一种变压器式可控电抗器磁集成系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统动态无功补偿的可控技术领域，特别是涉及一种结构简单、损耗低的可连续平滑调节变压器式可控电抗器磁集成系统。

背景技术：

目前随着我国高电压、长距离输电的大电网发展，对电网的稳定、平衡以及安全提出了更高的要求。变压器式可控电抗器是一种无功补偿装置，可用于限制线路过电压、补偿容性无功、抑制短路过电流等方面，具有响应速度快、谐波小、可平滑调节等优点。现有技术中，一方面变压器式可控电抗器可采用一个多绕组变压器绕组串联电抗的方式来增大短路阻抗，使短路电流抑制在额定值，但这样使设备总容量为电网所需补偿容量的2倍，且各控制绕组间存在较强的磁耦合，导致绕组容量利用率降低；另一方面采用磁集成技术用多种磁导率材料构成变压器式可控电抗器铁芯柱以使短路阻抗增大，通过添加额外铁芯以使控制绕组间磁耦合降低，但这样的结构复杂、不易扩展，且对制作工艺要求大、增加制作难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种变压器式可控电抗器磁集成系统，有效解决了现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：所述的一种变压器式可控电抗器磁集成系统，其特点是包括上铁轭和下铁轭，所述的上铁轭和下铁轭之间一侧对应设置有工作绕组铁芯和工作绕组，上铁轭和下铁轭之间另一侧设置有多个控制绕组单元；所述的每个控制绕组单元包括并联设置的控制绕组铁芯和漏磁铁芯，控制绕组铁芯上设置有控制绕组，漏磁铁芯中设置由铁芯材料层和间隙垫板间隔设置构成的漏磁间隙，相邻两个控制绕组单元之间通过中间铁芯相连。

所述的漏磁铁芯上的漏磁间隙单个或多个，不同控制绕组单元漏磁铁芯中漏磁间隙大小或个数不同，使控制绕组单元的短路阻抗值不同，以实现每个控制单元的额定容量不同；工作绕组通过端口A、X并接在电网上，每个控制绕组设置有c_k1和c_k2端口，c_k1和c_k2端口之间串接反并联晶闸管。

所述的漏磁铁芯上的多个漏磁间隙由铁芯材料层和间隙垫板交替组成，间隙垫板采用绝缘纸板或石板，为减小变压器式可控电抗器装置的损耗，当控制绕组容量要求漏磁间隙较大时，应保证容量不变情况下增多漏磁间隙个数，以使每个漏磁间隙大小减少。

本实用新型的有益效果是：所述的一种变压器式可控电抗器磁集成系统，其通过设置多个控制绕组单元，不需要在控制绕组回路串联限流电抗就能达到工作绕组与控制绕组间高短路阻抗的目的，从而将控制绕组的短路电流维持在额定值附近；而且结构简单、损耗小，不需要采用多种磁导率铁磁材料构成铁芯，并可根据谐波要求拓展控制绕组单元，且相比多绕组变压器串联限流电抗结构能有效减小控制绕组之间磁耦合，提高控制绕组容量利用率。

附图说明

图1为本实用新型整体结构原理示意图；

图2是本实用新型图1的等效磁路原理示意图。

图中所示：1.工作绕组；2.工作绕组铁芯；3.上铁轭；4.下铁轭；5.漏磁铁芯；6.控制绕组铁芯；7.控制绕组；8.中间铁芯；9.铁芯材料层；10.间隙垫板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，所述的一种变压器式可控电抗器磁集成系统，其特点是包括上铁轭3和下铁轭4，所述的上铁轭3和下铁轭4之间一侧对应设置有工作绕组铁芯2和工作绕组1，上铁轭3和下铁轭4之间另一侧设置有多个控制绕组单元；所述的每个控制绕组单元包括并联设置的控制绕组铁芯6和漏磁铁芯5，控制绕组铁芯6上设置有控制绕组7，漏磁铁芯5中设置由铁芯材料层9和间隙垫板10间隔设置构成的漏磁间隙，相邻两个控制绕组单元之间通过中间铁芯8相连。

所述的漏磁铁芯5上的漏磁间隙单个或多个，不同控制绕组单元漏磁铁芯5中漏磁间隙大小或个数不同，使控制绕组单元的短路阻抗值不同，以实现每个控制单元的额定容量不同；工作绕组1通过端口A、X并接在电网上，每个控制绕组7设置有c_k1和c_k2端口，c_k1和c_k2端口之间串接反并联晶闸管。

所述的漏磁铁芯5上的多个漏磁间隙由铁芯材料层9和间隙垫板10交替组成，间隙垫板10采用绝缘纸板或石板，为减小变压器式可控电抗器装置的损耗，当控制绕组容量要求漏磁间隙较大时，应保证容量不变情况下增多漏磁间隙个数，以使每个漏磁间隙大小减少。

所述的相邻控制绕组间的磁耦合通过中间铁芯连接分隔降低，控制绕组铁芯及对应的漏磁铁芯并联使控制绕组短路时漏磁铁芯起到分磁作用，从而可使短路阻抗达到100％。通过控制漏磁铁芯中漏磁间隙大小或个数的不同可使控制绕组单元的短路阻抗值不同，进而实现每个控制绕组单元补偿容量不同。为减小变压器式可控电抗器装置的损耗，当控制绕组容量要求漏磁间隙较大时，应保证容量不变情况下增多漏磁间隙个数，以使每个漏磁间隙大小减少。每个漏磁铁芯中的多个漏磁间隙由铁芯材料和间隙垫板交替组成，其中间隙垫板可采用绝缘纸板、石板等。

所述的一种变压器式可控电抗器磁集成系统，图1中，N1为该结构工作绕组BW的匝数，N_k2为第k个控制绕组C_Wk的匝数；所有磁集成基本独立单元中工作绕组并联在一起通过端口A、X并接在电网上；c_k1和c_k2为第k个控制绕组C_Wk的两个端口，反并联的晶闸管就接于这两个端口之间；s为功率级数，即磁集成基本独立单元个数。图1中，每一个控制绕组单元漏磁铁芯中漏磁间隙大小或个数不同，可根据每个磁集成基本独立单元工作绕组与控制绕组间的短路阻抗值的要求来确定其漏磁间隙大小与个数。如图2所示为其等效磁路原理示意图F_k为各绕组磁动势；R_0m为工作绕组铁芯磁阻；R_k,1m为第k个控制绕组铁芯磁阻；R_k,2m为第k个控制绕组铁芯对应的漏磁铁芯磁阻。由磁路分析可求得n(1≤n≤k)个控制绕组短路时工作绕组电流的表达式：

工作绕组电流表达式中，U₁为工作绕组电压；f为电源频率；N₁为工作绕组匝数。从工作绕组电流表达式可看出当被短路的控制绕组个数增多时，主磁通所通过磁阻变大，进而使得工作绕组电流增大。因此通过设置漏磁铁芯中漏磁间隙大小及个数便可调整漏磁铁芯磁阻，进而控制工作绕组电流，实现“高阻抗”设计要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。