规模的应用仍受到诸多限制；磁阀式可控电抗器其制造工艺简单、成本低廉、可靠性高，电抗器磁阀式在整个容量调节范围内主铁心始终处于铁磁的线性区，磁阀处可以设计的接近极限饱和，因此电抗器线性度较好，铁心谐波大约为晶闸管控制电抗器的一半。但是由于其容量已达到极限值，所以磁阀式可控电抗器过负荷能力较差。
[0004]调气隙尺寸电抗器采用电动结构带动传动轴控制气隙的大小，气隙的改变导致铁心内磁通的改变，从而达到连续改变工作绕组电抗值的目的。虽然和MCR —样有类似于变压器的铁心，具有较高的稳定性和可靠性，并且电抗调节范围大、谐波较小，但由于采用机械装置控制气隙尺寸响应速度比MCR和TCR慢，所以一直未受到足够的重视和推广应用。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种等效气隙可调电抗器，调节直流等效气隙绕组中的直流电流以替代机械装置控制气隙的大小，在保证电抗器线性和调节范围的同时，提高电抗器的可靠性和响应速度。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]一种等效气隙可调电抗器，包括铁心1、交流工作绕组2和若干组直流等效气隙绕组；所述铁心I为封闭的环形结构，以铁心I的中心点为原点建立直角坐标系，铁心I的两侧以Y轴对称；Y轴左侧的铁心I中部绕有交流工作绕组2，Y轴右侧的铁心I中部设置有若干对铁心孔4，成对的铁心孔对称设置在X轴两侧，在相邻的两个铁心孔上绕制有一组直流等效气隙绕组，各组直流等效气隙绕组之间反向串联；在X轴方向上和Y轴方向上，相邻两个铁心孔的间距相等；直流等效气隙绕组均沿X轴方向或均沿Y轴方向绕制。
[0008]进一步的，沿X轴方向设置有2η排铁心孔，η为自然数。
[0009]进一步的，所述铁心孔4为方孔或圆孔。
[0010]进一步的，所述若干组成对的铁心孔4为2组或者4组。
[0011]进一步的，所述铁心I由电工硅钢片叠压而成。
[0012]有益效果:本发明提供的一种等效气隙可调电抗器:
[0013]I)、交流工作绕组和直流等效气隙绕组共用一个铁心，大大简化了铁心的结构，降低了硅钢材料用量。
[0014]2)、由于直流等效气隙绕组仅在铁心局部产生磁通使得铁心局部饱和，局部饱和效应可以看成等效气隙。用直流控制的等效气隙替代机械装置控制气隙，提高设备的可靠性和响应速度。
[0015]3)、采用多组直流等效气隙绕组反向串联，降低直流等效气隙绕组中感应的交流电压分量，从而降低了交流电压分量对直流电源影响。
[0016]4)、交流工作绕组和直流等效气隙绕组两者间无电气连接，避免了电网侧高电压、大电流对控制回路的影响，提高电抗器的可靠性。
[0017]5)、采用单独的直流电源给等效气隙可调电抗器中的直流等效气隙绕组供电，因此接线简单。电抗器的电抗仅与直流等效气隙绕组有关，控制简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为四孔等效气隙可调电抗器示意图；
[0019]图2为八孔等效气隙可调电抗器示意图；
[0020]图3为方孔等效气隙可调电抗器示意图；
[0021]图4为四孔等效气隙可调电抗器绕线方向示意图；
[0022]图5为八孔等效气隙可调电抗器绕线方向示意图；
[0023]图6为方孔等效气隙可调电抗器绕线方向示意图；
[0024]图中有:铁心1、交流工作绕组2、直流等效气隙绕组3、铁心孔4、局部磁通5、横梁
6、侧柱7。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0026]实施例一:
