[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于限流器的雙柱雙分裂電抗器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410117670.1
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103928214B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱清泉;肖立業(yè);張志豐;戴少濤;鞏志強(qiáng);程剛;田忠;王娜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所;丹東欣泰電氣科技有限公司
• 主分類號: H01F17/02
• 分類號: H01F17/02;H01F17/04;H01F27/28;H02H9/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于限流器領(lǐng)域的電抗器。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對電力的需求不斷增加，帶動(dòng)了電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，單機(jī)容量和發(fā)電廠容量、變電所容量、城市和工業(yè)中心負(fù)荷不斷增加，就使得電力系統(tǒng)之間互聯(lián)，各級電網(wǎng)中的短路電流水平不斷提高。盡管如此，一般的做法仍然是采用斷路器對故障線路進(jìn)行開斷，一方面保護(hù)電力設(shè)備，另一方面也避免由于母線電壓過低而對用戶造成不利影響。隨著短路電流水平的不斷提高，就需要不斷提高斷路器的開斷容量。為此，研究人員對斷路器的電磁與機(jī)械結(jié)構(gòu)、觸頭材料、滅弧介質(zhì)等方面開展了大量的研究，低壓交流斷路器的開斷容量已經(jīng)達(dá)到了125kA，應(yīng)用于220kV、330kV、500kV等高壓和超高壓電力系統(tǒng)的交流斷路器的開斷容量達(dá)到了75kA。然而，進(jìn)一步提高斷路器的開斷容量，不僅在技術(shù)上已經(jīng)越來越困難，而且造價(jià)也將大幅度提高。此外，斷路器不能直接并聯(lián)使用。因此，電網(wǎng)故障短路電流的開斷容量不足已經(jīng)越來越成為限制電網(wǎng)發(fā)展的重要瓶頸問題。

考慮到斷路器的開斷容量不足，近幾年來，多種限制電網(wǎng)短路電流的方法也開始被關(guān)注和應(yīng)用。限制電網(wǎng)短路電流的方法主要有：（1）提高電網(wǎng)電壓；（2）解開電網(wǎng)連接，包括斷開一些輸電線路或雙母線間的連接。在出現(xiàn)短路故障時(shí)，可以關(guān)合備用斷路器保障供電；（3）提高電力變壓器短路阻抗；（4）裝設(shè)限流電抗器；（5）裝設(shè)故障電流限制器。然而，提高電網(wǎng)電壓等級的成本太高；解開電網(wǎng)連接的方法，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的供電可靠性大大降低；采用高阻抗變壓器或限流電抗器是目前限制短路電流最簡單也是最成熟的方案，但需增加系統(tǒng)無功且不利于電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定。為了消除限流電抗器的缺點(diǎn)，可采用在電網(wǎng)中裝設(shè)故障電流限制器這一解決方案。故障電流限制器在正常條件下阻抗很小，在短路故障時(shí)阻抗變大而限流。

考慮到現(xiàn)有高壓大容量機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)開斷容量不足、無法直接并聯(lián)，故障限流器技術(shù)尚不成熟，如果在當(dāng)前能夠用一種非常廉價(jià)的方式構(gòu)造大容量斷路器或限流器，將具有非常積極的意義。為了降低流過開關(guān)器件的電流，中國發(fā)明專利200610011904.X公布了一種基于緊耦合電抗器的超導(dǎo)故障限流器、中國發(fā)明專利200710052947.7和201210252205.X分別公開了基于緊耦合電抗器的并聯(lián)型斷路器和限流斷路器，中國發(fā)明專利201310007027.9公開了基于緊耦合電抗器的串聯(lián)諧振型限流器。上述幾個(gè)專利的保護(hù)內(nèi)容僅涉及到電路拓?fù)洌⑽瓷婕暗骄唧w的緊耦合電抗器結(jié)構(gòu)。中國發(fā)明專利200810197118.2、200910208943.2和論文（杜硯，陳軒恕，劉飛，尹婷.用于并聯(lián)斷路器的緊耦合電抗器設(shè)計(jì)[J].高電壓技術(shù)，2009,35（11）：2870-2875）公開了一種應(yīng)用于并聯(lián)斷路器的緊耦合空心電抗器的結(jié)構(gòu)，該緊耦合空心電抗器采用單柱結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)外繞組之間需承受高電壓，為了保證足夠的絕緣距離，內(nèi)外繞組的尺寸存在一定差異，因此不同直徑的線圈電感、電阻參數(shù)不一致從而造成兩支路電流分布不均勻，并且造成漏感較大。另外，為了保證兩支路電流分布較為均勻，單柱結(jié)構(gòu)的緊耦合空心電抗器的漏感難以通過改變內(nèi)外繞組的匝數(shù)比來有效調(diào)節(jié)，且單支路電感不易做大，難以應(yīng)用于串聯(lián)諧振型限流器場合。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的普通限流電抗器在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)會(huì)增加系統(tǒng)無功，現(xiàn)有的單柱結(jié)構(gòu)緊耦合雙繞組電抗器由于內(nèi)外繞組參數(shù)不一致從而造成電流分布不均勻，內(nèi)外繞組之間電壓很高，單支路運(yùn)行時(shí)漏磁過大等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種雙柱雙分裂的鐵芯或帶氣隙鐵芯或空氣芯電抗器，與現(xiàn)有單柱雙分裂空芯電抗器相比，兩支路電流分布更為均勻，在單支路運(yùn)行時(shí)漏磁更小，通過改變內(nèi)外繞組匝數(shù)比更容易調(diào)節(jié)漏抗。采用鐵芯或帶氣隙鐵芯結(jié)構(gòu)，雙柱雙分裂電抗器的單支路電感也可以做得很大。基于本發(fā)明提出的雙柱雙分裂電抗器，可應(yīng)用于限流斷路器和串聯(lián)諧振限流器領(lǐng)域。雙柱雙分裂電抗器在應(yīng)用時(shí)，將單個(gè)支路與支路斷路器或支路快速合閘開關(guān)串聯(lián)，這樣可將流過開關(guān)的電流降低一半，更容易實(shí)現(xiàn)采用小電流開關(guān)開斷或限制大的故障電流。本發(fā)明提出的雙柱雙分裂電抗器，靈活、易實(shí)施。可應(yīng)用于各種不同電壓等級、不同容量的電網(wǎng)系統(tǒng)中。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明應(yīng)用于限流斷路器的雙柱雙分裂電抗器可以采用以下兩種技術(shù)方案：