三相五柱直調電感式消弧線圈的制作方法

專利名稱：三相五柱直調電感式消弧線圈的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種可調電抗器，特別是一種消弧線圈，屬于電氣技術領域。
背景技術：
隨著經濟的快速發展，電力系統規模的擴大，電力系統線路長度的增加及電力電纜電網的增大、線路加長，使電網的對地電容電流大幅度上升。非有效接地電網的大接地電流必然導致發生單相接地故障時，故障點的電弧不能有效熄滅，造成愈來愈多的瞬時單相接地故障不能自動消除，間歇性弧光接地過電壓頻繁出現，對系統中的弱絕緣設備構成威脅，頻繁發生電纜放炮、開關絕緣子炸裂等事故；大的接地故障電流不能消除，經過較長時間，就可能使故障擴大成斷線故障或永久性接地故障，嚴重時發展為相間短路故障，嚴重地威脅供電系統的安全運行。因此，對消弧線圈的需求量大增。自動跟蹤補償消弧線圈的良好市場前景吸引了投資者和工程技術人員的關注，各種消弧線圈相繼出現，有偏磁式、調匝式、調容式、高短路阻抗變壓器式和磁閥式等自動跟蹤補償消弧線圈。它們各有特點，并都在自動跟蹤補償消弧線圈的市場上占有一定份額。調匝式消弧線圈具有結構簡單、造價低廉的優點，但也存在補償電流不能連續調節和有載開關反應速度慢、調檔噪聲大的缺點。調容式則設計和制造工藝比較復雜，生產成本高而難以得到廣泛應用。高短路阻抗變壓器式消弧線圈是通過改變二次側晶閘管的導通角來直接改變消弧線圈的電感的，它具有補償電流連續調節、線性度好、調節范圍寬、控制反應速度快的優點，但由于晶閘管是非線性元件，消弧線圈補償電流中有諧波，需要裝設諧波濾波裝置，因此，也有設計復雜的缺陷。而更需關注的是，我國6-10kV電網變壓器幾乎都是三角形聯結，沒有中性點，而消弧線圈要安裝在電網中性點和地之間，因此，為了安裝消弧線圈，不得不安裝一個比消弧線圈更為昂貴的接地變壓器。文獻[l-5](本發明者)提出了一種三相五柱式消弧線圈，解決了這一問題，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節容量寬度相等。這樣， 一方面，消弧線圈的成本將隨著調節容量的寬度增大而增大(當然，相當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，運行實踐證明，這些小電抗器比消弧線圈本體的故障率要高的多，影響整個消弧線圈補償系統的整體可靠性；并且，為減少補償電流中的諧波含量，二次電抗器中只有一個采用晶閘管相控連續調節，其它二次電抗器則采用接觸器控制，這樣就降低了對補償電流的調節速度，因此， 一般這種消弧線圈采用預調式控制。在文獻[6]中，(本發明者)由于將三個二次線圈設計在同一鐵心柱上，致使三個二次繞組的漏抗值很接近，無法將消弧線圈的補償電感值按照設計者的要求進行理想分配。根據現有消弧線圈存在的問題，本發明給出了一種三相五柱直調電感式消弧線圈。參考文獻
1、 胡天祿，唐軼，王崇林，牟龍華，自動跟蹤補償消弧線圈，申請號94241827.1，申請日94. 5. 3
2、 胡天祿，王崇林，唐軼，牟龍華，帶自動跟蹤補償消弧線圈的接地保護成套裝置，煤礦機電，1995, 3， 2-5。
3、 唐軼，接地變壓器式消弧線圈，中國礦業大學學報，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，申請號200520071473.7,申i青曰:2005.05.11。

發明內容
技術問題本發明的目的是克服現有同類產品技術上的不足，提供一種三相五柱直調電感式消弧線圈，它的補償電感完全線性、補償電流的調節反應速度快、諧波含量低、安裝不需要接地變壓器、整體結構簡單、易控制、易維護、制造成本低，特別適用于6kV和10kV電網。
技術方案為了實現上述目的，本發明是采取以下的技術方案來實現的本發明的一種三相五柱直調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，其結構如圖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， 一組主繞組由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結點直接接地； 一組二次繞組由三個匝數相同的線圈成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，順極性串聯連接；另一組二次繞組由兩個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯連接；五柱鐵心的中間三柱鐵心構成正序磁路，中間三柱通過上軛鐵心和下軛鐵心與兩邊柱鐵心構成零序磁路，五柱鐵心的兩邊柱鐵心分別有一個大小相同的氣隙；三組接觸器控制兩組二次繞組的聯結和工作方式，決定了消弧線圈補償電感的基值； 一組雙向晶閘管對消弧線圈補償電感值實施細調。