[0027]本发明所述等效气隙可调电抗器一种结构示意图如图1所示，包括铁心1、交流工作绕组2和若干组直流等效气隙绕组；所述铁心I为封闭的环形结构，以铁心I的中心点为原点建立直角坐标系，铁心I的两侧以Y轴对称；Y轴左侧的铁心I中部绕有交流工作绕组2，Y轴右侧的铁心I中部设置有若干对铁心孔4，成对的铁心孔对称设置在X轴两侧，在相邻的两个铁心孔上绕制有一组直流等效气隙绕组，各组直流等效气隙绕组之间反向串联；在X轴方向上和Y轴方向上，相邻两个铁心孔的间距相等；直流等效气隙绕组均沿X轴方向或均沿Y轴方向绕制。如图4所示的上下绕线或者左右绕线，即表示为两组直流等效气隙绕组:3Α和3Β ;各组直流等效气隙绕组之间反向串联。图1中阴影部分表示为局部磁通5流通范围，产生的局部饱和可看成等效气隙:因为直流等效气隙绕组中通过直流电流时，铁心I有铁心孔4 一侧周围局部产生磁通饱和，通过的电流幅值越大，磁通饱和程度越高，即磁导率越小，直至接近空气的磁导率，所以可以将直流等效气隙绕组中通过的电流大小看成等效的长度可变的气隙；效果是:通过调节等效气隙的大小，可以控制整个铁心I的磁阻，由于主磁通跟主磁路的磁阻成反比，所以即控制主磁通的大小。
[0028]实施例二:
[0029]本发明所述一种等效气隙可调电抗器的结构示意图如图2所示，相比实施例一本结构留有八个圆形铁心孔4用于缠绕四组直流等效气隙绕组，以产生更均匀的等效气隙。图5为实施例二，四组直流等效气隙绕组:5A、5B、5C和四个直流等效气隙绕组如图5所示方式反向串联连接，绕线方式有多种组合，图5给出其中两种绕线方式，绕线的原则是四组直流等效气隙绕组中感应的交流磁势互相抵消。图2中阴影部分为局部磁通5流通范围，产生的局部饱和可看成等效气隙。
[0030]实施例三:
[0031]本发明所述等效气隙可调电抗器一种结构示意图如图3所示，相比实施例一本结构中铁心I 一侧留有两组大小相同的方形铁心孔4纵向排布，其中位于中间的这组方形铁心孔4与X轴的垂直距离为零；即合并后的中间铁心孔4截面积是上铁心孔4截面积或下铁心孔4截面积的两倍。一组直流等效气隙绕组绕于相邻的方形铁心孔4上，即需要两组直流等效气隙绕组。如果中间两个方形铁心孔4分开，两两方形铁心孔4之间由于直流等效气隙绕组的绕线方式所产生的磁通是相互抵消，磁通为零，相当于不存在。两组直流等效气隙绕组绕于方形铁心孔4间的横梁6上，如图6所示的两组直流等效气隙绕组的连接方式6A、6B。图3中阴影部分为局部磁通5流通范围，产生的局部饱和可看成等效气隙。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种等效气隙可调电抗器，其特征在于:包括铁心(I)、交流工作绕组(2)和若干组直流等效气隙绕组；所述铁心(I)为封闭的环形结构，以铁心(I)的中心点为原点建立直角坐标系，铁心(I)的两侧以Y轴对称；Y轴左侧的铁心(I)中部绕有交流工作绕组(2)，Y轴右侧的铁心(I)中部设置有若干对铁心孔(4)，成对的铁心孔对称设置在X轴两侧，在相邻的两个铁心孔上绕制有一组直流等效气隙绕组，各组直流等效气隙绕组之间反向串联；在X轴方向上和Y轴方向上，相邻两个铁心孔的间距相等；直流等效气隙绕组均沿X轴方向或均沿Y轴方向绕制。
2.根据权利要求1所述的一种等效气隙可调电抗器，其特征在于:沿X轴方向设置有2η排铁心孔，η为自然数。
3.根据权利要求1所述的一种等效气隙可调电抗器，其特征在于:所述铁心孔(4)为方孔或圆孔。
4.根据权利要求1所述的一种等效气隙可调电抗器，其特征在于:所述若干组成对的铁心孔⑷为2组或者4组。
5.根据权利要求1所述的一种等效气隙可调电抗器，其特征在于:所述铁心(I)由电工硅钢片叠压而成。
【文档编号】H01F27/24GK104505238SQ201510019484
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月14日 优先权日:2015年1月14日
【发明者】林克曼, 李念, 林明耀 申请人:东南大学