專利名稱：磁控并聯(lián)電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電網(wǎng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾娏υO(shè)備，具體說(shuō)涉及電力設(shè)備使用的一種磁控并聯(lián)電抗器。
背景技術(shù)：
并聯(lián)電抗器是電網(wǎng)運(yùn)行中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)某Ｓ秒姎庠O(shè)備。目前使用的并聯(lián)電抗器多為容量不可調(diào)，不能隨著系統(tǒng)無(wú)功的變化而改變其容量。雖然TCR (晶閘管控制電抗器)可以實(shí)現(xiàn)容量連續(xù)可調(diào)，但由于運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大諧波、且成本高、占地面積大、維護(hù)不便等缺點(diǎn)限制了該產(chǎn)品的發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有并聯(lián)電抗器及其他無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備所存在的缺陷，而提供一種具有自耦直流勵(lì)磁，操作調(diào)節(jié)方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磁控并聯(lián)電抗器。采用的技術(shù)方案是磁控并聯(lián)電抗器，包括電抗器、控制單元、直流勵(lì)磁單元、電流互感器CT和電壓互感器PT。所述的電抗器與電網(wǎng)并聯(lián)，電抗器的輸入端A、輸入端B、輸入端C與電網(wǎng)連接，電抗器的輸出端X、輸出端Y、輸出端Z接地。電抗器中繞組的抽頭輸出端與直流勵(lì)磁單兀的交流輸入端連接，直流勵(lì)磁單元的觸發(fā)端與控制單元的輸出端連接。電流互感器CT與電網(wǎng)串聯(lián)，電流互感器CT的輸出端與控制單元連接；電壓互感器PT與電網(wǎng)并聯(lián)，電壓互感器PT輸出端與控制單元連接。上述的直流勵(lì)磁單元由晶閘管VT1、晶閘管VT2、續(xù)流二極管VD構(gòu)成；電抗器由兩個(gè)前后對(duì)稱的鐵心構(gòu)成完全相同的雙三柱器身，前器身I和后器身II通過(guò)上橫軛鐵心及下橫軛鐵心相連接。前器身I的三個(gè)鐵心芯柱上分別套裝第一繞組、第二繞組和第三繞組。后器身II的三個(gè)鐵心芯柱上分別套裝第四繞組、第五繞組和第六繞組。每個(gè)繞組均分為上半段和下半段，上半段和下半段繞組的繞向和匝數(shù)均相同。前器身I上半段繞組和后器身II下半段繞組均帶有一定匝數(shù)比的抽頭，抽頭外接直流勵(lì)磁單元中的晶閘管VTl和VT2。前器身I和后器身II相對(duì)應(yīng)鐵心芯柱的上下兩個(gè)繞組交叉連接。上述的鐵心芯柱上具有多段小截面，上橫軛鐵心與上軛鐵心之間及下橫軛鐵心與下軛鐵心之間放有絕緣板。上述的繞組接線采用三角形連接方式，即電抗器的輸入端A與輸出端Z連接，電抗器的輸入端B與輸出端X連接，電抗器的輸入端C與輸出端Y連接，前后器身鐵心芯柱所套繞組均分為上半段和下半段，前器身鐵心芯柱分別套有的第一繞組、第二繞組、第三繞組，其繞組上半段具有抽頭kAl、kBl、kCl、dAl、dBl、dCl，下半段具有抽頭dA2、dB2、dC2，后器身鐵心芯柱分別套有第四繞組、第五繞組、第六繞組，其繞組上半段具有抽頭dA2、dB2、dC2，下半段具有抽頭dAl、dBl、dCl、kA2、kB2、kC2，前器身的第一繞組上半段抽頭dAl與后器身的第四繞組的下半段抽頭dAl相連接，第一繞組下半段抽頭dA2與后器身的第四繞組的上半段抽頭dA2相連接，前器身的第二繞組上半段抽頭dBl與后器身的第五繞組的下半段抽頭dBl相連接，第二繞組下半段抽頭dB2與后器身的第五繞組的上半段抽頭dB2相連接，前器身的第三繞組上半段抽頭dCl與后器身的第六繞組的下半段抽頭dCl相連接，第三繞組下半段抽頭dC2與后器身的第六繞組的上半段抽頭dC2相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是I、由于本實(shí)用新型獨(dú)特的鐵心結(jié)構(gòu)，使得雙三柱鐵心繞組上連接的晶閘管在電源電壓的一個(gè)工頻周期里分別觸發(fā)導(dǎo)通，從而通過(guò)橫軛為控制磁通提供流通回路，使工作心柱磁飽和。