專(zhuān)利名稱(chēng)：干式磁控電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可控電抗器，具體是干式磁控電抗器，屬于電網(wǎng)和輸變 電設(shè)備節(jié)能控制領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著高層建筑、地鐵、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、醫(yī)院、石化企業(yè)、礦井下等場(chǎng)所中電纜 線路劇增，電氣化鐵路、城市地鐵、煤礦等系統(tǒng)中沖擊性負(fù)荷逐漸增多，電力電 子技術(shù)和裝置在有防火、防爆要求場(chǎng)所的電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，上述場(chǎng)所電網(wǎng)中的無(wú) 功功率變化和電壓波動(dòng)等問(wèn)題日益突出，實(shí)施無(wú)功功率動(dòng)態(tài)平衡和電壓波動(dòng)的動(dòng)
態(tài)抑制、加強(qiáng)電網(wǎng)諧波治理，對(duì)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、促進(jìn)電網(wǎng)節(jié)能，具有重要 意義。動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和濾波裝置對(duì)具有防火、防爆、防潮等功能的干式磁控電抗 器的需求越來(lái)越緊迫。
目前，在上述區(qū)域中安裝運(yùn)行的電抗器主要有油浸式磁控電抗器、普通干式 鐵芯電抗器和干式空心電抗器等，它們各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。
油浸式磁控電抗器能夠?qū)崿F(xiàn)電抗值的連續(xù)可調(diào)，可靠性高，由于是應(yīng)用變壓 器油作為絕緣介質(zhì)和冷卻介質(zhì)，需要油箱和散熱器等附件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大； 變壓器油容易受潮，長(zhǎng)期運(yùn)行后容易老化造成絕緣水平下降，磁控電抗器在運(yùn)行 中維護(hù)量大；油浸式磁控電抗器也存在易燃、易爆、易滲漏油污染環(huán)境等危險(xiǎn)隱 患；因此不適于有防火、防爆、防潮等特殊場(chǎng)所使用。干式鐵心電抗器能夠適應(yīng) 有防火、防爆、防潮等特殊場(chǎng)所的使用要求，由于鐵芯芯柱是由多個(gè)鐵芯餅疊積 在一起，具有固定電抗值；存在損耗高、噪聲大等問(wèn)題，不能滿足電抗值連續(xù)可 調(diào)的要求。干式空心電抗器也能夠適應(yīng)有防火、防爆、防潮等特殊場(chǎng)所的使用要 求，而且具有線性不飽和等優(yōu)點(diǎn)，由于電抗器主磁通是通過(guò)空氣閉合，漏磁通非 常大，容易引起周?chē)F磁性材料發(fā)熱，對(duì)周?chē)娮宇?lèi)元件形成電磁干擾；存在體 積大、占地面積多、損耗高、噪聲大等問(wèn)題，不能滿足電抗值連續(xù)可調(diào)的要求。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于發(fā)揮干式磁控電抗器既具有電抗值連續(xù)可調(diào)，又具有
防火、防爆、防潮、占地面積小、維護(hù)成本低、諧波小等優(yōu)點(diǎn)，克服油浸式磁控 電抗器易燃、易爆、易滲漏油污染環(huán)境等危險(xiǎn)隱患，克服普通干式鐵芯電抗器和 干式空心電抗器電抗值不能連續(xù)可調(diào)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)可靠、損耗小、噪聲 低、制造成本低、能夠可靠地應(yīng)用于在有防火、防爆要求場(chǎng)所的干式磁控電抗器。 本實(shí)用新型的目的干式磁控電抗器是按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本實(shí)用新型的干式磁控電抗器，是由電抗器繞組C、整流控制器B和觸發(fā)控制 器A組成，電抗器繞組C套裝在鐵芯的外部，鐵芯通過(guò)夾件組成兩組器身，兩組 器身通過(guò)梁架組成整體；整流控制器B和觸發(fā)控制器A設(shè)置在梁架頂部或側(cè)面， 電抗器繞組C與整流控制器B和觸發(fā)控制器A的電路結(jié)構(gòu)如下-
