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电力电抗器广泛应用于高压和超高压电力网中,它可以补偿系统无功功率和控制电压平衡,对提高电力系统运行稳定性和故障电流抑制方面都有重要意义。并且,随着特高压输电和智能电网的快速发展,要求电力电抗器应该具备的技术性能指标也越来越严格,以满足其使用场合的需求。 在分析各种可调电抗器原理的基础上,提出一种新的电感调节方法,本文把基于该方法的电抗器命名为磁楔式可调电力电抗器。本文详细阐述了这种电抗器的工作原理,并结合类比电路分析其三种电感调节情况。同时,参照电力变压器的设计,提取并优化了适用于磁楔式可调电力电抗器的设计计算公式。应用 ANSYS有限元分析软件,对这种电抗器的三种特殊情况进行磁场仿真和电感值验证;并重点分析气隙边缘效应,提出一种用于计算气隙等效导磁面积扩大系数的方法。应用Visual C++软件开发工具,编制了磁楔式可调电抗器的设计系统,该系统操作简单,工作效率高。设计并制作了一台实际样机及其驱动设备,并使二者结合在一起形成一个整体,进行验证性实验。该过程中测量并绘制了电抗器的电感调节特性曲线,从理论和实际两方面证明了本文新方法的正确性,同时也证实了这种电抗器的所有优点。 结果表明:电感值与磁楔插入的深度成一次函数关系式;磁楔完全插入时,电感值最大;磁楔完全抽出时,电感值最小;当磁楔未插入且与铁轭距离很近时,磁楔的位置对电感值也是有影响的。相比于其他可调电抗器而言,磁楔式可调电力电抗器的优点在于:不含电力电子器件,消除了谐波源,同时降低制造成本,可用于高电压场合;凭借简单的机械结构实现电感值连续平滑可调,操作方便,且其具有可观的线性调节特性;磁楔所受电磁力沿其运动方向的分力很小,可实现快速调节;垂直于磁楔运动方向的电磁力相互抵消,可减小振动和噪声;磁楔可以完全插入与完全抽出,电感值调节范围大。