自飽和電抗器型故障限流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自飽和電抗器型故障限流器，包括相互并聯(lián)的第一支路和第二支路，以及與所述第一支路和第二支路串聯(lián)的電抗器Lc；第一支路包括依次串聯(lián)的限流保護電抗器Lb2、自飽和電抗器Lsat和恢復(fù)時降流電阻Rj；第二支路包括依次串聯(lián)的電容器C1和限流保護電抗器Lb1，其中：自飽和電抗器包括一個鐵芯和兩個繞組線圈。本發(fā)明提供的自飽和電抗器型故障限流器，電路結(jié)構(gòu)簡單，并具有限流作用顯著、適應(yīng)更大范圍的輸入電壓、可靠穩(wěn)定、實用性廣等特點。
【專利說明】自飽和電抗器型故障限流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力輸配電設(shè)備保護領(lǐng)域，具體而言，涉及一種自飽和電抗器型故障限流器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力需求的增加，發(fā)電量日益增力口。伴隨著發(fā)電量的增長，故障電流水平隨之提高。設(shè)備故障、惡劣天氣、事故或惡意破壞都會導(dǎo)致功率變化。這些故障會損壞昂貴的關(guān)鍵元件，如果不能被及時清除，可能導(dǎo)致長時間的停電導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失。因此保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，快速限制短路電流水平就成為當(dāng)前電力系統(tǒng)極其緊迫的問題。
[0003]目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)中故障限流器主要有以下幾種:可控電阻型超導(dǎo)故障限流器:參見圖1，通過把高溫超導(dǎo)載流導(dǎo)體2串入被保護主回路，在正常情況下，高溫超導(dǎo)載流導(dǎo)體阻值為零，不對線路產(chǎn)生任何影響；在發(fā)生故障時，電流突然增大導(dǎo)致高溫超導(dǎo)載流導(dǎo)體失超，阻值瞬間突變?yōu)楹艽?，從而達到限制故障電流的效果。旁路阻抗起續(xù)流作用。直流繞組起控制高溫超導(dǎo)載流導(dǎo)體限制不同的故障電流作用。銅線限流繞組I (即旁路阻抗)、高溫超導(dǎo)載流導(dǎo)體2、高溫超導(dǎo)繞組3、直流穩(wěn)壓電源4和低溫液氮容器；
[0004]但是這種可控電阻型超導(dǎo)故障限流器存在如下技術(shù)缺陷:上述可控電阻型超導(dǎo)故障限流器含超導(dǎo)部件，該超導(dǎo)部件(即超導(dǎo)體)制冷工藝復(fù)雜，維護麻煩；最為重要的是，超導(dǎo)體失超后重新進入超導(dǎo)狀態(tài)時間長，不滿足超導(dǎo)限流器需要在幾十毫秒內(nèi)恢復(fù)工作的時間要求。
[0005]另外有一種具有串聯(lián)補償功能的并聯(lián)諧振式短路故障限流器；參見圖2，在電力系統(tǒng)正常運行時，電容器C與L2串聯(lián)諧振，限流器阻抗為零或者接近零，不對線路產(chǎn)生影響。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，可關(guān)斷晶閘管(GTO,Gate Turn-Off Thyristor)導(dǎo)通,LI與電容器C并聯(lián)諧振，并聯(lián)諧振阻抗很大，從而限制故障電流。在上述故障限流器結(jié)構(gòu)中，有可關(guān)斷晶閘管GTO或者可控娃整流器(SCR, Silicon Controlled Rectifier)這樣的電力電子器件單個最大工作電壓不超過6kV，在高壓35kV到800kV的線路中，需要多個電力電子器件串聯(lián)，這樣一來控制復(fù)雜，成本高，故障率高，不合適高壓線路這種安全性要求特別聞的系統(tǒng)。
