自触发式限流电抗器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统短路故障保护技术领域，特别是一种限流电抗器。
【背景技术】
[0002]随着交流输电网规模的扩大和电网输电容量的增加，交流输电网中发生短路故障的次数逐年增加，短路故障发生时，短路电流将会接近、甚至超过断路器的开断容量，造成短路电流水平超标，短路电流水平的超标已经成为目前危害电网安全运行的主要潜在问题。
[0003]常用限制交流输配电网中短路电流的措施主要有两种:一是改变电网运行方式，二是在电网中安装短路电流限流装置。第一种措施，需要调整电网的网架结构，合理制定电网的环网解列分区运行方式；然而由于电网的网架建设周期长且投资巨大，在供电资源紧张的情况下，降低电网短路电流水平的环网解列分区运行方式往往难以实现；而且环网解列分区的运行方式会导致局部电网供电可靠性和稳定性的下降。
[0004]对于在电网中安装使用短路电流限流装置的限流措施，目前应用到的限流装置主要有三类:普通串联限流电抗器、大容量高速开关与串联谐振型电抗器并联装置以及超导型故障电流限制装置。其中:普通串联限流电抗器是一个串联在电网中具有固定阻抗参数的电抗器，具有结构简单和安全可靠的特点，但是其固定的阻抗参数具有影响电网的潮流分布和增加无功损耗的缺点。对于采用大容量高速开关与串联谐振型电抗器并联装置的运行方式，在电网正常状态下，由电抗器和电容器相串联构成的电路运行在串联谐振状态，其总的阻抗为零；当电网中发生短路故障时，高速开关将电容器短路，将电抗器直接串联在电网中达到限制短路电流的作用；该方式具有电路结构设计简单的特点，但是具有在电网正常运行时电抗器的损耗大和开关动作不能重复使用的缺点。而对于超导型故障电流限制装置，由于制造成本高、运行费用高和控制方法复杂等因素，目前还处于试验研宄状态，无法在现场广泛使用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有交流电网中短路故障电流限制器的不足，提供一种结构简单、造价低廉、能够自动触发和快速改变阻抗参数的大功率限流器。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0007]自触发式限流电抗器，包括构成磁路的铁芯、绕制在铁芯上匝数相同的两个绕组线圈以及用于改变磁路结构的磁路调整机构；所述铁芯包括成目字型结构设置的三个固定铁芯和两个可移动铁芯，两个绕组线圈串联连接且同向绕制在目字型铁芯的中间两根水平铁芯柱上；所述磁路调整机构通过改变两个可移动铁芯与三个固定铁芯之间的位置关系来改变铁芯的磁路结构；当电网不需要限制线路负载电流时，两个绕组线圈处于同一个闭合磁路中，闭合磁路中磁通为零，串入电网的阻抗值为零；当电网需要限制线路负载电流时，两个绕组线圈分别处于两个不同的闭合磁路中，每个闭合磁路的磁通量最大，串入电网的阻抗值为最大值。
[0008]上述自触发式限流电抗器，所述三个固定铁芯包括第一铁芯、第二铁芯和第三铁芯，第一铁芯由平行设置的四根水平铁芯柱和一根连接四根水平铁芯柱右端的竖直铁芯柱构成；第三铁芯为一竖直铁芯柱，第三铁芯位于第一铁芯的左侧，第三铁芯的底端与最下方水平铁芯柱的左端部连接；第二铁芯为一竖直铁芯柱，第二铁芯同轴设置在第三铁芯正上方，第二铁芯的中部连接第二水平铁芯柱的左端部；所述两个可移动铁芯包括上可移动铁芯和下可移动铁芯，上可移动铁芯连接或断开第二铁芯的顶端与最上方水平铁芯柱的左端部，下可移动铁芯设置在第二铁芯的底端与第三铁芯的顶端之间，实现第二铁芯与第三水平铁芯柱的断开与连接以及第三铁芯与第三水平铁芯柱的断开与连接。
[0009]上述自触发式限流电抗器，所述磁路调整机构包括电磁铁、电流互感器以及铰接在电磁铁底端的转动衔铁，电磁铁上绕制有感应绕组，感应绕组与电流互感器的二次绕组连接，所述转动衔铁的另一端和可移动铁芯之间通过杠杆连接。
[0010]上述自触发式限流电抗器，所述磁路调整机构设置有两套，第一磁路调整机构中的第一杠杆右端顶接上可移动铁芯的下端面，第二磁路调整机构中的第二杠杆右端顶接下可移动铁芯的下端面。
[0011]上述自触发式限流电抗器，所述电磁铁为N型结构，N型电磁铁的左侧柱长度大于右侧柱长度；所述感应线圈绕制在N型电磁铁的左侧柱上，转动衔铁的一端铰接在左侧柱的底端，转动衔铁的另一端对应右侧柱设置。
[0012]由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
