[实用新型]具有潮流控制和短路限流功能的铁芯电抗调节器

说明书

技术领域

本实用新型涉及柔性输变电装置，尤其是一种铁芯电抗调节器。

背景技术

现代电网的潮流控制一直是电力系统运行中最受关注的问题，对于大电网而言，若其潮流得不到有效控制，将对电网安全运行产生重大影响。但是全面的潮流控制需要大量复杂昂贵的装置，这使得电网运行成本上升。同时，由于电力系统容量的增大，短路电流也越来越大，不仅造成断路器无法断开，也给电网带来巨大的瞬时短路电流冲击，现有的解决方案包括在电网上设置电抗器、故障限流器、加大变压器电抗或者改变输电线路运行方式等等。

在现代电网中，串联电抗器可以通过调节自身的电抗来调整输电网上的潮流；一些特殊场合也使用具有固定电抗值的干式电抗器来调节系统潮流；同时电力电子开关器件构成的串联补偿设备也常常用来灵活调节系统阻抗。还有一种使用饱和铁芯作为主要结构的电抗器，利用超导线构成控制电路，将饱和铁芯和超导线圈相结合来实现故障电流限制功能，常称这一类装置叫做饱和铁芯型超导限流器。然而干式电抗器在潮流控制中往往缺乏灵活性；电力电子器件构成的串联补偿装置通常具有复杂的控制方式和大量昂贵的开关器件，导致成本增加和使用策略复杂；饱和铁芯限流器往往仅具有故障限流功能，而无法在电网正常运行时灵活安排自身阻抗以适应电力系统潮流的要求。这种饱和铁芯超导限流器只具有二值输出：即电网正常时表现低电抗和电网故障时表现高电抗，因而不具有潮流控制能力。为迫使电网正常运行时饱和铁芯限流器串入电抗最小，需要极大的直流励磁系统控制铁芯处于深度饱和状态，这类饱和铁芯限流器中常采用超导材料作为直流线圈回路，相应的制冷设备也必须投入使用才能保证超导材料的正常工作，因此饱和铁芯超导限流器的装置体积和设备投资都是巨大的，经济性相对较低。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的一个目的是要提供一种具有潮流控制和短路限流功能的铁芯电抗调节器，用以解决干式电抗器和电力电子串联补偿装置虽具有潮流控制功能却不具有故障限流功能，而饱和铁芯超导限流器虽具有故障限流功能却不具有潮流控制功能的技术问题。

技术方案：一种具有潮流控制和短路限流功能的铁芯电抗调节器，包括6个口字型铁芯、直流线圈和交流线圈；每个口字型铁芯包括中间柱、边柱、上磁轭和下磁轭，6个中间柱合在一起形成组合中间柱，相邻边柱的距离均相等；直流线圈绕制在所述组合中间柱上并与可调偏置直流源连接，所述交流线圈绕制在边柱上，相对边柱上的两个交流线圈的同名端相连后连接在电网上；所述口字型铁芯上设有气隙。

所述交流线圈绕制的匝数比所述直流线圈的匝数少。所述气隙设置在边柱、上磁轭或者下磁轭。

一种具有潮流控制和短路限流功能的铁芯电抗调节器，包括2个口字型铁芯、直流线圈和交流线圈；每个口字型铁芯包括中间柱、边柱、上磁轭和下磁轭，所述中间柱合在一起形成组合中间柱；所述直流线圈绕在组合中间柱上并和可调偏置直流源相连，交流线圈绕制在所述边柱上，交流线圈的同名端相连后连接在电网上，所述上磁轭上设有气隙。所述交流线圈绕制的匝数比所述直流线圈的匝数少。

有益效果：本实用新型不需要使用超导材料，结构简单，易于实现，成本低，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型三相结构侧视图；

图2a为本实用新型每相交直流线圈的接线方式和气隙设置在上磁轭的示意图；

图2b为本实用新型每相交直流线圈的接线方式和气隙设置在下磁轭的示意图；

图2c为本实用新型每相交直流线圈的接线方式和气隙设置在上、下磁轭的示意图；

图2d为本实用新型每相交直流线圈的接线方式原理图和气隙设置在旁柱的示意图；

图2e本实用新型气隙的示意图；

图3为本实用新型三相结构的俯视图及其开气隙位置的示意图；

图4为本实用新型的俯视图；

图5为本实用新型的仰视图；

图6为本实用新型在潮流控制时的磁化曲线控制原理图；

图7为本实用新型在故障限流时的磁化曲线控制原理图；

图8为本实用新型直流电流调整后输出基波电抗的变化情况，是以交流220V等级样机为例做的仿真实验图；

图9为本实用新型限流时的仿真实验图，并与未接铁芯电抗调节器是短路电流做了对比，是以交流220V等级样机为例做的仿真实验图。

具体实施方式

下面结合附图具体说明本实用新型的具体实施方式：