專利名稱：三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種可調(diào)電抗器，特別是一種消弧線圈，屬于電氣技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，電力系統(tǒng)線路長(zhǎng)度的增加及電力電纜電網(wǎng)的增大、線路加長(zhǎng)，使電網(wǎng)的對(duì)地電容電流大幅度上升。非有效接地電網(wǎng)的大接地電流必然導(dǎo)致發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)的電弧不能有效熄滅，造成愈來(lái)愈多的瞬時(shí)單相接地故障不能自動(dòng)消除，間歇性弧光接地過(guò)電壓頻繁出現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)中的弱絕緣設(shè)備構(gòu)成威脅，頻繁發(fā)生電纜放炮、開(kāi)關(guān)絕緣子炸裂等事故；大的接地故障電流不能消除，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間，就可能使故障擴(kuò)大成斷線故障或永久性接地故障，嚴(yán)重時(shí)發(fā)展為相間短路故障，嚴(yán)重地威脅供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，對(duì)消弧線圈的需求量大增。自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈的良好市場(chǎng)前景吸引了投資者和工程技術(shù)人員的關(guān)注，各種消弧線圈相繼出現(xiàn)，有偏磁式、調(diào)匝式、調(diào)容式、高短路阻抗變壓器式和磁閥式等自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈。它們各有特點(diǎn)，并都在自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈的市場(chǎng)上占有一定份額。調(diào)匝式消弧線圈具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)，但也存在補(bǔ)償電流不能連續(xù)調(diào)節(jié)和有載開(kāi)關(guān)反應(yīng)速度慢、調(diào)檔噪聲大的缺點(diǎn)。調(diào)容式則設(shè)計(jì)和制造工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本高而難以得到廣泛應(yīng)用。高短路阻抗變壓器式消弧線圈是通過(guò)改變二次側(cè)晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)直接改變消弧線圈的電感的，它具有補(bǔ)償電流連續(xù)調(diào)節(jié)、線性度好、調(diào)節(jié)范圍寬、控制反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但由于晶閘管是非線性元件，消弧線圈補(bǔ)償電流中有諧波，需要裝設(shè)諧波濾波裝置，因此，也有設(shè)計(jì)復(fù)雜的缺陷。而更需關(guān)注的是，我國(guó)6-10kV電網(wǎng)變壓器幾乎都是三角形聯(lián)結(jié)，沒(méi)有中性點(diǎn)，而消弧線圈要安裝在電網(wǎng)中性點(diǎn)和地之間，因此，為了安裝消弧線圈，不得不安裝一個(gè)比消弧線圈更為昂貴的接地變壓器。文獻(xiàn)[l-5](本發(fā)明者)提出了一種三相五柱式消弧線圈，解決了這一問(wèn)題，但需要二次電抗器，并且這一電抗器的容量與消弧線圈的調(diào)節(jié)容量寬度相等。這樣， 一方面，消弧線圈的成本將隨著調(diào)節(jié)容量的寬度增大而增大(當(dāng)然，相當(dāng)于其它需要有接地變壓器的消弧線圈成本要低些)；另一方面，運(yùn)行實(shí)踐證明，這些小電抗器比消弧線圈本體的故障率要高的多，影響整個(gè)消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的整體可靠性；并且，為減少補(bǔ)償電流中的諧波含量，二次電抗器中只有一個(gè)采用晶閘管相控連續(xù)調(diào)節(jié)，其它二次電抗器則采用接觸器控制，這樣就降低了對(duì)補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié)速度，因此， 一般這種消弧線圈采用預(yù)調(diào)式控制。在文獻(xiàn)[6]中，(本發(fā)明者)由于將三個(gè)二次線圈設(shè)計(jì)在同一鐵心柱上，致使三個(gè)二次繞組的漏抗值很接近，無(wú)法將消弧線圈的補(bǔ)償電感值按照設(shè)計(jì)者的要求進(jìn)行理想分配。根據(jù)現(xiàn)有消弧線圈存在的問(wèn)題，本發(fā)明給出了一種三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈。參考文獻(xiàn)
1、 胡天祿，唐軼，王崇林，牟龍華，自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈，申請(qǐng)?zhí)?4241827.1，申請(qǐng)日94. 5. 3
2、 胡天祿，王崇林，唐軼，牟龍華，帶自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈的接地保護(hù)成套裝置，煤礦機(jī)電，1995, 3， 2-5。
3、 唐軼，接地變壓器式消弧線圈，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，Vol.24, No. 4， 1995， 12， 36-40
4、 唐軼，黃顯華，陸田.三相五柱式消弧電抗器，變壓器，1995, (04).
