[發明專利]混合勵磁的多功能飽和鐵芯交流故障限流器及限流方法

有效

• 申請號: 202210037310.5
• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114512971B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 袁佳歆;葉叢韜;洪永貴
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02J3/01
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發明涉及飽和鐵芯型交流故障限流器技術，具體涉及混合勵磁的多功能飽和鐵芯交流故障限流器及限流方法，該限流器包括鐵芯、第一直流繞組、第二直流繞組、第一交流繞組、第二交流繞組和直流外圍電路；所述鐵芯為五柱式結構，包括左外側氣隙支柱、右外側氣隙支柱、中間支柱、左工作鐵芯、右工作鐵芯、上橫軛和下橫軛，左工作鐵芯位于左外側氣隙支柱與中間支柱之間，右工作鐵芯位于右外側氣隙支柱與中間支柱之間，上橫軛和下橫軛分別位于所有支柱的上方和下方，中間支柱嵌有永磁體。該限流器能在電力系統正常運行時，有效調節電力系統潮流；當電力系統發生短路故障時，有效限制系統故障電流，同時降低永磁體的渦流損耗，大大提高了限流器的利用率。

技術領域

本發明屬于飽和鐵芯型交流故障限流器技術領域，特別涉及混合勵磁的多功能飽和鐵芯交流故障限流器及限流方法。

背景技術

隨著系統電壓等級的提高和負荷規模的不斷增大，系統短路電流水平大幅攀升，某些地方甚至超出了斷路器的遮斷容量。短路電流超標問題日益嚴重，給系統安全穩定運行帶來了隱患，系統采取限流措施迫在眉睫。故障限流器是一種極具前景的限流裝置，它的穩態阻抗低，暫態阻抗高，可以自動實現阻抗的切換，可以有效限制短路電流。其中，飽和鐵芯型故障限流器以其限流效果好、耐壓高、自動觸發、可靠性高等優點，逐漸受到廣泛關注。然而，功能單一、利用率低和損耗較大等問題仍制約著飽和鐵芯交流故障限流器的發展。

針對功能單一、利用率低的問題，現有的多功能交流故障限流器拓撲結構如圖1，利用磁控的方式實現輸出電感的平滑變化，但拓撲所需的直流偏置電源容量較大，直流損耗問題嚴重，且限流效果一般。在此基礎上，如圖2所示的多功能交流故障限流器做出了改進，在原有拓撲的基礎上增加了控制系統，電感變化范圍更大，但該方法需要額外的觸發和反饋系統，增加了短路后的動作時間，提高了成本，而且直流損耗問題仍然沒有得到解決。針對直流損耗問題，可以采用永磁體和直流勵磁電源混合勵磁的方式使其得以改善。現有的一種閉環鐵芯式的混合勵磁型SCFCL拓撲結構如圖3所示，其進一步降低了限流器的直流勵磁損耗，但交變磁通經永磁體時會產生渦流效應，引起永磁體的發熱問題，這會使永磁體面臨退磁風險，進而影響永磁體和限流器的穩定性。

發明內容

針對背景技術存在的問題，本發明提供一種混合勵磁的多功能飽和鐵芯交流故障限流器(Multi-functional?SCFCL,MFFCL)。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種混合勵磁的多功能飽和鐵芯交流故障限流器，包括鐵芯、第一直流繞組、第二直流繞組、第一交流繞組、第二交流繞組和直流外圍電路；所述鐵芯為五柱式結構，包括左外側氣隙支柱、右外側氣隙支柱、中間支柱、左工作鐵芯、右工作鐵芯、上橫軛和下橫軛，左工作鐵芯位于左外側氣隙支柱與中間支柱之間，右工作鐵芯位于右外側氣隙支柱與中間支柱之間，上橫軛和下橫軛分別位于所有支柱的上方和下方，中間支柱嵌有永磁體；第一直流繞組和第二直流繞組分別繞制在左工作鐵芯和右工作鐵芯上，并連接直流繞組外圍電路；第一交流繞組和第二交流繞組采用緊耦合的方式分別繞制在第一直流繞組和第二直流繞組外側，且第一直流繞組與第二直流繞組繞制方向一致，第一交流繞組與第二交流繞組繞制方向相反。

在上述混合勵磁的多功能飽和鐵芯交流故障限流器中，所述直流繞組外圍電路包括直流勵磁電源、限流電感、保護電阻和避雷器；避雷器與直流勵磁電源并聯后依次與限流電感和保護電阻串聯；保護電阻與第一直流繞組連接，直流勵磁電源與第二直流繞組連接。

在上述混合勵磁的多功能飽和鐵芯交流故障限流器中，左工作鐵芯、右工作鐵芯以及中間支柱截面為圓形、橢圓形或者矩形。