[實用新型]基于常導直流線圈的鐵芯飽和型故障限流器

有效

• 申請號: 201120549363.2
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN202424148U
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 董坤;謝志迅;周文;劉步峰;顧新波;曲通
• 申請（專利權）人: 特變電工沈陽變壓器集團有限公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本實用新型涉及一種電力系統短路電流限制裝置，具體的說是一種增強電力系統安全穩定性、能夠抑制短路電流至合理水平的基于直流線圈的鐵芯飽和型故障限流器。

背景技術

隨著超/特高壓電網形成；區域電網環網運行；智能電網的建設，具有分布式特性的微電源的不斷接入電網(分布式微電源的助增作用使得故障電流進一步增大)；城市和工業區的大負荷區域性集中，電力系統面臨著一個新的難題，即各個電壓等級的短路電流不斷增大，超過了斷路器的遮斷容量。短路電流水平的增大，這要求輸變電設備的耐壓能力必須進一步提高。與之電網重新規劃、變電站和線路的升級改造、電網分列運行等措施相比，故障限流器是一種投資小，限制故障電流的效果顯著的方法之一。

故障電流限制器根據其構成原理可分為：固態限流器、PTC(Positive?Temperature?Coefficient，正的溫度系數)電阻限流器、超導限流器以及各種混合式限流器，目前國內外研究較多是固態限流器如ABB等、阻抗式超導限流器如Siemens等和磁飽和式超導限流器如Zenergy和云電英納等。其中固態限流器為電力電子設備在電力系統中大量地應用，采用GTO、SCR、IGBT等電力電子器件在電網故障時，快速反應，關斷低阻電路，打開高阻電路來實現限流的，主要有GTO開關型限流器、SCR諧振式限流器、SCR可變阻抗式限流器、變壓器耦合式限流器等。PTC電阻限流器利用PTC材料的正溫度非線性電阻特性進行限流；當系統發生短路故障時，短路電流引起PTC材料發熱膨脹，電阻溫度的迅速增加使得PTC限流器的電阻值急劇增加，從而起到限制故障電流的作用。

超導故障限流器，根據是否利用超導材料的失超特性限流，可以分為失超型和非失超型；根據限流器的結構特點可以分為電阻型、橋路型、磁屏蔽型、變壓器型、飽和鐵芯型等。其中，主動式飽和鐵芯型超導故障限流器由超導線圈、鐵芯、常導線圈和勵磁系統、控制系統等耦合而成，集檢測、觸發和限流于一身，利用超導材料的零電阻特性或完全反磁性，由超導線圈以及其他器件組成特殊拓撲結構達到限制系統短路電流的目的。主動式體現在控制系統實時監測電網運行情況，根據運行情況作出相應的判斷和控制策略；飽和鐵芯型主要是利用鐵芯B/H曲線，在深度飽和時，表征為低阻態，在非飽和區域時，表征為高阻態，因此此種限流器具有了穩態低阻、限流高阻、自動響應、快速恢復等四大特征。根據設計需要，超導限流器可將短路電流限制到電網能夠承受的水平，有效解決短路電流對系統和電氣設備的危害，減少經濟損失，降低電網建設成本，是促進電力發展、提高電網安全可靠性的一種有效措施。

當前的幾種限流器分別存在如下問題：固態限流器依賴于電力電子器件的發展水平；PTC型限流器受制于PTC材料不能多次使用等；阻抗式超導故障限流器不能有效地配合電力系統的各種運行狀況如重合閘等；鐵芯飽和型超導故障限流器，營造超導帶材和超導環境不僅價格昂貴，安裝占地空間大，而且超導和常導的接頭的焊接技術要求高，影響了故障限流器(FCL，Fault?Current?Limiter)的推廣應用。

實用新型內容

針對現有技術中超導故障限流器不能有效地配合電力系統的各種運行狀況、安裝占地空間大等不足之處，本實用新型要解決的技術問題是提供一種不需要運行在苛刻的低溫環境中且制造成本低、安裝占地面積小的基于常導直流線圈的鐵芯飽和型故障限流器。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型一種基于常導直流線圈的鐵芯飽和型故障限流器由控制線圈、工作線圈和鐵芯通過磁場耦合而成，其中控制線圈采用常導導線繞制而成。

所述控制線圈外接直流勵磁電源，具有配合重合閘動作的快速充磁回路和配合限流器從電網穩態到電網暫態切換的快速滅磁回路；鐵芯具有引導深度飽和直流磁通的結構，即采用交叉疊片，在磁柱和磁軛的結合處采用弧形接口；所述控制線圈的繞組方式為線餅串聯形成線圈，再并聯形成控制繞組。

本實用新型具有以下有益效果及優點：

1.本實用新型基于磁阻效應原理，充分地考慮了電力系統穩態、暫態和重合閘等狀態的電網運行狀況和對故障限流器的要求。

2.基于常導線圈的故障限流器不再受超導帶材的限制，也不需要運行在苛刻的超導低溫環境中，而且制造成本相對低，安裝占地面積相對小。

附圖說明

圖1為本實用新型單相設計松耦合結構原理圖；

圖2本實用新型兩個電抗器一次側串聯，二次側反向并聯結構原理圖；