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国内外可控电抗器的分类及其作用

发布时间:2020-9-7

国内外可控电抗器的分类及其作用

1、调匝式可控电抗器[5]改变电抗器绕组的匝数是一种有效的改变电抗地方法,匝数的很小改变可导致电抗值较大的改变。这种方法可用于调节线路的最大无功功率和最高电压。


实际工程中,常利用变压器的有载调压分接开关来改变匝数,从而调节无功功率。电抗器部分绕组的连接和切断过程与变压器的基本相同,不同之处在于变压器的分接开关仅改变绕组比,而电抗器的无功功率受绕组匝数比的影响很大。如果忽略绕组区内漏磁通的影响,无功功率在恒定电压下将间接与匝数平方成正新型调电路式可控电抗器的研究比。这就是意味着在相等匝数下功率随断开级数的上升而上升。通过调节不同级的不等匝数,可以近似获得相等的无功功率。


2、晶闸管控制变压器型可控电抗器

晶闸管控制变压器型可控电抗器的原理图如图1.1所示。其中高压主绕组1和低压控制绕组2之间的漏抗电压为100%,K为双向晶闸管,改变它们的导通角,可使电抗器在极小的励磁容量到全容量之间平滑变动,电抗值可在开路电抗与短路电抗间调节。绕组2的电压很低,故晶闸管的选择比较容易。图1.1中的3为补偿绕组,它与其他两相的相应绕组接成三角形,以便为3及其奇数倍次谐波电流提供通道而不使其注入电网。这种电抗器的特点是其响应时间极短,只有0.01s,可在超高压电网中应用。但是由于必须采用滤波装置,且损耗很大,故它的使用范围受到限制。


3、直流助磁式可控饱和型电抗器

图1.2所示的为一种直流助磁式可控电抗器(Controlled Saturant Reactor, CSR)。中间主铁心柱一分为二,分别绕以上、下两个绕组,中间部分交叉连接。此外,另有两个绕组由外接电源和晶闸管供电,由此产生的直流助磁在两个分裂铁心柱内自我闭合而不向边柱铁心流出。改变晶闸管的导通角,即可改变直流助磁绕组的电流大小,从而通过改变分裂铁心柱的饱和程度来调节电抗器的容量。这种可控电抗器克服了TCT的上述缺陷,控制策略易于实现,控制精度高,控制系统较简单,动态性能好,响应速度快,在超高压电力系统中已有成功应用的范例,但是它的缺点是有功损耗比较大。


4、磁阀式可控电抗器

可以改变交直流控制电流的大小,从而改变电抗器铁心截面段的饱和程度,平滑连续调节电抗器的容量。磁阀式可控电抗器制造工艺简单、成本低廉,对于提高电网的输电能力调整电网电压,补偿无功功率,以及限制过电压都有非常大的应用潜力。


5、多并联支路可控电抗器

如图1.4所示,多并联支路可控电抗器是在TCT的基本接线方式基础上,采用多绕组低压并联电抗器和串联可控整流方式。它保持了TCT高速响应的特点,但不必采用滤波装置,同时损耗也减少了,呈现出明显的技术优势。研究表明[7],采用高漏抗的变压器,在其低压侧设置若干双向可控的并联电感支路,并依次逐步开通投入,可将谐波电流抑制到容许水平以下。


6、裂芯式可控电抗器

三相超高压裂芯式可控电抗器(Split Core Type Thyristor Controlled Reactor,

新型调电路式可控电抗器的研究SCTTCR)主绕组的结构布置如图1.5所示(分裂铁心及组未画出)。它由两个并联的三相绕组单元组成,其中两个闭合三角绕组用以消除3及其奇倍数的谐波电流,左、右单元的三相绕组间分别为右旋和左旋Z形接线,借以抑制5、7次及其倍数次谐波电流。电抗器的工作铁心分裂为两半,匝数各为Ny的两个直流控制绕组(助磁绕组)分别套在半铁心柱上,所产生的直流磁通在两上半铁心自成回路,交流工作绕组N绕在整体的两个铁心柱上。所产生的交流磁通通过两个并联半铁心和旁轭闭合。控制绕组由电压为Ny的直流电源供电,调节Ny的大小以改变铁心的磁饱和度,可以平滑地改变电抗器的容量。该电抗器具有优良的补偿性能,能大幅度地限制线路操作过电压,在电力系统中已成功地得到应用。