三個主繞組分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結點直接接地，三個主繞組的另一端分別接電網的三相母線電壓。
三個主繞組與第一組三個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成正序磁路，中間三柱通過上下軛鐵心與兩邊柱構成零序磁路，兩邊柱分別有一個大小相同的氣隙，即零序磁路設有氣隙。
具體為 一組主繞組由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形聯結，星形點直接接地，3個線圈的另外3端分別接電網的A、 B、 C三相。這3個線圈既作為接地變壓器的三相線圈，(3個線圈并聯)也作為消弧線圈的補償線圈。第一組二次繞組由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，與3個主繞組同軸上下布置，兩線圈之間絕緣，順極性串聯聯結。第二組二次繞組由兩個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯聯結。五柱鐵心的中間三柱構成正序磁路，中間三柱通過上、下軛鐵心與兩邊柱構成零序磁路，兩邊柱分別有一個大小相同的氣隙，即零序磁路設有氣隙。當電網處于三相
對稱運行的正常工作狀態時，/,+/;)+/(;=人=0.其中，/,， /fl，,:為三相五柱直調電感
式消弧線圈三相主繞組中的電流；力為消弧線圈的補償電流。當電網發生單相接地故障(以A相接地討論)時，按對稱分量理論。
c/.c=t/CI+ci。
式中'比，么，4為A, B， C三相對地電壓；義，義，J,為A， B， C三相正序電壓；c;。為
電網的零序電壓。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。
三相五柱直調電感式消弧線圈有三組(或2"-1組，n為二次線圈的組數)接觸器控制了兩組(或n組)二次繞組的聯結和工作方式，第一組接觸器C閉合，其余兩組打開時，兩組二次繞組反極性串聯聯結工作；第二組接觸器C2閉合，其余兩組打開時，第一組二次繞組開路，第二組二次繞組工作；第三組接觸器C3閉合，其余兩組打開時，兩組二次繞組頓極性串聯聯結工作，三組接觸器決定了消弧線圈補償電感的基值。一組雙向晶閘管串聯在相互串聯的2組二次工作繞組中，控制雙向晶閘管的導通角可方便地實施對消弧線圈補償電感值細調控制。圖3即為三相五柱直調電感式消弧線圈的補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。
有益效果本發明比較文獻[l-6]具有實質性的特點和顯著的進步。本發明的二次線圈分為2組， 一組由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，與3個主繞組同軸上下布置，兩線圈之間絕緣，順極性串聯聯結，第二組由兩個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯聯結，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2個二次線圈的匝數比按設計者的要求來調整；兩邊柱鐵心設計有氣隙，鐵心氣隙的位子設在兩邊柱鐵心的中間，改變氣隙的大小也可調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)接觸器控制了兩組(或n組)二次繞組的聯結和工作方式，決定了消弧線圈補償電感的基值，實際上就是將消弧線圈的補償電感粗調為4 (或2")檔，這樣，晶閘管細調消弧線圈的補償電感僅在兩檔之間調整，有效地降低了消弧線圈補償電流中的諧波電流，無需濾波裝置，使消弧線圈的結構大大簡化。


圖l是三相五柱直調電感式消弧線圈的結構，圖2是三相五柱直調電感式消弧線圈的原理圖，
圖3是三相五柱直調電感式消弧線圈的補償電感值和控制的等值原理接線圖。
具體實施例方式
本發明包括 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由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心
