[發明專利]高耦合分裂電抗器的限流器及其結構布局設計方法、裝置

有效

• 申請號: 202011245491.8
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112364539B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 王勇;劉俊翔;莫文雄;朱璐;韓永霞;黃健寧
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局;華南理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;H02J3/00;H02H9/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

本發明涉及高耦合分裂電抗器的限流器及其結構布局設計方法、裝置，其方法包括：S1、獲取限流器各組件的基本參數；S2、獲取限流器各組件正常電流和最大過電流、端對地和端間的工作電壓及最大過電壓；S3、獲取限流器各組件的端間和端對地操作沖擊耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓；S4、獲取限流器各組件的端間、端對地和相間最小空氣距離；S5、搭建限流器各組件的三維有限元仿真分析模型；S6、獲取限流器的結構布局方案。本發明利用限流器結構布局搭建三維有限元仿真模型進行電磁場分析，為高耦合分裂電抗器的限流器的結構布局設計提供重要參考，實現高耦合分裂電抗器的限流器穩定運行。

技術領域

本發明涉及結構布局設計領域，尤其涉及高耦合分裂電抗器的限流器及其結構布局設計方法、裝置。

背景技術

隨著電網規模的快速擴大，短路電流超標問題日益嚴重，短路電流一旦超過現有斷路器開斷能力，將會出現短路故障，無法隔離故障點引起大面積停電等事故。現有技術中在電力系統一般采用限流器來控制短路電流，從而保護電網安全穩定運行。基于高耦合分裂電抗器的限流器具有均流工況下損耗小、整體經濟性好的優點。當高耦合分裂電抗器兩臂接入的電力系統正常運行時，由于高耦合分裂電抗器的兩臂高度耦合，使得電流均勻分配在兩臂，呈很低的阻抗，電網損耗小。而當高耦合分裂電抗器兩臂接入的電力系統發生故障時，高耦合分裂電抗器的一臂由快速開關完全斷開，一臂相當于在電力系統中串入了較大的電感，呈現出較高的阻抗，該臂起到限制故障電流的作用。但是目前基于高耦合分類電抗器的限流器在220kV電力系統中有示范應用，而500kV電壓等級的該類型限流器尚未有應用。因此，急需開展該類型限流器在電網應用中的關鍵技術研究。其中，限流器作為包含多部件，如耦合電抗、快速開關、分壓電容等的成套設備，要求限流器各組件不僅要滿足正常運行及故障下的絕緣水平要求，同時還需要保證空氣凈距或絕緣支撐滿足絕緣要求，故需將各部件進行整體布局，在滿足一二次設備正常運行的條件下，還需要盡量減少電磁場對設備和人體的影響。因此，需要開展基于高耦合分裂電抗器的限流器的電磁場分析，提出結構布局設計方法。

發明內容

為解決現有技術所存在的技術問題，本發明提供高耦合分裂電抗器的限流器及其結構布局設計方法、裝置，利用限流器結構布局搭建三維有限元仿真模型進行電磁場分析，為高耦合分裂電抗器的限流器的結構布局設計提供重要參考，實現高耦合分裂電抗器的限流器穩定運行。

本發明方法采用以下技術方案來實現：高耦合分裂電抗器的限流器的結構布局設計方法，包括以下步驟：

S1、獲取高耦合分裂電抗器的限流器各組件的結構尺寸、電導率、相對介電常數以及相對磁導率用于電磁場分析的基本參數；

S2、利用高耦合分裂電抗器的限流器所在電力系統的網架結構及參數，采用電磁暫態仿真分析獲取高耦合分裂電抗器的限流器在正常運行、典型故障和雷擊下的各組件正常電流和最大過電流、端對地和端間的工作電壓及最大過電壓；

S3、采用電力系統絕緣配合方法，利用最大過電壓計算結果，獲取高耦合分裂電抗器的限流器各組件的端間和端對地操作沖擊耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓；

S4、根據高耦合分裂電抗器的限流器各組件的端間和端對地操作沖擊耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓，獲取高耦合分裂電抗器的限流器各組件的端間、端對地和相間最小空氣距離；

S5、根據高耦合分裂電抗器的限流器各組件的結構尺寸、材料屬性及端間和端對地最小空氣距離，設計高耦合分裂電抗器的限流器的結構布局，搭建高耦合分裂電抗器的限流器各組件的三維有限元仿真分析模型；

S6、根據高耦合分裂電抗器的限流器各組件的工作電壓、工作電流、最大過電流和最大過電壓，在高耦合分裂電抗器的限流器的三維有限元仿真模型中，加載獲取的電流及電壓，仿真分析高耦合分裂電抗器的限流器各組件的電磁場分布，結合設備和人身電磁環境標準要求，判斷高耦合分裂電抗器的限流器結構布局的合理性，調整高耦合分裂電抗器的限流器的結構布局，直至電磁場分布符合電磁環境標準要求，獲取高耦合分裂電抗器的限流器的結構布局方案。