故障限流器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及限流，并且更具体地涉及饱和磁芯类型的故障限流器（FCL)。
【背景技术】
[0002] 贯穿本说明书对【背景技术】的任何讨论绝不应被视为对此现有技术是广泛已知或 形成本领域中常见的一般知识的部分的认可。
[0003] 磁饱和核心故障限流器通常是已知的。例如，参考美国专利7, 551，410和 7, 193,825。例如，从PCT公开W02009/121，143中开口核心FCL是已知的。虽然这些FCL 提供有效的功能，但已发现可基本上改进它们的运行特性。
[0004] 理想地，以简单和紧密结合形式制成任何FCL装置。
【发明内容】
[0005] 本发明的目标是提供具有许多有利特征的有用的替代FCL。
[0006] 根据本发明第一方面，提供这种类型的故障限流器，其具有借助于周围磁场朝向 饱和磁性地偏置的至少一个伸长核心，以及围绕核心的交流线圈，故障限流器包括：伸长核 心，具有在交流线圈的邻近区域中沿着核心的轴可变的截面，从而辅助核心饱和。
[0007] 在一些实施方式中，在交流线圈的邻近区域中放大截面积。在其他实施例中，截面 积经历朝向核心的端部的逐渐缩减。优选地，在磁场强度沿着伸长核心轴向变化的地方，在 磁场的较大强度的邻近区域中的轴向可变截面可更大。可通过围绕核心的至少一个直流线 圈，或者通过包括磁芯端盖，永久或相反，或邻近核心的直流线圈的其他方式产生磁场。
[0008] 在一些实施方式中，两个间隔直流线圈围绕核心并且核心优选地包括两个间隔直 流线圈之间区域中的减小的截面积。
[0009] 在其他实施例中，直流线圈的数目可以是一并且伸长核心优选地可包括与直流线 圈相邻的第一区域中的放大的截面积，与直流线圈间隔的第二区域中减小的截面积。
[0010] 在一些实施方式中，伸长核心可进一步优选地包括伸长核心的端部第三区域中放 大的截面积。第三区域的放大截面可由放置在伸长核心的端部的单独核心块形成。
[0011] 在一些实施方式中，限流器每功率相位具有两个伸长核心，其中每个核心彼此间 隔开并具有围绕每个相位的两个核心的直流线圈。
[0012] 在一些实施方式中，核心具有基本D形截面。
[0013] 在一些实施方式中，相位的数目可以是三并且核心的数目可以是六，且以圆形或 其他紧凑的方式布置核心。
[0014] 核心优选地由层压状高导磁材料形成。
[0015] 在一些实施方式中，磁屏蔽可布置在核心和交流绕组周围。这可由诸如铜或不锈 钢的导电材料制成。
[0016] 根据本发明另一方面，提供一种改善故障限流器的操作的方法，故障限流器为这 样一种类型，即，具有借助于周围磁场朝向饱和磁性地偏置的至少一个伸长核心，以及围绕 核心的交流线圈，该方法包括以下步骤：(a)确定沿着伸长核心的轴的潜在磁场；(b)改动 沿着核心的轴的截面积以增强故障限流器的运行特性。
[0017] 根据本发明的另一方面，提供一种改善以上故障限流器的操作的方法，其中步骤 (b)可优选地包括，无论通过锥形、梯形或其他几何图形，增大高磁场强度的区域中的截面 积，减小低磁场强度的截面积并增大伸长核心的端部的截面积。
[0018] 根据本发明另一方面，提供该种类型的故障限流器，具有在正常操作过程中朝向 饱和磁性地偏置的至少一个核心以及核心周围的交流载流线圈，故障限流器包括：围绕其 缠绕交流线圈的至少一个伸长核心，伸长核心在交流线圈邻近区域中包括沿其长度的可变 截面，且优化可变截面以降低诱导核心饱和所需的围绕核心的周围磁场力度。
[0019] 根据本发明另一方面，提供该种类型的故障限流器，具有借助于周围磁场朝向饱 和磁性地偏置的至少一个核心的伸长部分，以及围绕核心部分的交流线圈，核心的伸长部 分进一步包括沿着伸长轴的可变截面积从而辅助故障限流器的运行特性。
【附图说明】
[0020] 现在将参照附图仅以实例的方式描述本发明的优选实施方式，附图中：
[0021] 图1示出通过第一单相故障限流器的示意性截面图；
[0022] 图2示出通过第二故障限流器的示意性截面图；
