[發明專利]永磁偏置式故障電流限制器

無效

• 申請號: 200910016356.3
• 申請日: 2009-06-18
• 公開（公告）號: CN101577416A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 李慶民;鄒亮;劉洪順;婁杰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 張 勇

技術領域

本發明涉及一種主要應用于電力輸配電設備保護的短路電流限制技術，特別是一種永磁偏置式故障電流限制器。

背景技術

隨著電能需求的迅速增長，電網的規模和容量不斷擴大，導致電力系統的短路電流水平日益增高，部分變電站的短路電流已超出現有開關設備的額定開斷能力。短路電流過大，不僅會引起電力系統電壓和頻率不穩定，而且會產生強烈的熱效應和電動力沖擊，損壞電氣設備及其絕緣。再者，由此帶來的跨步電壓、對通訊系統的電磁干擾等問題也日益嚴重。為保證電力系統的安全、可靠與穩定運行，這就需要更新電網內各種輸變電設備以滿足短路電流水平增高所帶來的更加苛刻的要求，然而這會大大增加電網投資成本，甚至可能導致電網無高壓斷路器可選。因此，限制短路電流已成為當代電網發展中一個不可回避的重大技術和經濟問題。

傳統的短路電流限制措施主要有：(1)在電網結構上，考慮提高電壓等級、分割母線或系統以及對大容量機組電廠采用單元接線等方法；(2)在運行方式上，采用變壓器中性點不接地或中性點小電阻接地方式，以及在穿越功率最小處將環形網絡解環運行等；(3)在電氣設備上，考慮采用電抗器和高阻抗變壓器等措施。

然而，改造電網結構的造價非常高；改變運行方式將導致電力系統運行可靠性的降低；采用高阻抗變壓器和串聯電抗器將顯著增加網絡損耗并降低電網運行穩定性。盡管上述措施可一定程度上解決電網短路電流的抑制問題，但無一例外地將對電網運行的靈活性、可靠性和經濟性帶來不同程度的負面影響。為此必須尋求適應電力系統發展、安全可靠、切實可行的限制電力系統短路電流的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提供一種永磁偏置式故障電流限制器，它將永磁偏置飽和技術應用于限制輸配電線路的短路電流，使輸配電線路中的用電設備安全運行。本發明與傳統的限流技術相比，結構簡單，無需任何附加電源與控制裝置，響應時間快且具有自恢復功能，研制成本較其它類型故障電流限制器低廉，是目前最為經濟、實用、可靠的故障限流技術之一。隨著磁性材料和磁路拓撲研究的不斷發展，該故障電流限制器在高壓電力系統中的應用前景廣闊。

為達上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種永磁偏置式單相故障電流限制器，它包括一對相互配合的鐵芯，在鐵芯的兩端分別設有一個永磁體，在兩鐵芯上還分別設有銅線繞組。

一種永磁偏置式三相故障電流限制器，它包括一對三分叉星形鐵芯，在兩鐵芯的各個分叉臂的端部及鐵芯中部對應的位置夾裝有相應的永磁體，同時在各鐵芯分叉臂上還設有銅線繞組，相鄰鐵芯分叉臂間的夾角為120°，各鐵芯分叉臂與三相交流電的A、B、C三相分別對應。

所述鐵芯冷軋硅鋼片剪裁疊合而成或采用軟磁鐵氧體。

所述銅線繞組共有六個，分別繞在橫置三分叉星形鐵芯的鐵芯分叉臂上，每一相的兩個鐵芯上對應的銅線繞組的同名端連接，然后再分別串接在A、B、C三相供電網絡中。

所述永磁體由四個，其中三個夾裝在鐵芯分叉臂端部的永磁體為長方體，夾裝在三分叉星形鐵芯中部的鐵芯為圓柱體。

所述冷軋硅鋼片的厚度為0.30～0.35毫米。

所述鐵芯端部或三分叉星形鐵芯處的各永磁體的橫截面積相等且均大于鐵芯橫截面積；三分叉星形鐵芯中心處的永磁體的截面積與鐵芯的截面積相等。

本發明的優點在于，基于此拓撲的永磁偏置式三相故障電流限制器結構簡單，運行安全可靠，響應速度快。無需任何附加電源與控制裝置，響應時間快且具有自恢復功能，有多次自啟動功能，可用于自動重合閘場合。正常工作狀態對系統影響很小，可以忽略，短時狀態下可有效實現限流。研制成本較其它類型故障電流限制器低廉，在高壓電力系統中的應用前景廣闊。

附圖說明

圖1為永磁偏置式單相故障電流限制器的拓撲結構；

圖2為永磁偏置式三相故障電流限制器的拓撲結構(正視圖)；

圖3為永磁偏置式三相故障電流限制器的拓撲結構(俯視圖)；

圖4為永磁偏置式三相故障電流限制器的拓撲結構(左視圖)；

圖5為永磁偏置式故障電流限制器的Ψ-i曲線。

其中，1.鐵芯，2.永磁體，3.銅線繞組。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式。

實施例1：