[发明专利]一种适用于直流输电系统的饱和电抗器

说明书

本发明提供了一种适用于直流输电系统的饱和电抗器，所述电抗器包括铁芯、线圈和水冷系统；所述线圈并联有电阻值与通过其的电流呈反比的可变电阻，所述线圈与铁芯组成的电抗器主体设有水冷系统。本发明，在传统电抗器的铁心线圈基础上并联阻值可变的电阻；且其电阻值与通过其电流成反比；当与所述电抗器串联的晶闸管开通时，由于通过可变电阻的电流比较小，因此其电阻值较大，能够提供足够的阻尼，限制所述晶闸管门极电流过快增长；而且在晶闸管完全开通后，通过可变电阻的电流增大，因而其电阻值减小，相应的阻尼迅速降低，其产生的热量减少；减少了通态能量损耗，同时改善了电抗器的散热情况。

技术领域

本发明涉及一种电抗器，具体涉及一种适用于直流输电系统的饱和电抗器。

背景技术

饱和电抗器是直流输电换流设备的关键组成部分，具有保护晶闸管的重要作用。在换流阀开通暂态中，晶闸管的导通开始于门极附近，导通面积需要一定的时间逐渐扩展。因此在晶闸管的阳极、阴极间电压还没有达到稳定的通态电压值情况下，就有相当大的电流流过，由此形成的开通损耗可能造成器件损坏。为了抑制di/dt，保护晶闸管，需要配置饱和电抗器。此外，由于换流变压器中存在杂散电容，电容与饱和电抗器电感会发生并联振荡，极端情况下振荡电流负峰值会与正峰值相近，从而使晶闸管电流刚刚开通即过零关断，引起器件损坏，因此饱和电抗器必须提供必要的阻尼。

通常的饱和电抗器设计方案，是将铁心固有的磁滞损耗与涡流损耗控制在一定水平，利用寄生能量损失来消耗振荡能量，抑制振荡幅值。在晶闸管开通初期，饱和电抗器中的铁芯内感应出的涡流电流在硅钢片内部流动，提供一个足够大的涡流电阻，防止与电抗器串联的晶闸管门极电流增长过快。而当晶闸管逐渐开通后，铁芯内的感应电流逐渐降低，涡流电阻也随之减小，饱和电抗器的阻尼降低，不会对通态电流造成过大的阻碍，防止能量的无谓损耗。在开通暂态过程中，电磁振荡的能量最终转化为铁芯的热量，进而通过水冷系统离开电抗器，以保证电抗器不会由于过热而损坏。但是在实际工程应用中，由于电抗器带有高电压，必须在其外部包裹绝缘层进行有效的绝缘。而绝缘层的存在会严重影响水冷系统的效果，使得电抗器的热量不能及时散发，有可能会导致电抗器损坏。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请人设计了一种适用于直流输电系统的饱和电抗器；在传统电抗器的铁心线圈基础上并联阻值可变的电阻；且其电阻值与通过其电流成反比；当与所述电抗器串联的晶闸管开通时，由于通过可变电阻的电流比较小，因此其电阻值较大，能够提供足够的阻尼，限制所述晶闸管门极电流过快增长；而且在晶闸管完全开通后，通过可变电阻的电流增大，因而其电阻值减小，相应的阻尼迅速降低，其产生的热量减少；减少了通态能量损耗，同时改善了电抗器的散热情况，在工程实际中具有重要的意义。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

本发明提供了一种适用于直流输电系统的饱和电抗器，所述电抗器包括铁芯、线圈和水冷系统；所述线圈并联有电阻值与通过其的电流呈反比的可变电阻，所述线圈与铁芯组成的电抗器主体设有水冷系统。

优选的，所述可变电阻包括：由力敏电阻材料制成的螺旋形电阻；所述力敏电阻材料的电阻值与其所受力呈反比。

优选的，所述力敏电阻材料的截面成平行四边形。

优选的，所述平行四边形的长边与短边的比为：8～15:1。

优选的，所述平行四边形的长边为0.5～1cm。

优选的，所述力敏电阻材料的各处截面的平行四边形的长边分别与所述螺旋形电阻的轴线垂直。

优选的，所述铁芯包括由硅钢片堆叠形成的硅钢片组件。

优选的，所述硅钢片的厚度为0.2mm～0.5mm。

优选的，所述可变电阻与所述线圈和铁芯组成的电抗器主体之间的距离为0.5～1m。