[0006]另外還有一種故障電流限制器；如圖3所示，在系統(tǒng)正常運行時，電容器C與LS串聯(lián)諧振，限流器阻抗為零或者接近零，不對線路產(chǎn)生影響。當(dāng)發(fā)生短路故障時，飽和電抗器LB飽和，電容器C相當(dāng)于被短路，串聯(lián)諧振被破壞，電流主要從LB與LS流過，也能起到限流作用。然而在上述故障電流限制器結(jié)構(gòu)中，電容器C被旁路，LB飽和后不能與電容器C發(fā)送并聯(lián)諧振，在短路電流很大的情況下，單靠LS來限流，限流效果不明顯，限流作用不大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種自飽和電抗器型故障限流器，以解決上述技術(shù)問題。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:[0009]本發(fā)明提供的一種自飽和電抗器型故障限流器，包括相互并聯(lián)的第一支路和第二支路，以及與所述第一支路和第二支路串聯(lián)的電抗器Lc ；
[0010]所述第一支路包括依次串聯(lián)的限流保護電抗器Lb2、自飽和電抗器Lsat和恢復(fù)時降流電阻Rj ;所述第二支路包括依次串聯(lián)的電容器Cl和限流保護電抗器Lbl，其中:
[0011]所述自飽和電抗器包括一個鐵芯和兩個繞組線圈。
[0012]較佳地，所述第一支路上還串聯(lián)有阻尼回路D。
[0013]較佳地，所述第二支路上的電容器Cl的兩端還分別并聯(lián)有避雷器MOVC和可控火花間隙G。
[0014]較佳地，所述電抗器Lc的兩端還分別并聯(lián)有避雷器MOVL和保護電容器C2。
[0015]較佳地，還包括開關(guān)控制電路，所述開關(guān)控制電路包括旁路刀閘MBS，其中:
[0016]所述旁路刀閘MBS的兩端分別與所述阻尼回路D的輸入端和電抗器Lc的輸出端電連接。
[0017]較佳地，所述開關(guān)控制電路還包括旁路斷路器B，其中:
[0018]所述旁路斷路器的兩端分別與限流保護電抗器Lbl的輸入端和所述自飽和電抗器Lsat的輸出端電連接。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的優(yōu)點在于:
[0020]本發(fā)明提供的自飽和電抗器型故障限流器，分析上述自飽和電抗器型故障限流器的結(jié)構(gòu)可知:它利用自飽和電抗器Lsat自勵磁電流可以令鐵芯飽和從而阻抗趨向極低的特性，在此基礎(chǔ)上，特別設(shè)計的大直徑定阻抗線圈，保證自飽和電抗器不至于阻抗為零的功能。相當(dāng)于把一個空心電抗器與鐵芯電抗器組合為一體。在此電抗器電壓低于某設(shè)定值時(從接近零到一個不超過電容器Cl容抗之間的一個數(shù)值，通過調(diào)整設(shè)置繞組的匝數(shù)與直徑來現(xiàn)實)，電抗器鐵芯不飽和，電抗器阻抗極大，相當(dāng)于被旁路，對高壓輸電線路系統(tǒng)無任何不利影響。當(dāng)線路發(fā)生故障時，線路大部分電壓加在此電抗器上，遠遠超出設(shè)定值，此時鐵芯完全飽和，鐵芯所起的阻抗作用完全失去，接近為零，此時的大直徑線圈相當(dāng)于一個空心電抗器，合理設(shè)計此空心線圈的阻抗值，使得此電抗器能與并聯(lián)的電容Cl發(fā)生完全或者不完全并聯(lián)諧振，此時并聯(lián)的電容器與電抗器組成的限流系統(tǒng)的阻抗值非常大，從而起到顯著的限制故障電流的作用。
[0021]另外，恢復(fù)時降流電阻Rj也起到了關(guān)鍵作用:在故障切除后，吸收電容器Cl與自飽和電抗器Lsat諧振時的電流，使得限流器能夠快速恢復(fù)，重新進入待命工作狀態(tài)。
[0022]由于上述自飽和電抗器型故障限流器避免了使用GTO或是SCR這樣的電力電子器件，而是采用電容器和電抗器聯(lián)合限流的結(jié)構(gòu)(即自飽和電抗器)實現(xiàn)更大的限流效果，進而可以適應(yīng)IOkV至800kV高壓大容量輸電線路系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中可控電阻型超導(dǎo)故障限流器的電路原理圖；
[0024]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中具有串聯(lián)補償功能的并聯(lián)諧振式短路故障限流器的電路原理圖；
[0025]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中具有串聯(lián)補償功能的并聯(lián)諧振式短路故障限流器的電路原理圖；[0026]圖4為本發(fā)明實施例提供的自飽和電抗器型故障限流器的電路原理圖；
