正交铁芯式可控电抗器性能研究

蒋雷敏 李佶

摘 要：可控电抗器作为一种新型的电力设备，在改善电能质量、提升电能稳定性方面具有重要作用。磁控式电抗器由于其耐压等级较高，并且具体在控制过程中的控制较为便捷，在电力系统当中被广泛应用。正交铁芯式可控电控器作为磁控式电抗器的一种，由于铁心结构简单，在电力系统的应用过程中被广泛关注。文章针对正交铁芯电抗器性能进行分析，实现正交铁芯式可控电抗器可持续发展。

关键词：正交铁芯；可控电抗器；性能分析

前言

改革开放以来，我国国民经济得到迅猛发展，电力事业步入快速发展阶段。由于我国目前用电需求不断增大，使得我国传统的电力形式不能够满足现代用电需求。因此，在我国发展阶段，建设电压等级较高、网架结构较强、并且资源配置更大的电力系统来支撑整个用电需求，对于未来电力系统发展具有重要意义。正交铁芯式可控电抗器的应用，对于我国供电网络的建设具有重要促进作用，能够有效提升用电可靠性。

1 正交铁芯式可控电抗器的结构以及工作原理

正交铁芯式可控电抗器是一种新型技术，其在具体研制过程中具有多方面的应用价值，可以应用于高、低压电力系统并联电抗器当中，同样可以应用于电子负荷较大的供电网络补偿装置当中，在众多电力设备当中具有重要的应用价值。下面对于正交铁芯式可控电抗器的结构以及工作原理分析，为性能分析奠定基础[1]。

1.1 正交铁芯式可控电抗器结构

正交铁芯式可控电抗器的铁芯主要是由两个形状相同的C型铁芯相互旋转90度组合而成，其中铁芯的主要材料使用的是硅钢片，并且在两个C型铁芯上分别绕有工作绕组以及控制绕组，通过这几个部分构成整个正交铁芯可控电抗器[2]。

1.2 正交铁芯式可控电抗器工作原理

正交铁芯在实际应用于电力系统当中时，当工作绕组接入电网交流电，同时控制绕组接入直流电流时，两个绕组之间会产生交流磁通以及直流磁通。由于整个铁芯的构成结构对称，控制绕组在进行工作的过程中，将耦合较小的交流磁通变化，即工作绕组以及控制绕组之间没有电感耦合作用。当两个绕组之间相互正交时，则能够通过调节控制绕组电流大小进而改变电抗器的实际电抗值。因此，在接入电网的过程中，能够通过不同形式保证电力工作的有效开展，为今后高负荷的电力需求提供保障。

2 正交铁芯式可控电抗器的性能分析

在实际的工业以及生活用电负荷当中，感性负荷方式在其中具有重要比例。特别是目前工业生产过程中，需要对电网提出供给可变无功功率的要求。针对我国轧钢生产为例，由于在实现工业生产过程中主要采用连轧机以及可逆轧机，并且使用晶闸管供电系统，这一系统能够消耗大量的无功功率。晶闸管供电系统是一个无功的冲击负荷，能够随着时间的变化产生无功变化。由于晶闸管供电系统对于无功功率的实际要求过大，导致轧钢生产受到影响。因此，为了满足无功符合的实际需求，传统的补偿方式显然已经不能够适应现代用电需求。基于正交铁芯可控电抗器无功补偿的研究，能够有效的缓解无功功率过大问题，提升用电质量[3]。

2.1 无功补偿基本原理以及具体作用

2.1.1 无功补偿的基本原理

无功补偿的基本原理是将具有容性功率的负载以及感性负载相结合，并且并联在整个电路当中。当感性负载吸收能量时，容性负载进行能量的释放。当感性负载进行能量的释放时，容性负载进行能量吸收，通过这样的方式实现能量之间的相互转换。基于此，感性负载所吸收的感性无功功率，能够通过电容器所输出的容性功率方面得到相应补偿，这种电容方式的装置被称之为无功补偿装置。传统采用并联固定电容器的补偿原理功率呈现三角形，相互之间不能够实现无功功率的相互转化，导致能量的浪费。在整个电力系统当中，采用无功功率之后，电源实际输送的压力减小，使得在整个电网线路的传输过程中线路损耗降低，是提升整个电网供电效率是关键因素。同时能够针对无功补偿的量，减少电力系统设计过程中的相应容量，使得投资有效减少[4]。