[0013]本发明通过利用短路电流产生的电磁力改变铁芯位置以实现改变磁通路径和改变绕组阻抗参数，达到限制短路电流的目的；且控制回路与电网中的线路没有直接电的联系，不会对电网产生谐波的污染；具有结构简单、运行可靠、能够自动触发并可重复动作的特点，适合电网的重合闸操作。本发明简化了电网限流电抗器的结构，降低了制造成本，使设备运行维护费用降为零，可广泛应用于配电网、高压和超高压输电网中限制短路故障电流，以避免电网发生短路故障时短路电流水平超标的问题。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明在电网处于正常运行状态时的内部接线原理图；
图3为本发明在电网发生短路故障时的内部接线原理图。
[0015]图中各标号表示为:CTA1.第一电流互感器，CTA2.第二电流互感器，Wl.第一绕组线圈，W2.第二绕组线圈，W3.第一感应绕组，W4.第二感应绕组，W5.第一电流互感器二次绕组，W6.第二电流互感器二次绕组，Tl.第一铁芯，T2.第二铁芯，T3.第三铁芯，T4.第一电磁铁，T5.第二电磁铁，DTl.下可移动铁芯，DT2.上可移动铁芯，p1.第一杠杆，p2.第二杠杆，rl.第一转动衔铁，r2.第二转动衔铁，δ.间隙。
[0016]图中虚线为磁路。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0018]本发明提供了一种自触发式限流电抗器，包括铁芯、两个绕组线圈以及磁路调整机构；铁芯包括成目字型结构设置的三个固定铁芯和两个可移动铁芯，两个绕组线圈串联连接且同向绕制在目字型铁芯的中间两根水平铁芯柱上，当绕组线圈通电时，在铁芯上产生磁路。磁路调整机构通过改变两个可移动铁芯与三个固定铁芯之间的位置关系来改变铁芯的磁路结构；当电网不需要限制线路负载电流时，两个绕组线圈处于同一个闭合磁路中，闭合磁路中磁通为零，串入电网的阻抗值为零；当电网需要限制线路负载电流时，两个绕组线圈分别处于两个不同的闭合磁路中，每个闭合磁路的磁通量最大，串入电网的阻抗值为最大值。
[0019]铁芯的具体机构为:铁芯包括三个固定铁芯和两个可移动铁芯，三个固定铁芯和两个可移动铁芯成目字型结构设置。三个固定铁芯为第一铁芯Tl、第二铁芯T2、第三铁芯T3，两个可移动铁芯为上可移动铁芯DT2和下可移动铁芯DTl。
[0020]第一铁芯Tl由四根水平铁芯柱和一根竖直铁芯柱构成，四根水平铁芯柱自上而下平行设置，竖直铁芯柱连接四根水平铁芯柱的右端。第三铁芯T3为一竖直铁芯柱，第三铁芯T3位于第一铁芯Tl的左侧，第三铁芯T3的底端与最下方水平铁芯柱的左端部连接。第二铁芯T2为一竖直铁芯柱，第二铁芯T2位于第三铁芯T3的正上方，第二铁芯T2的中部连接第二水平铁芯柱的左端部。
[0021]上可移动铁芯DT2设置在目字型铁芯的左上角，用于连接或断开第二铁芯T2的顶端与最上方水平铁芯柱的左端部。下可移动铁芯DTl设置在第二铁芯T2的底端与第三铁芯T3的顶端之间，用于实现第二铁芯T2与第三水平铁芯柱的断开与连接以及第三铁芯T3与第三水平铁芯柱的断开与连接。
[0022]两个绕组线圈包括第一绕组线圈Wl和第二绕组线圈W2，两个绕组线圈匝数相同，第一绕组线圈Wl和第二绕组线圈W2分别绕制在目字型铁芯的中间两根水平铁芯柱上；第一绕组线圈Wl和第二绕组线圈W2同向绕制，并串联连接，即第一绕组线圈Wl的f端连接第二绕组线圈W2的g端。
[0023]磁路调整机构用于改变铁芯的磁路结构，包括电磁铁、感应绕组、转动衔铁、电流互感器和杠杆，感应绕组绕制在电磁铁上，感应绕组与电流互感器的二次绕组连接。
[0024]本发明中共设置有两套磁路调整机构，第一磁路调整机构和第二磁路调整机构，第一磁路调整机构用于控制上可移动铁芯DT2在铁芯中的位置，第二磁路调整机构用于控制下可移动铁芯DTl在铁芯中的位置，以使铁芯根据电网补偿需求形成不同的磁路结构。
[0025]磁路调整机构中的电磁铁为N型结构，N型电磁铁的左侧柱长度大于右侧柱长度；感应线圈绕制在N型电磁铁的左侧柱上，转动衔铁的一端铰接在左侧柱的底端，转动衔铁的另一端对应右侧柱设置。
[0026]第一磁路调整机构包括第一电磁铁T4、第一感应绕组W3、第一转动衔铁rl、第一电流互感器CTAl和第一杠杆pi。
[0027]第一感应绕组W3绕制在N型第一电磁铁T4的左侧柱上，第一感应绕组W3的d5、d6端与第一电流互感器二次绕组W5的dl、d2端连接。第一转动衔铁r I的左端铰接在N型第一电磁铁T4左侧柱的底端，第一转动衔铁rl的右端对应N型第一电磁铁T4的右侧柱设置。
[0028]第一杠杆pi的左端设置在第一转动衔铁r