電抗器繞組C是由L1-L6組成，整流控制器B是由可控硅T1、 T2、 二極管D、 電容C1、 C2、 C3、電阻R1、 R2、 R3組成，觸發(fā)控制器A是由單片機(jī)IC1、外接線 路電壓檢測(cè)接口 IC2、用電設(shè)備線路電壓檢測(cè)接口 IC3、外接線路電流檢測(cè)接口 IC4、 用電設(shè)備電流檢測(cè)接口 IC5、 PLC顯示器IC6、通訊接口 IC7觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8 組成，繞組是由L1-L6組成，其中L1和L5線頭并接，L4和L6線尾并接，Ll、 L2 的中間抽頭接可控硅T1的陽(yáng)極形成整流電路，L3、 L4的中間抽頭接可控硅T2的 陽(yáng)極形成整流電路，L2的尾端、L6的首端并接續(xù)流二極管的正極，L3的首端、L5 的尾端并接續(xù)流二極管D的負(fù)極和可控硅T1、 T2的陰極，電容C1、 Rl, C2、 R2， C3、 R3分別并接可控硅T1、 T2和二極管D的陰極陽(yáng)極和正負(fù)極，可控硅T1、 T2 的控制極分別接觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8的3、 4腳，觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8的1、 2腳 接單片機(jī)IC1的1、 2腳，單片機(jī)IC1的3-5腳接用電設(shè)備線路電壓檢測(cè)接口 IC3, 6—8腳接外接線路電壓檢測(cè)接口 IC2， 9、 10腳分別接PLC顯示器IC6和通訊接口 IC7， 11一13腳，14一16腳分別接外接線路電流檢測(cè)接口 IC4和用電設(shè)備電流檢 測(cè)接口 IC5。
本實(shí)用新型的干式磁控電抗器和現(xiàn)有技術(shù)相比，其特點(diǎn)如下
1)鐵芯芯柱截面由不飽和區(qū)域鐵芯和飽和區(qū)域鐵芯交錯(cuò)排列組成并聯(lián)磁路，
通過(guò)不飽和區(qū)域鐵芯吸收飽和區(qū)域鐵芯的漏磁通形成自屏蔽，使鐵心損耗、噪聲、
諧波含量大幅度降低。
2)電抗器繞組的絕緣耐熱等級(jí)為F級(jí)、H級(jí)和C級(jí)，均可以通過(guò)絕緣漆真空
浸漬或壓力浸漬、環(huán)氧樹(shù)脂真空澆注和環(huán)氧樹(shù)脂凝膠繞包的加工方式實(shí)現(xiàn)干式絕緣。
3)電抗器絕緣漆真空浸漬或真空壓力浸漬形成的干式絕緣，是用導(dǎo)線繞制 的繞組浸漬耐高溫絕緣漆，然后進(jìn)行加熱干燥固化。根據(jù)需要可選用不同耐熱等 級(jí)的絕緣材料，分別制成F級(jí)、H級(jí)、C級(jí)。制造工藝簡(jiǎn)單，不需要澆注模具和設(shè) 備，生產(chǎn)投資小，產(chǎn)品設(shè)計(jì)靈活性大；應(yīng)用聚芳酰胺類(lèi)絕緣材料(如N0MEX紙) 制造浸漬式干式磁控電抗器，可以提高其防潮性能；對(duì)繞組采用無(wú)溶劑樹(shù)脂漆進(jìn) 行真空壓力浸漆(通稱(chēng)VPI工藝)或真空浸漆(VI工藝)，可以進(jìn)一步提高絕緣系 統(tǒng)的可靠性；在高溫中燃燒不產(chǎn)生大量煙霧，如在800'C高溫下長(zhǎng)期燃燒，幾乎無(wú) 煙霧產(chǎn)生，防火性能好；器身絕緣干燥徹底，漆的填充徹底，產(chǎn)品局部放電量《 5PC;耐熱沖擊，不龜裂，體積小、重量輕，免維護(hù)。