2.1.2 在电力系统无功补偿的作用

由于并联电容器在整个电力系统当中的应用，具体的电力无功补偿的容量相对固定，在负载变动过于激烈的情况之下，无功补偿出现过补以及欠补的情况。在目前的实际发展中，存在切投不同電容组的方法，这样的方式在进行负载变化以及调整补偿的过程中，依旧存在精准补偿缺点。

具体的构成是静止电容器与正交铁芯式可控电抗器，形成动态的无功补偿单元。静止电容器在整个无功补偿当中保持无功功率不变，通过控制正交铁芯可控电抗器的直流控制电流的大小，实现整个电抗器的磁饱和度调节。通过这样的方式来改变电抗大小，实现线路无功功率的实际平衡[5]。

2.2 在远距离输电系统中能够抑制过电压

在电力系统终端使用固定形式的大容量并联电抗器，将会使得整个阻抗增大，降低自然功率以及线路的实际传输能力，并且在输电过程中依旧需要电抗器提供无功功率。正交铁芯式可控电抗器在远程输电系统当中的应用，能够有效限制以及操控过电压，保证整个传输过程无功功率的供应，提升输电效率[6]。

2.3 保证电力系统稳定性

由于现代供电需求的增加，使得传统电力系统在提供大电压的过程中，会导致终端电压不稳的现象发生。正交铁芯式可控电抗器具体的响应速度较快，能够在整个系统受到干扰的过程中，及时发现干扰位置以及干扰原因，保证母线的电压稳定，保证整个系统安全运行。在整个电力系统出现故障时，能够抑制系统功率震（振）荡。正交铁芯式可控电抗器在直流以及交流当中的作用相同，对于维护电力系统的稳定具有重要意义[7]。

2.4 保证负荷平衡化

正交铁芯式可控电抗器在不平衡负电荷用户当中的具体应用，能够消除不平衡负电荷带来的影响。在谐振接地配电网当中，能够通过正交铁芯式可控电抗器消除消弧线圈以及故障选线。并且在整个正交铁芯式可控电抗器中，单相可控电抗器能够接入到三相整流电路的回路当中，保证整个负荷平衡。同时，能够根据负荷变化来自动调节容量使得整个系统的功率系数接近1.0，高次谐波大大减小，这对于整个电力系统的安全运行具有重要意义[8]。

3 结束语

综上所述，在整个电力系统的实际运行过程中，正交铁芯式可控电抗器在其中的应用具有重要作用。文章通过对正交铁芯式可控电抗器的具体构成以及原理，并且分析其在无功补偿当中的应用，实现对整个正交铁芯式可控电抗器的性能分析，促进电力系统的可持续发展。

参考文献

[1]赵国生，程子霞，孙可钦.新型正交铁芯三相磁控电抗器的研究[J].郑州大学学报（工学版），2014，4（1）：115-119.

[2]孔宁，尹忠东，王文山，等.电抗器的可控调节[J].变压器，2011，10（5）：133-138.

[3]王云龙.磁阀式可控电抗器设计计算[D].哈尔滨理工大学，2011.

[4]张名捷.磁阀式可控电抗器及其性能改善研究[D].广东工业大学，2012.

[5]何绍洋.电抗器电磁特性的关键技术研究与应用[D].广东工业大学，2012.

[6]刘刚.磁阀式可控电抗器的研究及计算机辅助设计[D].山东大学，2012.

[7]赵磊.可控电抗器的设计及在电力系统中的应用[D].山东大学，2012.

[8]关毅.正交磁化式可控电抗器设计[D].哈尔滨理工大学，2012.