7、调气隙式可控电抗器

图1.6为作连续调节式消弧线圈的调气隙式可控电抗器结构简图。中心部分的铁心柱呈圆柱形,分割为上、下两部分。用电动机带动传动轴来控制其上、下运动,从而调节磁路的气隙尺寸,导致铁心内的磁通改变,达到连续改变消弧线圈电抗值的目的,同时,使调节范围也大为增加。铁轭量呈放射状布置在圆柱形铁心的四周。调气隙式可控电抗器目前主要用作消弧线圈,由于它不需要切换分接抽头,所以不会在油箱内产生电弧,造成油的污染,使运行维护大大简化,并且整个外形尺寸较小。


8、超导型可控电抗器

超导型可控电抗器(Super-Conducting Type Controlled Reactor, SCTCR)是利用超导体的超导(S)/正常(N)态的转变特性。线路正常时,超导体处于超导态,具有零电阻和完全排磁通效应(迈斯纳效应),装置阻抗很低;在发生短路故障时,它转为常态,具有一定的电阻,失去完全排磁通效应,使装置阻抗迅速增大以限制短路电流。超导型可控电抗器有饱和铁心电抗器型、磁通锁型、变压器型、三相电抗器型、超导限流变压器型、混合型、磁屏蔽感应型以及桥路型等结构形式。SCTCR集检测、转换和限流于一体,响应速度快,且具有自恢复功能,与其它装置相比具有无可比拟的优越性,是一种理想的限流装置,具有广阔的应用前景。


9、变耦式可控电抗器

变耦电抗装置是一种串联型的装置,其原理接线如图1.7所示[8]。三相串联互

感器T1和它T2的一次侧串联后接入同一三相输电线路中,二次侧经晶闸管开关装置联接,晶闸管开关装置可以改变两个串联互感器二次侧的联结组别或任意一个二次绕组匝数,进改变每个互感器的磁耦合。当电流经过两个互感器一次侧时,将在铁心中产生自感磁通。二次侧绕组中的感应电流将产生互感磁通。一次绕组的电流一定时,自感磁通不变,但二次绕组的电流大小和相位可以通过控制晶闸管开关装置来改变,故铁芯中的互感磁通和合成磁通也改变,从而改变了每个互感器一次侧的等效电抗。


变耦式可控电抗的互感器铁心可设计成带有气隙,因而可以认为正常工作范围内的磁路是线性的,晶闸管开关只在电流过零时换接,电流波形是正弦波,只在过零时有极小缺口,波形分解后谐波含量甚微,可认为无高次谐波,可以且必须与电容串联才能实现在容性和感性范围内的电抗调节,因具有串联谐振特点,变耦式可控电抗特别适用于高压输电线路可控串联补偿。变耦式可控电抗调节性新型调电路式可控电抗器的研究能线性度较好,可控参数多,可根据需要选取,用于输电线路功率调节时,可采取微小措施来均匀分级;另外,变耦式电抗式可控串补与可控串联电容补偿器(Thyristor Controlled Series Capacitor, TCSC)相比可大幅度降低所需要电抗器(或互感器)和电容器设备容量,并降低设备费用,特别适用于高压输电线路的容性串联补偿。正常运行时无高次谐波。


10、晶闸管控制电抗器

晶闸管控制电抗器(TCR)通常采用相控的方式,改变的是电压和电流的关系,从而改变的是其等效电抗。进行无功补偿,TCR由于自身的优点,在电力系统中的应用非常广泛。在本论文中提出的调电路式可控电抗器包括多并联支路可控电抗器、无级连续可控电抗器、分段式可控电抗器


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