正交鐵芯式可控電抗器性能研究

蔣雷敏 李佶

摘 要：可控電抗器作為一種新型的電力設備，在改善電能質(zhì)量、提升電能穩(wěn)定性方面具有重要作用。磁控式電抗器由于其耐壓等級較高，并且具體在控制過程中的控制較為便捷，在電力系統(tǒng)當中被廣泛應用。正交鐵芯式可控電控器作為磁控式電抗器的一種，由于鐵心結構簡單，在電力系統(tǒng)的應用過程中被廣泛關注。文章針對正交鐵芯電抗器性能進行分析，實現(xiàn)正交鐵芯式可控電抗器可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：正交鐵芯；可控電抗器；性能分析

前言

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟得到迅猛發(fā)展，電力事業(yè)步入快速發(fā)展階段。由于我國目前用電需求不斷增大，使得我國傳統(tǒng)的電力形式不能夠滿足現(xiàn)代用電需求。因此，在我國發(fā)展階段，建設電壓等級較高、網(wǎng)架結構較強、并且資源配置更大的電力系統(tǒng)來支撐整個用電需求，對于未來電力系統(tǒng)發(fā)展具有重要意義。正交鐵芯式可控電抗器的應用，對于我國供電網(wǎng)絡的建設具有重要促進作用，能夠有效提升用電可靠性。

1 正交鐵芯式可控電抗器的結構以及工作原理

正交鐵芯式可控電抗器是一種新型技術，其在具體研制過程中具有多方面的應用價值，可以應用于高、低壓電力系統(tǒng)并聯(lián)電抗器當中，同樣可以應用于電子負荷較大的供電網(wǎng)絡補償裝置當中，在眾多電力設備當中具有重要的應用價值。下面對于正交鐵芯式可控電抗器的結構以及工作原理分析，為性能分析奠定基礎[1]。

1.1 正交鐵芯式可控電抗器結構

正交鐵芯式可控電抗器的鐵芯主要是由兩個形狀相同的C型鐵芯相互旋轉(zhuǎn)90度組合而成，其中鐵芯的主要材料使用的是硅鋼片，并且在兩個C型鐵芯上分別繞有工作繞組以及控制繞組，通過這幾個部分構成整個正交鐵芯可控電抗器[2]。

1.2 正交鐵芯式可控電抗器工作原理

正交鐵芯在實際應用于電力系統(tǒng)當中時，當工作繞組接入電網(wǎng)交流電，同時控制繞組接入直流電流時，兩個繞組之間會產(chǎn)生交流磁通以及直流磁通。由于整個鐵芯的構成結構對稱，控制繞組在進行工作的過程中，將耦合較小的交流磁通變化，即工作繞組以及控制繞組之間沒有電感耦合作用。當兩個繞組之間相互正交時，則能夠通過調(diào)節(jié)控制繞組電流大小進而改變電抗器的實際電抗值。因此，在接入電網(wǎng)的過程中，能夠通過不同形式保證電力工作的有效開展，為今后高負荷的電力需求提供保障。

2 正交鐵芯式可控電抗器的性能分析

在實際的工業(yè)以及生活用電負荷當中，感性負荷方式在其中具有重要比例。特別是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要對電網(wǎng)提出供給可變無功功率的要求。針對我國軋鋼生產(chǎn)為例，由于在實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中主要采用連軋機以及可逆軋機，并且使用晶閘管供電系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能夠消耗大量的無功功率。晶閘管供電系統(tǒng)是一個無功的沖擊負荷，能夠隨著時間的變化產(chǎn)生無功變化。由于晶閘管供電系統(tǒng)對于無功功率的實際要求過大，導致軋鋼生產(chǎn)受到影響。因此，為了滿足無功符合的實際需求，傳統(tǒng)的補償方式顯然已經(jīng)不能夠適應現(xiàn)代用電需求?；谡昏F芯可控電抗器無功補償?shù)难芯?，能夠有效的緩解無功功率過大問題，提升用電質(zhì)量[3]。

2.1 無功補償基本原理以及具體作用

2.1.1 無功補償?shù)幕驹?/p>

無功補償?shù)幕驹硎菍⒕哂腥菪怨β实呢撦d以及感性負載相結合，并且并聯(lián)在整個電路當中。當感性負載吸收能量時，容性負載進行能量的釋放。當感性負載進行能量的釋放時，容性負載進行能量吸收，通過這樣的方式實現(xiàn)能量之間的相互轉(zhuǎn)換?；诖?，感性負載所吸收的感性無功功率，能夠通過電容器所輸出的容性功率方面得到相應補償，這種電容方式的裝置被稱之為無功補償裝置。傳統(tǒng)采用并聯(lián)固定電容器的補償原理功率呈現(xiàn)三角形，相互之間不能夠?qū)崿F(xiàn)無功功率的相互轉(zhuǎn)化，導致能量的浪費。在整個電力系統(tǒng)當中，采用無功功率之后，電源實際輸送的壓力減小，使得在整個電網(wǎng)線路的傳輸過程中線路損耗降低，是提升整個電網(wǎng)供電效率是關鍵因素。同時能夠針對無功補償?shù)牧?，減少電力系統(tǒng)設計過程中的相應容量，使得投資有效減少[4]。