5、 陳慶，唐軼，接地變壓器式消弧線圈的電氣性能，中國(guó)電力，Vol. 38， No. 10， 2005， 10， 25-28
6、 唐軼，陳奎，陳慶，零序短路高阻抗接地變壓器式消弧線圈，申請(qǐng)?zhí)?00520071473.7,申i青曰:2005.05.11。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)上的不足，提供一種三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈，它的補(bǔ)償電感完全線性、補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快、諧波含量低、安裝不需要接地變壓器、整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易控制、易維護(hù)、制造成本低，特別適用于6kV和10kV電網(wǎng)。
技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈包括 一組主繞組、兩組(或n組)二次繞組、五柱鐵心、三組(或2^-1組)接觸器和一組雙向晶閘管，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。
包括 一組主繞組、多組二次繞組、五柱鐵心、三組接觸器和一組雙向晶閘管，其特征在于， 一組主繞組由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結(jié)點(diǎn)直接接地； 一組二次繞組由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，順極性串聯(lián)連接；另一組二次繞組由兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯(lián)連接；五柱鐵心的中間三柱鐵心構(gòu)成正序磁路，中間三柱通過(guò)上軛鐵心和下軛鐵心與兩邊柱鐵心構(gòu)成零序磁路，五柱鐵心的兩邊柱鐵心分別有一個(gè)大小相同的氣隙；三組接觸器控制兩組二次繞組的聯(lián)結(jié)和工作方式，決定了消弧線圈補(bǔ)償電感的基值； 一組雙向晶閘管對(duì)消弧線圈補(bǔ)償電感值實(shí)施細(xì)調(diào)。
三個(gè)主繞組分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結(jié)點(diǎn)直接接地，三個(gè)主繞組的另一端分別接電網(wǎng)的三相母線電壓。
三個(gè)主繞組與第一組三個(gè)二次繞組分別在五柱鐵心的中間三柱上同軸上下布置，兩線圈之間需絕緣。
五柱鐵心的中間三柱構(gòu)成正序磁路，中間三柱通過(guò)上下軛鐵心與兩邊柱構(gòu)成零序磁路，兩邊柱分別有一個(gè)大小相同的氣隙，即零序磁路設(shè)有氣隙。
具體為 一組主繞組由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形聯(lián)結(jié)，星形點(diǎn)直接接地，3個(gè)線圈的另外3端分別接電網(wǎng)的A、 B、 C三相。這3個(gè)線圈既作為接地變壓器的三相線圈，(3個(gè)線圈并聯(lián))也作為消弧線圈的補(bǔ)償線圈。第一組二次繞組由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，與3個(gè)主繞組同軸上下布置，兩線圈之間絕緣，順極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)。第二組二次繞組由兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)。五柱鐵心的中間三柱構(gòu)成正序磁路，中間三柱通過(guò)上、下軛鐵心與兩邊柱構(gòu)成零序磁路，兩邊柱分別有一個(gè)大小相同的氣隙，即零序磁路設(shè)有氣隙。當(dāng)電網(wǎng)處于三相
對(duì)稱運(yùn)行的正常工作狀態(tài)時(shí)，/,+/;)+/(;=人=0.其中，/,， /fl，,:為三相五柱直調(diào)電感
式消弧線圈三相主繞組中的電流；力為消弧線圈的補(bǔ)償電流。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障(以A相接地討論)時(shí)，按對(duì)稱分量理論。
c/.c=t/CI+ci。
式中'比，么，4為A, B， C三相對(duì)地電壓；義，義，J,為A， B， C三相正序電壓；c;。為
電網(wǎng)的零序電壓。因此.圖1可以用圖2 (a)正序等效電路和(b)零序等效電路來(lái)表示。圖2(a)正序等效電路為接地變壓器功能，圖2 (b)零序等效電路即為消弧線圈功能。