[0027]圖5為本發(fā)明實施例提供的自飽和電抗器型故障限流器中的自飽和電抗器的俯視結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖6為圖5中的本發(fā)明實施例提供的自飽和電抗器型故障限流器中的自飽和電抗器的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7為圖5中的本發(fā)明實施例提供的自飽和電抗器型故障限流器中的自飽和電抗器的接線圖。
【具體實施方式】
[0030]下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0031]參見圖4，本發(fā)明實施例提供了一種自飽和電抗器型故障限流器10，包括相互并聯(lián)的第一支路和第二支路，以及與上述第一支路和第二支路串聯(lián)的電抗器Lc (用于串聯(lián)諧振);所述第一支路包括依次串聯(lián)的電容器Cl (用于串聯(lián)諧振)和限流保護電抗器Lbl ;所述第二支路包括依次串聯(lián)的限流保護電抗器Lb2、自飽和電抗器Lsat和恢復(fù)時降流電阻Rj。
[0032]所述自飽和電抗器包括一個鐵芯100和兩個較大直徑的繞組線圈200 (參見圖5、圖6和圖7)。
[0033]需要說明的是，如圖4所示，整個限流器系統(tǒng)主要由自飽和電抗器Lsat與限流保護電抗器Lb2串聯(lián)后，再與已經(jīng)串聯(lián)了限流保護電抗器LbI的電容器Cl并聯(lián)。此并聯(lián)體再與電抗器Lc串聯(lián)，加上一些開關(guān)與保護器件，組成整個限流器系統(tǒng)。
[0034](I)、在電力系統(tǒng)正常運行時，自飽和電抗器Lsat處于不飽和狀態(tài)，此時Z(Lsat)的阻抗趨向無窮大，相當(dāng)于被旁路，對系統(tǒng)不產(chǎn)生任何不利影響；同時，把Cl的容抗與Lc的感抗設(shè)計成大小一樣，此時整個限流器的阻抗ZO為=ZO=Za-Zu ^ O ;其中:
【權(quán)利要求】
1.一種自飽和電抗器型故障限流器，其特征在于，包括相互并聯(lián)的第一支路和第二支路，以及與所述第一支路和第二支路串聯(lián)的電抗器Lc ； 所述第一支路包括依次串聯(lián)的限流保護電抗器Lb2、自飽和電抗器Lsat和恢復(fù)時降流電阻Rj ;所述第二支路包括依次串聯(lián)的電容器Cl和限流保護電抗器Lbl，其中: 所述自飽和電抗器包括一個鐵芯和兩個繞組線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自飽和電抗器型故障限流器，其特征在于， 所述第一支路上還串聯(lián)有阻尼回路D。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自飽和電抗器型故障限流器，其特征在于， 所述第二支路上的電容器Cl的兩端還分別并聯(lián)有避雷器MOVC和可控火花間隙G。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自飽和電抗器型故障限流器，其特征在于， 所述電抗器Lc的兩端還分別并聯(lián)有避雷器MOVL和保護電容器C2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自飽和電抗器型故障限流器，其特征在于， 還包括開關(guān)控制電路，所述開關(guān)控制電路包括旁路刀閘MBS，其中: 所述旁路刀閘MBS的兩端分別與所述阻尼回路D的輸入端和電抗器Lc的輸出端電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自飽和電抗器型故障限流器，其特征在于， 所述開關(guān)控制電路還包括旁路斷路器B，其中: 所述旁路斷路器的兩端分別與限流保護電抗器Lbl的輸入端和所述自飽和電抗器Lsat的輸出端電連接。
【文檔編號】H02H9/02GK103762576SQ201410052203
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】戴先兵 申請人:戴先兵