一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及电力系统动态无功补偿的可控技术以及磁集成技术领域，特别是涉及一种变压器式可控电抗器新型磁集成系统。其特点是包括多个与电网并联的控制绕组基本单元，每个控制绕组基本单元由铁轭、工作绕组和控制绕组组成。其将磁集成技术应用于变压器式可控电抗器的结构设计，在满足其高阻抗、弱耦合的设计要求的基础上减少了磁件数量。该装置的使用材料易获得、绕组容量分配方便且容量利用率高。此外，其电流谐波小、容量连续可控，而且体积小、损耗低、易拓展、结构简单、装配灵活、运行维护方便等特点，也是其相较于现有技术的优越性的体现。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置
本技术涉及电力系统动态无功补偿的可控技术以及磁集成
，特别是涉及一种变压器式可控电抗器新型磁集成系统。
技术介绍
随着我国新能源发电的大规模集中接入以及超高压交流输电线路剧烈的潮流变化，超高压电网对并联可控电抗器在技术和性能上提出了更高的要求。变压器式可控电抗器作为一种新型无功补偿装置，其电流谐波小、响应速度快，为电力系统的安全可靠、经济优质运行提供了重要保障。目前，变压器式可控电抗器具有同心式和磁集成式两种结构。同心式结构通过在控制绕组回路串联限流电抗来提高短路阻抗进而使控制绕组短路电流维持在额定值，但基于该方式的变压器式可控电抗器所需的限流电抗非常大，且各控制绕组之间存在严重的磁耦合，降低了绕组容量利用率。磁集成结构的变压器式可控电抗器将磁集成技术引入变压器式可控电抗器的结构设计，虽在一定程度上解决了上述问题，但其对绕组的拆分或在铁心中设置不同磁导率的材料，无疑增加了结构的复杂度以及工艺制作与运行维护的难度，大大降低了其实用价值。
技术实现思路
本技术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新型磁集成装置，有效解决了现有技术存在的问题。为实现上述目的，本技术采取的技术方案为：所述的一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置，其特点是包括多个与电网并联的控制绕组基本单元，每个控制绕组基本单元由铁轭、工作绕组和控制绕组组成。所述的多个与电网并联的控制绕组基本单元，将变控制绕组级数定义为s，当s为偶数时，控制绕组基本单元均为双控制绕组基本单元；当s为偶数时，最后一个控制绕组基本单元为单控制绕组基本单元；双控制绕组基本单元包括上铁轭、下铁轭、左旁轭和右旁轭，左旁轭上设置有工作绕组，铁轭上通过设置控制绕组构成上下两个控制绕组单元，每个控制绕组单元均由控制绕组以及并联于控制绕组所在铁芯的相邻位置处的气隙柱所构成，控制绕组端口均串联一组反并联晶闸管；单控制绕组基本单元铁芯上仅有一个控制绕组单元，控制绕组所对应的气隙柱设置于工作绕组与控制绕组之间，控制绕组端口串联一组反并联晶闸管。所述的双控制绕组基本单元中的上下两个控制绕组单元集成于同一铁芯，且两个控制绕组之间实现解耦；所述的气隙柱并联在控制绕组所在铁芯相邻处，为与控制绕组交流的磁通提供一条额外的低磁阻磁路，实现一个独立基本单元中的两个控制绕组之间的解耦，并使工作绕组与控制绕组之间的短路阻抗达到100％。所述的控制绕组的容量分配通过对每个控制绕组对应的气隙柱中的气隙大小进行调节，控制绕组容量随气隙的增大而增大。本技术的有益效果是：所述的一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置，其将磁集成技术应用于变压器式可控电抗器的结构设计，在满足其高阻抗、弱耦合的设计要求的基础上减少了磁件数量。该装置的使用材料易获得、绕组容量分配方便且容量利用率高。此外，其电流谐波小、容量连续可控，而且体积小、损耗低、易拓展、结构简单、装配灵活、运行维护方便等特点，也是其相较于现有技术的优越性的体现。附图说明图1为本技术整体结构原理示意图；图2是本技术图1中的第k个双控制绕组基本单元结构示意图；图3是本技术单控制绕组基本单元的结构示意图；图4是本技术中的第k个双控制绕组基本单元的等效磁路示意图；图5是本技术中的第k个双控制绕组基本单元的等效电路示意图。图中所示：1.工作绕组；2.气隙柱；3.上铁轭；4.控制绕组；5.反并联晶闸管；6.气隙；7.右旁轭；8.下铁轭；9.控制绕组单元；10.左旁轭。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1和3所示，所述的一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置，其特点是包括多个与电网并联的控制绕组基本单元，每个控制绕组基本单元由铁轭、工作绕组1和控制绕组4组成。