三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈有三組(或2"-1組，n為二次線圈的組數(shù))接觸器控制了兩組(或n組)二次繞組的聯(lián)結(jié)和工作方式，第一組接觸器C閉合，其余兩組打開(kāi)時(shí)，兩組二次繞組反極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)工作；第二組接觸器C2閉合，其余兩組打開(kāi)時(shí)，第一組二次繞組開(kāi)路，第二組二次繞組工作；第三組接觸器C3閉合，其余兩組打開(kāi)時(shí)，兩組二次繞組頓極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)工作，三組接觸器決定了消弧線圈補(bǔ)償電感的基值。一組雙向晶閘管串聯(lián)在相互串聯(lián)的2組二次工作繞組中，控制雙向晶閘管的導(dǎo)通角可方便地實(shí)施對(duì)消弧線圈補(bǔ)償電感值細(xì)調(diào)控制。圖3即為三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈的補(bǔ)償電感值和控制的等值原理接線圖，即圖2 (b)的等值電路圖。
有益效果本發(fā)明比較文獻(xiàn)[l-6]具有實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。本發(fā)明的二次線圈分為2組， 一組由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，與3個(gè)主繞組同軸上下布置，兩線圈之間絕緣，順極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)，第二組由兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)，由于兩組線圈所處的位子不同，使兩組二次線圈的漏抗值不等，并且，兩組二次線圈的漏抗值可通過(guò)2個(gè)二次線圈的匝數(shù)比按設(shè)計(jì)者的要求來(lái)調(diào)整；兩邊柱鐵心設(shè)計(jì)有氣隙，鐵心氣隙的位子設(shè)在兩邊柱鐵心的中間，改變氣隙的大小也可調(diào)整兩組二次線圈的漏抗值；三組(或2"-l組，n為二次線圈的組數(shù))接觸器控制了兩組(或n組)二次繞組的聯(lián)結(jié)和工作方式，決定了消弧線圈補(bǔ)償電感的基值，實(shí)際上就是將消弧線圈的補(bǔ)償電感粗調(diào)為4 (或2")檔，這樣，晶閘管細(xì)調(diào)消弧線圈的補(bǔ)償電感僅在兩檔之間調(diào)整，有效地降低了消弧線圈補(bǔ)償電流中的諧波電流，無(wú)需濾波裝置，使消弧線圈的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。


圖l是三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈的結(jié)構(gòu)，圖2是三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈的原理圖，
圖3是三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈的補(bǔ)償電感值和控制的等值原理接線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括 一組主繞組、兩組(或n組)二次繞組、五柱鐵心、三組接觸器
和一組雙向晶閘管。 一組主繞組l由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心
的中間三柱4的上方，星形連接，星形結(jié)點(diǎn)直接接地； 一組二次繞組2由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱4的下方，順極性串聯(lián)連接；另一
組二次繞組3由兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱5上，順極性串聯(lián)連接；五柱鐵心的中間三柱鐵心4構(gòu)成正序磁路，中間三柱通過(guò)上軛鐵心7 和下軛鐵心8與兩邊柱鐵心5構(gòu)成零序磁路，五柱鐵心的兩邊柱鐵心5分別有一個(gè) 大小相同的氣隙6;兩組(或n組)二次繞組由三組(或2。-l組，n為二次線圈的 組數(shù))接觸器控制了它們的聯(lián)結(jié)和工作方式，決定了消弧線圈補(bǔ)償電感的基值；一 組雙向晶閘管對(duì)消弧線圈補(bǔ)償電感值實(shí)施細(xì)調(diào)。