4)電抗器環(huán)氧樹(shù)脂澆注形成的干式絕緣，是用環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑、硅微粉等 原料經(jīng)過(guò)抽真空攪拌均勻后澆注到模具中，加熱固化形成環(huán)氧樹(shù)脂澆注干式絕緣； 澆注用環(huán)氧樹(shù)脂具有18 22kV/mm的絕緣擊穿強(qiáng)度，抗雷電沖擊強(qiáng)度與油浸式磁 控電抗器基本相同；采用整體澆注，經(jīng)加熱固化形成一個(gè)剛體，機(jī)械強(qiáng)度高，抗 短路能力強(qiáng)；環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)性能及其穩(wěn)定，防潮、防塵，可以在大氣污穢或高濕 度(如100%濕度)等惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行；停運(yùn)后，不需要干燥預(yù)熱即可再次投 運(yùn)；噪聲低，體積小、重量輕，安裝調(diào)試方便，免維護(hù)，占地面積小。
5)電抗器環(huán)氧樹(shù)脂繞包形成的干式絕緣，是用玻璃纖維預(yù)先和處理好的環(huán) 氧樹(shù)脂凝膠，然后直接繞在繞組的層間和外側(cè)，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)加熱固化形成剛性整體； 繞包過(guò)程不需要抽真空，工藝簡(jiǎn)單、占地少，繞包在監(jiān)視狀態(tài)下進(jìn)行可及時(shí)調(diào)整 控制；絕緣包封層堅(jiān)韌且具有一定的彈性，在低溫或溫度突變時(shí)，無(wú)開(kāi)裂可能， 機(jī)械強(qiáng)度高，超過(guò)銅導(dǎo)線的強(qiáng)度，抗短路能力強(qiáng)，制造成本低，經(jīng)濟(jì)性好。
6)電抗器繞組中抽出一部分匝數(shù)經(jīng)過(guò)整流控制器形成直流，對(duì)鐵芯形成自 耦式直流助勵(lì)磁；通過(guò)觸發(fā)控制器調(diào)節(jié)整流控制器中可控硅觸發(fā)導(dǎo)通角以改變自 耦式直流助勵(lì)磁電流的大小，從而改變鐵芯的磁化程度，實(shí)現(xiàn)電抗值的連續(xù)、快 速可調(diào)。
7)電抗器在單相電上使用時(shí)，采用單框雙柱式鐵芯結(jié)構(gòu)，芯柱主磁通方向 相反，經(jīng)過(guò)上下鐵軛閉合形成磁回路；也可以采用單框雙柱帶旁鐵軛式鐵芯結(jié)構(gòu)， 芯柱主磁通方向相同，各自經(jīng)過(guò)旁鐵軛閉合形成磁的回路。在三相電上使用的干 式磁控電抗器采用三框六柱式鐵芯結(jié)構(gòu)，芯柱主磁通方向相同，三相磁通矢量合 成到上下鐵軛形成磁的回路；也可以采用三框六柱帶旁鐵軛式鐵芯結(jié)構(gòu)，芯柱主
磁通方向相同，三相磁通矢量合成到上下鐵軛及旁鐵軛形成磁的回路。8)電抗器按照安裝運(yùn)行場(chǎng)所環(huán)境的要求，可以采用防護(hù)外殼或防爆外殼。綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠，防火、防 爆、防潮、損耗小噪聲低，易于加工制造，成本低。

圖1是干式磁控電抗器主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是干式磁控電抗器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是干式磁控電抗器的自耦式直流助磁電路原理圖； 圖4是干式磁控電抗器的電路原理框圖。
具體實(shí)施方式