所述的多个与电网并联的控制绕组基本单元，将控制绕组4级数定义为s，当s为偶数时，控制绕组基本单元均为双控制绕组基本单元；当s为偶数时，最后一个控制绕组基本单元为单控制绕组基本单元；双控制绕组基本单元包括上铁轭3、下铁轭8、左旁轭10和右旁轭7，左旁轭10上设置有工作绕组1，铁轭上通过设置控制绕组构成上下两个控制绕组单元9，每个控制绕组单元9均由控制绕组4以及并联于控制绕组4所在铁芯的相邻位置处的气隙柱2所构成，气隙柱2上设置有气隙6，控制绕组4端口均串联一组反并联晶闸管5；单控制绕组基本单元铁芯上仅有一个控制绕组单元，控制绕组4所对应的气隙柱2设置于工作绕组1与控制绕组4之间，控制绕组4端口串联一组反并联晶闸管5。所述的双控制绕组基本单元中的上下两个控制绕组单元集成于同一铁芯，且两个控制绕组之间实现解耦；所述的气隙柱2并联在控制绕组4所在铁芯相邻处，为与控制绕组交流的磁通提供一条额外的低磁阻磁路，实现一个独立基本单元中的两个控制绕组之间的解耦，并使工作绕组与控制绕组之间的短路阻抗达到100％。所述的控制绕组4的容量分配通过对每个控制绕组对应的气隙柱2中的气隙6大小进行调节，控制绕组容量随气隙的增大而增大。所述的一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置，其控制绕组级数s无论为奇数还是偶数，所有独立基本单元的工作绕组全部并联，再通过端口A、X并联于电网，且每个控制绕组端子均串联一组反并联晶闸管。如图2所示，N0为工作绕组匝数，N1为第一个控制绕组的匝数，N2为第二个控制绕组的匝数，通过对各气隙大小设置的不同，来实现控制绕组的容量分配。对第k个双控制绕组基本单元进行磁路分析，其忽略绕组漏抗及绕组线阻时的等效磁路图如图4所示，F0、F1、F2分别为工作绕组、控制绕组1、控制绕组2的磁动势；Rm0～Rm5分别为各磁路的磁阻；Φ0～Φ5为流过各磁路的磁通，通过磁路分析可得出工作绕组与控制绕组的磁动势关系表达式：在磁动势关系表达式中，K为常数，其值由主磁通大小决定。从表达式中可看出，工作绕组磁动势随控制绕组磁动势的递增而递增。当控制绕组磁动势均为0时，此时双控制绕组基本单元处于空载状态，铁心中只有主磁通流过。当控制绕组磁势均达到额定时，此时双控制绕组基本单元处于满载状态。因此，双控制绕组绕组基本单元能够实现从空载到满载的过渡。进而可知，本技术能够实现从空载到满载的过渡。对第k个双控制绕组基本单元进行电路分析，其忽略绕组漏抗及绕组线阻时的等效电路图如图5所示，可得控制绕组均短路时归算至工作绕组侧的短路阻抗与短路电流表达式分别如式(1)和式(2)所示：在上式中，ω为交流电压的角频率，且ω＝2πf；工作绕组电流表达式中，U为工作绕组电压；f为工作频率；N0为工作绕组匝数；Rm3、Rm4为气隙柱的磁阻。从短路电流表达式可知，绕组的短路电流与气隙柱的磁阻大小呈正相关变化。由于气隙柱的磁阻主要由气隙的大小决定，且随气隙的增大而增大，因此，对气隙进行合理设置可增加CRT的短路阻抗，进而有效减小短路电流使其维持在额定值。假设工作绕组额定电压为220V，额定电流为40A，工作频率为50Hz，工作绕组与控制绕组的匝比为1：1。且控制绕组级数为4级，每级额定电流分别为5A、5A、10A、20A。那么，在不同负载下，本技术各绕组的短路电流及其容量利用率的解析计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置，其特征是包括多个与电网并联的控制绕组基本单元，每个控制绕组基本单元由铁轭、工作绕组和控制绕组组成；所述的多个与电网并联的控制绕组基本单元，将变控制绕组级数定义为s，当s为偶数时，控制绕组基本单元均为双控制绕组基本单元；当s为偶数时，最后一个控制绕组基本单元为单控制绕组基本单元；双控制绕组基本单元包括上铁轭、下铁轭、左旁轭和右旁轭，左旁轭上设置有工作绕组，铁轭上通过设置控制绕组构成上下两个控制绕组单元，每个控制绕组单元均由控制绕组以及并联于控制绕组所在铁芯的相邻位置处的气隙柱所构成，控制绕组端口均串联一组反并联晶闸管；单控制绕组基本单元铁芯上仅有一个控制绕组单元，控制绕组所对应的气隙柱设置于工作绕组与控制绕组之间，控制绕组端口串联一组反并联晶闸管；所述的双控制绕组基本单元中的上下两个控制绕组单元集成于同一铁芯，且两个控制绕组之间实现解耦；所述的气隙柱并联在控制绕组所在铁芯相邻处，为与控制绕组交流的磁通提供一条额外的低磁阻磁路，实现一个独立基本单元中的两个控制绕组之间的解耦，并使工作绕组与控制绕组之间的短路阻抗达到100%。

【技术特征摘要】
1.一种变压器式可控电抗器新型磁集成装置，其特征是包括多个与电网并联的控制绕组基本单元，每个控制绕组基本单元由铁轭、工作绕组和控制绕组组成；所述的多个与电网并联的控制绕组基本单元，将变控制绕组级数定义为s，当s为偶数时，控制绕组基本单元均为双控制绕组基本单元；当s为偶数时，最后一个控制绕组基本单元为单控制绕组基本单元；双控制绕组基本单元包括上铁轭、下铁轭、左旁轭和右旁轭，左旁轭上设置有工作绕组，铁轭上通过设置控制绕组构成上下两个控制绕组单元，每个控制绕组单元均由控制绕组以及并联于控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：田铭兴，王田戈，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62