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，在改善電能質量、提升電能穩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，實現正交鐵芯式可控電抗器可持續發展。

關鍵詞：正交鐵芯；可控電抗器；性能分析

前言

改革開放以來，我國國民經濟得到迅猛發展，電力事業步入快速發展階段。由于我國目前用電需求不斷增大，使得我國傳統的電力形式不能夠滿足現代用電需求。因此，在我國發展階段，建設電壓等級較高、網架結構較強、并且資源配置更大的電力系統來支撐整個用電需求，對于未來電力系統發展具有重要意義。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、低壓電力系統并聯電抗器當中，同樣可以應用于電子負荷較大的供電網絡補償裝置當中，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當中時，當工作繞組接入電網交流電，同時控制繞組接入直流電流時，兩個繞組之間會產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，則能夠通過調節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。特別是目前工業生產過程中，需要對電網提出供給可變無功功率的要求。針對我國軋鋼生產為例，由于在實現工業生產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，這一系統能夠消耗大量的無功功率。晶閘管供電系統是一個無功的沖擊負荷，能夠隨著時間的變化產生無功變化。由于晶閘管供電系統對于無功功率的實際要求過大，導致軋鋼生產受到影響。因此，為了滿足無功符合的實際需求，傳統的補償方式顯然已經不能夠適應現代用電需求。基于正交鐵芯可控電抗器無功補償的研究，能夠有效的緩解無功功率過大問題，提升用電質量[3]。

2.1 無功補償基本原理以及具體作用

2.1.1 無功補償的基本原理

無功補償的基本原理是將具有容性功率的負載以及感性負載相結合，并且并聯在整個電路當中。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能量之間的相互轉換。基于此，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。傳統采用并聯固定電容器的補償原理功率呈現三角形，相互之間不能夠實現無功功率的相互轉化，導致能量的浪費。在整個電力系統當中，采用無功功率之后，電源實際輸送的壓力減小，使得在整個電網線路的傳輸過程中線路損耗降低，是提升整個電網供電效率是關鍵因素。同時能夠針對無功補償的量，減少電力系統設計過程中的相應容量，使得投資有效減少[4]。

2.1.2 在電力系統無功補償的作用

由于并聯電容器在整個電力系統當中的應用，具體的電力無功補償的容量相對固定，在負載變動過于激烈的情況之下，無功補償出現過補以及欠補的情況。在目前的實際發展中，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整補償的過程中，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，實現整個電抗器的磁飽和度調節。通過這樣的方式來改變電抗大小，實現線路無功功率的實際平衡[5]。

2.2 在遠距離輸電系統中能夠抑制過電壓

在電力系統終端使用固定形式的大容量并聯電抗器，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 保證電力系統穩定性

由于現代供電需求的增加，使得傳統電力系統在提供大電壓的過程中，會導致終端電壓不穩的現象發生。正交鐵芯式可控電抗器具體的響應速度較快，能夠在整個系統受到干擾的過程中，及時發現干擾位置以及干擾原因，保證母線的電壓穩定，保證整個系統安全運行。在整個電力系統出現故障時，能夠抑制系統功率震（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，對于維護電力系統的穩定具有重要意義[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，能夠根據負荷變化來自動調節容量使得整個系統的功率系數接近1.0，高次諧波大大減小，這對于整個電力系統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，實現對整個正交鐵芯式可控電抗器的性能分析，促進電力系統的可持續發展。

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.電抗器的可控調節[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.

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[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.