參照說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型的干式磁控電抗器作以下詳細(xì)地說(shuō)明。 本實(shí)用新型的干式磁控電抗器，其結(jié)構(gòu)是由電抗器繞組C、整流控制器B和觸發(fā)控制器A組成，電抗器繞組C套裝在鐵芯的外部，鐵芯通過(guò)夾件組成兩組器身， 兩組器身通過(guò)梁架組成整體；整流控制器B和觸發(fā)控制器A設(shè)置在梁架頂部或側(cè) 面，電抗器繞組C與整流控制器B和觸發(fā)控制器A的電路結(jié)構(gòu)如下電抗器繞組C是由L1-L6組成，整流控制器B是由可控硅T1、 T2、 二極管D、 電容C1、 C2、 C3、電阻R1、 R2、 R3組成，觸發(fā)控制器A是由單片機(jī)IC1、外接線 路電壓檢測(cè)接口 IC2、用電設(shè)備線路電壓檢測(cè)接口 IC3、外接線路電流檢測(cè)接口 IC4、 用電設(shè)備電流檢測(cè)接口 IC5、 PLC顯示器IC6、通訊接口 IC7觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8 組成，繞組是由Ll-L6組成，其中L1和L5線頭并接，L4和L6線尾并接，Ll、 L2 的中間抽頭接可控硅T1的陽(yáng)極形成整流電路，L3、 L4的中間抽頭接可控硅T2的 陽(yáng)極形成整流電路，L2的尾端、L6的首端并接續(xù)流二極管的正極，L3的首端、L5 的尾端并接續(xù)流二極管D的負(fù)極和可控硅T1、 T2的陰極，電容C1、 Rl， C2、 R2， C3、 R3分別并接可控硅T1、 T2和二極管D的陰極陽(yáng)極和正負(fù)極，可控硅T1、 T2 的控制極分別接觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8的3、 4腳，觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8的1、 2腳 接單片機(jī)IC1的1、2腳，單片機(jī)IC1的3-5腳接用電設(shè)備線路電壓檢測(cè)接口 IC3， 6—8腳接外接線路電壓檢測(cè)接口 IC2, 9、 10腳分別接PLC顯示器IC6和通訊接口 IC7， 11一13腳，14一16腳分別接外接線路電流檢測(cè)接口 IC4和用電設(shè)備電流檢 測(cè)接口 IC5。實(shí)施例
本實(shí)用新型的干式磁控電抗器，其器身的制作按附圖所示加工制作即可，觸 發(fā)控制器為標(biāo)準(zhǔn)送變電或工控配件。外接線路的電壓經(jīng)過(guò)檢測(cè)接口 IC2轉(zhuǎn)化成低壓信號(hào)Ual、 Ubl、 Ucl，外接線路 的電流經(jīng)過(guò)檢測(cè)接口 IC4轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)Ial、 Ibl、 Icl，用電設(shè)備的電壓經(jīng)過(guò)檢 測(cè)接口 IC3轉(zhuǎn)化成低壓信號(hào)Ua2、 Ub2、 Uc2，用電設(shè)備的電流經(jīng)過(guò)檢測(cè)接口 IC5轉(zhuǎn) 化成電流信號(hào)Ia2、 Ib2、 Ic2;上述各種信號(hào)輸入到單片機(jī)IC1進(jìn)行濾波、放大， 轉(zhuǎn)換成單片機(jī)IC1可接受信號(hào)，通過(guò)分析處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出系統(tǒng)需要的無(wú) 功功率補(bǔ)償量、各次諧波含量等參數(shù)；單片機(jī)IC1根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出可控硅控制 信號(hào)，經(jīng)過(guò)IC8發(fā)出觸發(fā)脈沖信號(hào)以改變整流控制器5中可控硅TI、 T2的導(dǎo)通角 a;電源電壓正半周觸發(fā)導(dǎo)通可控硅T1，在回路中產(chǎn)生勵(lì)磁電流；電源電壓負(fù)半 周觸發(fā)導(dǎo)通可控硅T2，在回路中產(chǎn)生勵(lì)磁電流； 一個(gè)周期內(nèi)電源電壓輪流觸發(fā)導(dǎo) 通可控硅T1、 T2，經(jīng)過(guò)二極管D續(xù)流產(chǎn)生連續(xù)的勵(lì)磁電流；勵(lì)磁電流的大小取決 于可控硅控制導(dǎo)通角a的大小，a越小產(chǎn)生的勵(lì)磁電流越大，使電抗器鐵心的磁 化程度加強(qiáng)，電抗器電抗值變小而輸出電流變大；a越大產(chǎn)生的勵(lì)磁電流越小， 使電抗器鐵心的磁化程度減弱，電抗器電抗值變大而輸出電流變小；由此實(shí)現(xiàn)了 通過(guò)改變可控硅T1、 T2控制導(dǎo)通角a，可以平滑調(diào)節(jié)電抗器的容量，并且可以根 據(jù)設(shè)定鐵芯的磁化程度以滿足電抗器對(duì)調(diào)節(jié)速度的要求。