的中間三柱4的上方，星形連接，星形結點直接接地； 一組二次繞組2由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱4的下方，順極性串聯連接；另一
組二次繞組3由兩個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱5上，順極性串聯連接；五柱鐵心的中間三柱鐵心4構成正序磁路，中間三柱通過上軛鐵心7 和下軛鐵心8與兩邊柱鐵心5構成零序磁路，五柱鐵心的兩邊柱鐵心5分別有一個 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)接觸器控制了它們的聯結和工作方式，決定了消弧線圈補償電感的基值；一 組雙向晶閘管對消弧線圈補償電感值實施細調。
第一組接觸器C,閉合，其余兩組打開時，兩組二次繞組反極性串聯聯結工作； 第二組接觸器C2閉合，其余兩組打開時，第一組二次繞組開路，第二組二次繞組工 作；第三組接觸器C3閉合，其余兩組打開時，兩組二次繞組順極性串聯聯結工作， 三組接觸器決定了消弧線圈補償電感的基值；用一組雙向晶閘管串聯在二次工作繞 組中，控制雙向晶閘管的導通角可方便地實施對消弧線圈補償電感值細調。
三個主繞組分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結點直接接 地，三個主繞組的另一端分別接電網的三相母線電壓。
三個主繞組與第一組三個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成正序磁路，中間三柱通過上下軛鐵心與兩邊柱構成零 序磁路，兩邊柱分別有一個大小相同的氣隙，即零序磁路設有氣隙。
權利要求
1. 一種三相五柱直調電感式消弧線圈，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)由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱(4)的上方，星形連接，星形結點直接接地；一組二次繞組(2)由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱(4)的下方，順極性串聯連接；另一組二次繞組(3)由兩個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱(5)上，順極性串聯連接；五柱鐵心的中間三柱鐵心(4)構成正序磁路，中間三柱通過上軛鐵心(7)和下軛鐵心(8)與兩邊柱鐵心(5)構成零序磁路，五柱鐵心的兩邊柱鐵心(5)分別有一個大小相同的氣隙(6)；三組接觸器控制兩組二次繞組的聯結和工作方式，決定了消弧線圈補償電感的基值；一組雙向晶閘管對消弧線圈補償電感值實施細調。
2. 根據權利要求l所述的三相五柱直調電感式消弧線圈，其特征是，三個主繞 組分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形連接，星形結點直接接地，三個主繞 組的另 一端分別接電網的三相母線電壓。
3. 根據權利要求l所述的三相五柱直調電感式消弧線圈，其特征是，三個主繞 組與第一組三個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. 根據權利要求l所述的三相五柱直調電感式消弧線圈，其特征是，五柱鐵心 的中間三柱構成正序磁路，中間三柱通過上下軛鐵心與兩邊柱構成零序磁路，兩邊 柱分別有一個大小相同的氣隙，即零序磁路設有氣隙。
全文摘要
三相五柱直調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。一組主繞組由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的上方，星形聯結，直接接地；一組二次繞組由三個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的中間三柱的下方，順極性串聯聯結；另一組二次繞組由兩個匝數相同的線圈組成，分別套在五柱鐵心的兩邊柱上，順極性串聯聯結；五柱鐵心的兩邊柱分別有一個大小相同的氣隙；三組接觸器控制了兩組二次繞組的聯結和工作方式，決定了消弧線圈補償電感的基值；一組雙向晶閘管對消弧線圈補償電感值實施細調。本發明補償電感線性度高，補償電流中諧波含量低，易控制、結構簡單、制造成本低。
文檔編號H02H9/00GK101478152SQ20081015579
公開日2009年7月8日 申請日期2008年10月15日 優先權日2008年10月15日
發明者軼 唐, 奎 陳, 慶 陳 申請人:中國礦業大學