通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管導(dǎo)通角，可以改變直流控制電流的大小和相應(yīng)的鐵心磁飽和度，從而使得電抗器的容量能夠無(wú)級(jí)連續(xù)可調(diào)。本實(shí)用新型不用外加直流電源就可對(duì)電抗器直 接進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠。2、由于本實(shí)用新型的鐵心芯柱具有多段小截面，在電抗器工作時(shí)只有心柱的部分區(qū)域鐵心飽和，而其它區(qū)域鐵心處于不飽和狀態(tài)，因此使本實(shí)用新型的損耗低、噪音低、諧波含量低。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型中電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的左視圖。圖4是圖2的俯視圖。圖5是本實(shí)用新型中電抗器繞組的接線原理圖。圖6是鐵心中交流磁通與直流磁通的分布示意圖。圖7是控制系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做具體描述。磁控并聯(lián)電抗器，是根據(jù)磁飽和原理，借助控制回路的直流控制電流來(lái)激磁改變鐵心的磁飽和度，從而達(dá)到平滑調(diào)節(jié)無(wú)功輸出的目的。通過(guò)控制連接在控制回路中的晶閘管導(dǎo)通角大小，可以無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)電抗器容量，以達(dá)到最佳補(bǔ)償效果，是無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。如圖I、圖2、圖3、圖4和圖5所示磁控并聯(lián)電抗器包括電抗器13、控制單元14、直流勵(lì)磁單元15、電流互感器CT和電壓互感器PT，所述的電抗器13與電網(wǎng)并聯(lián)，電抗器13的輸入端A、輸入端B、輸入端C與電網(wǎng)連接，電抗器13的輸出端X、輸出端Y、輸出端Z接地，電抗器13中繞組的抽頭輸出端與直流勵(lì)磁單元15的輸入端連接，直流勵(lì)磁單元15的觸發(fā)端與控制單元14的輸入端連接，電流互感器CT與電網(wǎng)串聯(lián)，電流互感器CT的輸出端與控制單元14連接，電壓互感器PT與電網(wǎng)并聯(lián)，電壓互感器PT輸出端與控制單元14連接；直流勵(lì)磁單元15由晶閘管VT1、晶閘管VT2、續(xù)流二極管VD構(gòu)成；電抗器13由兩個(gè)完全相同的前器身I和后器身II組成雙三柱鐵心器身，前器身I和后器身II通過(guò)上橫軛鐵心10及下橫軛鐵心11相連接，前器身I的三個(gè)鐵心芯柱7上分別套裝第一繞組I、第二繞組2、第三繞組3，后器身II的三個(gè)鐵心芯柱7上分別套裝第四繞組4、第五繞組5、第六繞組6，繞組均分為上半段和下半段，上半段和下半段繞組的繞向和匝數(shù)均相同，前器身I上半段繞組和后器身II下半段繞組均帶有一定匝數(shù)比的抽頭，抽頭外接直流勵(lì)磁單元15中的晶閘管VTl和VT2，前器身I和后器身II相對(duì)應(yīng)鐵心芯柱7的上下兩個(gè)繞組交叉連接，鐵心芯柱7上具有多段小截面，上橫軛鐵心10與上軛鐵心8之間及下橫軛鐵心11與下軛鐵心9之間放有絕緣板12。由圖I中可知，電抗器13中的繞組分別為直流控制單元15中的晶閘管VTl和VT2提供自耦交流工作電壓。晶閘管VTl和VT2在控制單元14輸出的觸發(fā)信號(hào)的作用下輪流導(dǎo)通與截止，向電抗器13中的繞組中注入直流電流，使繞組中交流電流的大小受到所注入的直流電流大小的控制，由此實(shí)現(xiàn)電抗值可調(diào)、可控。電流互感器CT和電壓互感器PT將采集到的電抗器13輸出的電流 、電壓信號(hào)輸送給控制單元14，作為控制單元14判斷控制直流勵(lì)磁單元15中的晶閘管VTl和VT2導(dǎo)通角度大小的依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電抗器的自動(dòng)控制。