權(quán)利要求1、干式磁控電抗器，包括電抗器繞組C、整流控制器B和觸發(fā)控制器A，其特征在于電抗器繞組C套裝在鐵芯的外部，鐵芯通過(guò)夾件組成兩組器身，兩組器身通過(guò)梁架組成整體；整流控制器B和觸發(fā)控制器A設(shè)置在梁架頂部或側(cè)面，電抗器繞組C與整流控制器B和觸發(fā)控制器A的電路結(jié)構(gòu)如下電抗器繞組C是由L1-L6組成，整流控制器B是由可控硅T1、T2、二極管D、電容C1、C2、C3、電阻R1、R2、R3組成，觸發(fā)控制器A是由單片機(jī)IC1、外接線路電壓檢測(cè)接口IC2、用電設(shè)備線路電壓檢測(cè)接口IC3、外接線路電流檢測(cè)接口IC4、用電設(shè)備電流檢測(cè)接口IC5、PLC顯示器IC6、通訊接口IC7觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8組成，繞組是由L1-L6組成，其中L1和L5線頭并接，L4和L6線尾并接，L1、L2的中間抽頭接可控硅T1的陽(yáng)極形成整流電路，L3、L4的中間抽頭接可控硅T2的陽(yáng)極形成整流電路，L2的尾端、L6的首端并接續(xù)流二極管的正極，L3的首端、L5的尾端并接續(xù)流二極管D的負(fù)極和可控硅T1、T2的陰極，電容C1、R1，C2、R2，C3、R3分別并接可控硅T1、T2和二極管D的陰極陽(yáng)極和正負(fù)極，可控硅T1、T2的控制極分別接觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8的3、4腳，觸發(fā)信號(hào)發(fā)生器IC8的1、2腳接單片機(jī)IC1的1、2腳，單片機(jī)IC1的3-5腳接用電設(shè)備線路電壓檢測(cè)接口IC3，6—8腳接外接線路電壓檢測(cè)接口IC2，9、10腳分別接PLC顯示器IC6和通訊接口IC7，11—13腳，14—16腳分別接外接線路電流檢測(cè)接口IC4和用電設(shè)備電流檢測(cè)接口IC5。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供干式磁控電抗器，其結(jié)構(gòu)是由電抗器繞組C、整流控制器B和觸發(fā)控制器A組成，電抗器繞組C套裝在鐵芯的外部，鐵芯通過(guò)夾件組成兩組器身，兩組器身通過(guò)梁架組成整體；整流控制器B和觸發(fā)控制器A設(shè)置在梁架頂部或側(cè)面，鐵芯芯柱截面由不飽和區(qū)域鐵芯和飽和區(qū)域鐵芯交錯(cuò)排列組成并聯(lián)磁路，通過(guò)不飽和區(qū)域鐵芯吸收飽和區(qū)域鐵芯的漏磁通形成自屏蔽，繞組中一部分匝數(shù)與整流控制器連接形成自耦式直流助磁，繞組的絕緣耐熱等級(jí)為F級(jí)、H級(jí)和C級(jí)，由浸漬式、真空澆注、繞包等方式實(shí)現(xiàn)；成型后鐵心和繞組的絕緣介質(zhì)為空氣，并通過(guò)空氣散熱。本實(shí)用新型的電抗器具有防火、防爆、防潮功能，可安裝運(yùn)行于對(duì)環(huán)保和安全有特殊要求的場(chǎng)所；使用本實(shí)用新型的電抗器，可使鐵芯的損耗、噪聲、諧波含量大幅度降低，具有高可靠性、成本低和易于加工的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F17/04GK201213083SQ20082002484
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者李俊英, 珊 王, 王學(xué)才 申請(qǐng)人:王學(xué)才