2.1.2 在電力系統(tǒng)無功補償?shù)淖饔?/p>

由于并聯(lián)電容器在整個電力系統(tǒng)當中的應用，具體的電力無功補償?shù)娜萘肯鄬潭ǎ谪撦d變動過于激烈的情況之下，無功補償出現(xiàn)過補以及欠補的情況。在目前的實際發(fā)展中，存在切投不同電容組的方法，這樣的方式在進行負載變化以及調(diào)整補償?shù)倪^程中，依舊存在精準補償缺點。

具體的構成是靜止電容器與正交鐵芯式可控電抗器，形成動態(tài)的無功補償單元。靜止電容器在整個無功補償當中保持無功功率不變，通過控制正交鐵芯可控電抗器的直流控制電流的大小，實現(xiàn)整個電抗器的磁飽和度調(diào)節(jié)。通過這樣的方式來改變電抗大小，實現(xiàn)線路無功功率的實際平衡[5]。

2.2 在遠距離輸電系統(tǒng)中能夠抑制過電壓

在電力系統(tǒng)終端使用固定形式的大容量并聯(lián)電抗器，將會使得整個阻抗增大，降低自然功率以及線路的實際傳輸能力，并且在輸電過程中依舊需要電抗器提供無功功率。正交鐵芯式可控電抗器在遠程輸電系統(tǒng)當中的應用，能夠有效限制以及操控過電壓，保證整個傳輸過程無功功率的供應，提升輸電效率[6]。

2.3 保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性

由于現(xiàn)代供電需求的增加，使得傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在提供大電壓的過程中，會導致終端電壓不穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。正交鐵芯式可控電抗器具體的響應速度較快，能夠在整個系統(tǒng)受到干擾的過程中，及時發(fā)現(xiàn)干擾位置以及干擾原因，保證母線的電壓穩(wěn)定，保證整個系統(tǒng)安全運行。在整個電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能夠抑制系統(tǒng)功率震（振）蕩。正交鐵芯式可控電抗器在直流以及交流當中的作用相同，對于維護電力系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要意義[7]。

2.4 保證負荷平衡化

正交鐵芯式可控電抗器在不平衡負電荷用戶當中的具體應用，能夠消除不平衡負電荷帶來的影響。在諧振接地配電網(wǎng)當中，能夠通過正交鐵芯式可控電抗器消除消弧線圈以及故障選線。并且在整個正交鐵芯式可控電抗器中，單相可控電抗器能夠接入到三相整流電路的回路當中，保證整個負荷平衡。同時，能夠根據(jù)負荷變化來自動調(diào)節(jié)容量使得整個系統(tǒng)的功率系數(shù)接近1.0，高次諧波大大減小，這對于整個電力系統(tǒng)的安全運行具有重要意義[8]。

3 結束語

綜上所述，在整個電力系統(tǒng)的實際運行過程中，正交鐵芯式可控電抗器在其中的應用具有重要作用。文章通過對正交鐵芯式可控電抗器的具體構成以及原理，并且分析其在無功補償當中的應用，實現(xiàn)對整個正交鐵芯式可控電抗器的性能分析，促進電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]趙國生，程子霞，孫可欽.新型正交鐵芯三相磁控電抗器的研究[J].鄭州大學學報（工學版），2014，4（1）：115-119.

[2]孔寧，尹忠東，王文山，等.電抗器的可控調(diào)節(jié)[J].變壓器，2011，10（5）：133-138.

[3]王云龍.磁閥式可控電抗器設計計算[D].哈爾濱理工大學，2011.

[4]張名捷.磁閥式可控電抗器及其性能改善研究[D].廣東工業(yè)大學，2012.

[5]何紹洋.電抗器電磁特性的關鍵技術研究與應用[D].廣東工業(yè)大學，2012.

[6]劉剛.磁閥式可控電抗器的研究及計算機輔助設計[D].山東大學，2012.

[7]趙磊.可控電抗器的設計及在電力系統(tǒng)中的應用[D].山東大學，2012.

[8]關毅.正交磁化式可控電抗器設計[D].哈爾濱理工大學，2012.