所述控制單元采用單片機(jī)常規(guī)控制方式，單片機(jī)采用的型號(hào)為PIC16F870。所述鐵心芯柱7上具有多段小截面，小截面面積為正常截面的1/2，按實(shí)際計(jì)算小截面長(zhǎng)度，以長(zhǎng)度為l(T25mm，間隔為4(T80mm交錯(cuò)均布在鐵心心柱7上。鐵心芯柱7為圓形截面，上軛鐵心8和下軛鐵心9為矩形或圓形截面，上橫軛鐵心10及下橫軛鐵心11為矩形截面。鐵心芯柱7、上軛鐵心8、下軛鐵心9、上橫軛鐵心10及下橫軛鐵心11的片形各不相同。鐵心芯柱7、上軛鐵心8、下軛鐵心9單獨(dú)疊制，有單獨(dú)的夾緊件夾緊。上橫軛鐵心10、下橫軛鐵心11單獨(dú)疊制，有單獨(dú)的夾緊件夾緊。夾緊件與鐵心之間放置絕緣板。上橫軛鐵心10與上軛鐵心8之間也用絕緣板隔開(kāi)，下橫軛鐵心11與下軛鐵心9之間也用絕緣板隔開(kāi)，不形成短接。前后器身鐵心單獨(dú)接地，上橫軛鐵心10及下橫軛鐵心11單獨(dú)接地。所述繞組由電磁線繞制，第一繞組I、第二繞組2、第三繞組3、第四繞組4、第五繞組5、第六繞組6分別套裝在鐵心芯柱7上，每一芯柱上的繞組又分為上下兩段，上段繞組的尾端和下段繞組的首端由端子引出，作為直流控制電源的輸入端。繞組具體結(jié)構(gòu)與接線原理如圖5所示，繞組接線采用三角形連接方式，即電抗器13的輸入端A與輸出端Z連接，電抗器13的輸入端B與輸出端X連接，電抗器13的輸入端C與輸出端Y連接，前后器身鐵心心柱所套繞組均分為上半段和下半段，前器身鐵心心柱分別套有第一繞組I、第二繞組2、第三繞組3，其繞組上半段具有抽頭kAl、kBl、kCI、dAl、dBl、dCl，下半段具有抽頭dA2、dB2、dC2，后器身鐵心心柱分別套有第四繞組4、第五繞組5、第六繞組6，其繞組上半段具有抽頭(^2、(^2、況2，下半段具有抽頭(^1、(^1、(1(1、kA2、kB2、kC2，前器身的第一繞組I上半段抽頭dAl與后器身的第四繞組4的下半段抽頭dAl相連接，第一繞組I下半段抽頭dA2與后器身的第四繞組4的上半段抽頭dA2相連接，前器身的第二繞組2上半段抽頭dBl與后器身的第五繞組5的下半段抽頭dBl相連接，第二繞組2下半段抽頭dB2與后器身的第五繞組5的上半段抽頭dB2相連接，前器身的第三繞組3上半段抽頭dCl與后器身的第六繞組6的下半段抽頭dCl相連接，第三繞組3下半段抽頭dC2與后器身的第六繞組6的上半段抽頭dC2相連接。圖7為本實(shí)用新型中自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制流程圖。其中高壓電壓互感器PT和電流互感器CT檢測(cè)的系統(tǒng)電壓信號(hào)U、I經(jīng)各自的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換后成為數(shù)字信號(hào)，輸入到單片機(jī)CPU中進(jìn)行運(yùn)算，若運(yùn)算的結(jié)果符合正常運(yùn)行要求，則由觸發(fā)脈沖形成電路發(fā)出觸發(fā)脈沖，晶閘管VT被觸發(fā)導(dǎo)通，為磁控電抗器提供勵(lì)磁電流，使磁控電抗器處于受控狀態(tài)；若CPU運(yùn)算的結(jié)果為系統(tǒng)故障，則立即封鎖觸發(fā)脈沖形成電路，強(qiáng)迫晶閘管VT關(guān)斷，使磁控電抗器迅速退保和呈現(xiàn)高阻抗，實(shí)現(xiàn)自保。保護(hù)電路的作用是在正常運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)晶閘管VT的工作狀態(tài)，使其可靠工作，保證本實(shí)用新型穩(wěn)定可靠運(yùn)行，降低其故障率。磁控并聯(lián)電抗器的工作原理磁控電抗器是利用直流電流的變化來(lái)改變鐵心的磁特性和磁狀態(tài)工作點(diǎn)，進(jìn)而控制和改變交流繞組的感抗和交流回路的參數(shù)。鐵心電抗器的電抗值可由下式確定