第一組接觸器C,閉合，其余兩組打開(kāi)時(shí)，兩組二次繞組反極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)工作； 第二組接觸器C2閉合，其余兩組打開(kāi)時(shí)，第一組二次繞組開(kāi)路，第二組二次繞組工 作；第三組接觸器C3閉合，其余兩組打開(kāi)時(shí)，兩組二次繞組順極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)工作， 三組接觸器決定了消弧線圈補(bǔ)償電感的基值；用一組雙向晶閘管串聯(lián)在二次工作繞 組中，控制雙向晶閘管的導(dǎo)通角可方便地實(shí)施對(duì)消弧線圈補(bǔ)償電感值細(xì)調(diào)。
三個(gè)主繞組分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結(jié)點(diǎn)直接接 地，三個(gè)主繞組的另一端分別接電網(wǎng)的三相母線電壓。
三個(gè)主繞組與第一組三個(gè)二次繞組分別在五柱鐵心的中間三柱上同軸上下布 置，兩線圈之間需絕緣。
五柱鐵心的中間三柱構(gòu)成正序磁路，中間三柱通過(guò)上下軛鐵心與兩邊柱構(gòu)成零 序磁路，兩邊柱分別有一個(gè)大小相同的氣隙，即零序磁路設(shè)有氣隙。
權(quán)利要求
1. 一種三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈，包括一組主繞組、多組二次繞組、五柱鐵心、三組接觸器和一組雙向晶閘管，其特征在于，一組主繞組(1)由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱(4)的上方，星形連接，星形結(jié)點(diǎn)直接接地；一組二次繞組(2)由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱(4)的下方，順極性串聯(lián)連接；另一組二次繞組(3)由兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱(5)上，順極性串聯(lián)連接；五柱鐵心的中間三柱鐵心(4)構(gòu)成正序磁路，中間三柱通過(guò)上軛鐵心(7)和下軛鐵心(8)與兩邊柱鐵心(5)構(gòu)成零序磁路，五柱鐵心的兩邊柱鐵心(5)分別有一個(gè)大小相同的氣隙(6)；三組接觸器控制兩組二次繞組的聯(lián)結(jié)和工作方式，決定了消弧線圈補(bǔ)償電感的基值；一組雙向晶閘管對(duì)消弧線圈補(bǔ)償電感值實(shí)施細(xì)調(diào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈，其特征是，三個(gè)主繞 組分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結(jié)點(diǎn)直接接地，三個(gè)主繞 組的另 一端分別接電網(wǎng)的三相母線電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈，其特征是，三個(gè)主繞 組與第一組三個(gè)二次繞組分別在五柱鐵心的中間三柱上同軸上下布置，兩線圈之間 需絕緣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈，其特征是，五柱鐵心 的中間三柱構(gòu)成正序磁路，中間三柱通過(guò)上下軛鐵心與兩邊柱構(gòu)成零序磁路，兩邊 柱分別有一個(gè)大小相同的氣隙，即零序磁路設(shè)有氣隙。
全文摘要
三相五柱直調(diào)電感式消弧線圈包括一組主繞組、兩組(或n組)二次繞組、五柱鐵心、三組(或2ⁿ-1組)接觸器和一組雙向晶閘管。一組主繞組由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形聯(lián)結(jié)，直接接地；一組二次繞組由三個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，順極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)；另一組二次繞組由兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯(lián)聯(lián)結(jié)；五柱鐵心的兩邊柱分別有一個(gè)大小相同的氣隙；三組接觸器控制了兩組二次繞組的聯(lián)結(jié)和工作方式，決定了消弧線圈補(bǔ)償電感的基值；一組雙向晶閘管對(duì)消弧線圈補(bǔ)償電感值實(shí)施細(xì)調(diào)。本發(fā)明補(bǔ)償電感線性度高，補(bǔ)償電流中諧波含量低，易控制、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。
文檔編號(hào)H02H9/00GK101478152SQ20081015579
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者軼 唐, 奎 陳, 慶 陳 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)