[0023] 图3是与图2描述的相似的多相故障限流器的侧透视图；
[0024] 图4示出单相故障限流器的替代核心的侧透视图；
[0025] 图5示出了图4的核心的，示出各种核心测量的侧平面图；
[0026] 图6示出具有'D'形核心的另一替代单相故障限流器的侧透视图；布置；
[0027] 图7是图6的布置的俯视平面图；
[0028] 图8是另一替代单相FCL布置的侧透视图；
[0029] 图9示出图8的核心的外形视图；
[0030] 图10是图8的布置的核心和缠绕交流线圈的侧透视图；
[0031] 图11是另一替代单相FCL布置的侧透视图；
[0032] 图12是与图11相似但具有额外屏蔽的布置的侧透视图；
[0033] 图13是具有两个直流饱和线圈的另一交错布置的侧透视图；
[0034] 图14示出另一替代FCL布置的侧透视图；
[0035] 图15示出另一替代FCL布置的侧透视图；
[0036] 图16示出与图15相似的另一替代FCL布置的侧透视图；
[0037] 图17示出通过图14的布置的截面图；
[0038] 图18是相对于两个FCL装置的安培匝数的比较阻抗的曲线图；
[0039] 图19示出了未故障稳态条件中图18的装置两端间的电压；
[0040] 图20示出故障电流检测结果的曲线图；
[0041] 图21是示出在故障电流环境期间检测的FCL装置两端间的电压的曲线图；
[0042] 图22示出第二组的两个检测FCL装置两端的故障电流；
[0043] 图23示出故障电流状态期间第二组的两个检测FCL装置两端产生的反电动势；
[0044] 图24示出未故障稳态条件中第三组检测FCL装置两端的稳定状态电压；
[0045] 图25示出预期故障电流和受限故障电流作为第三组检测FCL装置的时间函数；以 及
[0046] 图26示出故障期间第三组检测FCL产生的反电动势。
【具体实施方式】
[0047] 在优选的实施方式中，优化沿着故障限流器的长度的钢核心的截面以提供改善的 故障电流限制效果。通过实验发现所需磁场强度基本上较低。这对于三相装置或单相装置 两者均适用。已进一步发现通过优化核心截面积，核心比通过使用具有恒定的截面积的核 心的传统设计方法所需要的更短。
[0048] 以限定方式改变沿着核心长度的钢核心的截面积允许钢核心利用较少的安培匝 数偏置（例如，对于一个设计，与710kAT相比，为500kAT)并可用较少用的故障安培匝数去 偏置。这对磁场规格具有极少的预期故障电流的设计特别有用。
[0049] 先看图1，示出通过单相故障限流器10的操作部分的截面图。故障限流器包括由 层叠钢形成的两个核心11、12。核心11、12形成为使周围直流线圈13提供的核心的磁饱和 最大化。核心11、12也支撑互相连接（未示出）并在反指向电连接的周围交流线圈15、16 以便提供故障的交替半循环的故障覆盖率。
[0050] 单直流线圈13的使用建议相应对称的核心结构。在这种情况下，核心结构由顶 部渐变部分18、19，部分20、21，其他部分22、23，中间部分24、25和与上部分对称的下部分 26-31构成。图1也不出各种测量尺寸。
[0051] 图2示出通过可替代锥形核心布置的截面图。在该实例中，提供用于偏置核心47、 48的两个直流线圈41、42和43、44。直流线圈的定位导致核心与末端相比具有较薄的腰部。 每个核心47、48周围缠绕相应的交流线圈45、46。线圈形成在装满变压器油49的槽50内 并在没有故障的情况下能够处理高压。
[0052] 图3示出图2的布置的截面的侧透视图，更清晰地示出对称三相布置40的一半。 两半的截面是对称的。三芯52、53各自是关于较薄腰部（例如，54)和较厚端部（例如，52、 56)对称的锥形形状。两个直流线圈42、44围绕槽50的外表面以使核心饱和。而且，每个 核心具有交流线圈缠绕围绕在其周围（如阴影部分所示）。在填充变压器流体49的槽中形 成布置40。核心可由根据需要切割并粘结到一起的层叠钢片形成。
[0053] 图4示出双芯布置的另一分布更复杂的异形核心。在该核心中，截面一般是具有