權(quán)利要求1.磁控并聯(lián)電抗器，包括電抗器(13)、控制單元(14)、直流勵(lì)磁單元(15)、電流互感器CT和電壓互感器PT，其特征在于所述的電抗器(13)與電網(wǎng)并聯(lián)，電抗器(13)的輸入端A、輸入端B、輸入端C與電網(wǎng)連接，電抗器(13)的輸出端X、輸出端Y、輸出端Z接地，電抗器(13)中繞組的抽頭輸出端與直流勵(lì)磁單元(15)的輸入端連接，直流勵(lì)磁單元(15)的觸發(fā)端與控制單元(14)的輸入端連接，電流互感器CT與電網(wǎng) 串聯(lián)，電流互感器CT的輸出端與控制單元(14)連接，電壓互感器PT與電網(wǎng)并聯(lián)，電壓互感器PT輸出端與控制單元(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁控并聯(lián)電抗器，其特征在于所述的直流勵(lì)磁單元(15)由晶閘管VT1、晶閘管VT2、續(xù)流二極管VD構(gòu)成；電抗器(13)由兩個(gè)完全相同的前器身I和后器身II組成雙三柱鐵心器身，前器身I和后器身II通過(guò)上橫軛鐵心(10)及下橫軛鐵心(11)相連接，前器身I的三個(gè)鐵心芯柱(7)上分別套裝第一繞組(I)、第二繞組(2)、第三繞組(3)，后器身II的三個(gè)鐵心芯柱(7)上分別套裝第四繞組(4)、第五繞組(5)、第六繞組(6)，繞組均分為上半段和下半段，上半段和下半段繞組的繞向和匝數(shù)均相同，前器身I上半段繞組和后器身II下半段繞組均帶有一定匝數(shù)比的抽頭，抽頭外接直流勵(lì)磁單元(15)中的晶閘管VTl和VT2，前器身I和后器身II相對(duì)應(yīng)鐵心心柱(7)的上下兩個(gè)繞組交叉連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁控并聯(lián)電抗器，其特征在于所述的鐵心芯柱(7)上具有多段小截面，上橫軛鐵心(10)與上軛鐵心(8)之間及下橫軛鐵心(11)與下軛鐵心(9)之間放有絕緣板(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁控并聯(lián)電抗器，其特征在于所述的繞組接線采用三角形連接方式，即電抗器(13)的輸入端A與輸出端Z連接，電抗器(13)的輸入端B與輸出端X連接，電抗器(13)的輸入端C與輸出端Y連接，前后器身鐵心心柱所套繞組均分為上半段和下半段，前器身鐵心心柱分別套有第一繞組(I)、第二繞組(2)、第三繞組(3)，其繞組上半段具有抽頭kAl、kBl、kCl、dAl、dBl、dCl，下半段具有抽頭dA2、dB2、dC2，后器身鐵心心柱分別套有第四繞組(4 )、第五繞組(5 )、第六繞組(6 )，其繞組上半段具有抽頭dA2、dB2、dC2，下半段具有抽頭dAl、dBl、dCl、kA2、kB2、kC2，前器身的第一繞組(I)上半段抽頭dAl與后器身的第四繞組(4)的下半段抽頭dAl相連接，第一繞組(I)下半段抽頭dA2與后器身的第四繞組(4)的上半段抽頭dA2相連接，前器身的第二繞組(2)上半段抽頭dBl與后器身的第五繞組(5)的下半段抽頭dBl相連接，第二繞組(2)下半段抽頭dB2與后器身的第五繞組(5)的上半段抽頭dB2相連接，前器身的第三繞組(3)上半段抽頭dCl與后器身的第六繞組(6)的下半段抽頭dCl相連接，第三繞組(3)下半段抽頭dC2與后器身的第六繞組(6)的上半段抽頭dC2相連接。
專利摘要磁控并聯(lián)電抗器，電抗器與電網(wǎng)并聯(lián)連接，電抗器中的繞組與直流勵(lì)磁單元中的晶閘管連接，直流勵(lì)磁單元與控制單元連接，電流互感器和電壓互感器與電網(wǎng)串聯(lián)并與控制單元連接，電抗器由兩個(gè)完全相同的前器身Ⅰ和后器身Ⅱ組成雙三柱鐵心器身，前器身Ⅰ和后器身Ⅱ通過(guò)上橫軛鐵心及下橫軛鐵心相連接，前后器身的六個(gè)鐵心心柱上分別套裝繞組。本結(jié)構(gòu)可使晶閘管在電源電壓的一個(gè)工頻周期里分別觸發(fā)導(dǎo)通，從而通過(guò)橫軛為控制磁通提供流通回路，使工作心柱磁飽和，通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管導(dǎo)通角，可改變直流控制電流的大小和相應(yīng)的鐵心磁飽和度，從而使電抗器的容量能夠連續(xù)可調(diào)。不用外加直流電源可對(duì)電抗器的容量直接進(jìn)行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠。
文檔編號(hào)H02J3/18GK202759249SQ20122042099
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者李長(zhǎng)友 申請(qǐng)人:大連第二互感器集團(tuán)有限公司