一种基于铁芯式分裂电抗器的故障限流器的制作方法

本发明涉及一种基于铁芯式分裂电抗器的故障限流器。

背景技术：

随着电网的发展和用电负荷的提高，对电网稳定性提出了更高的要求，故障情况下的短路电流往往达到正常负荷电流的几倍到十几倍，严重影响设备安全，破坏设备绝缘，还会对电网造成冲击，甚至造成电网解列或大范围停电，因此限制短路电流就显得十分重要，可以有效提高电力系统的稳定性。

目前的限流电抗器主要包括传统故障限流技术和故障限流器，传统限流技术包括对电网架构和系统运行方式、电气设备方面进行调整，对系统安全稳定运行和灵活性造成了影响，而且投资较大，不满足经济型要求，故障限流器作为一种很有潜力的限流技术，主要包括常规元件型和超导型两种类型，常规元件型主要包括电力电子型和磁元件型，超导型主要包括失超型和非失超型。

中国南方电网有限责任公司2014年开展的“大容量短路电流开断装置研制开发及工程应用”重大科技专项研究中提出的基于紧耦合电抗器自动限流技术的大容量短路电流开断装置，利用紧耦合分裂电抗器的特性，工作时由于两绕组极性相反磁通相互抵消，由于耦合系数很大接近于1，对外呈现极低阻抗，故障情况下通过开断一支路的电流，将另一支路的电感串入系统进行故障限流作用，大大提高了短路电流的开断水平，但是，该技术存在以下缺陷：由于紧耦合电抗器两绕组电感受容量限制，限流效果有限；由于紧耦合电抗器接入系统后电感容量固定，无法根据电力系统运行方式的变化调节限流容量；由于采用干式空心电抗器，存在分裂电抗器损耗大、漏磁较大、体积较大的技术问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于铁芯式分裂电抗器的故障限流器，能够提高故障情况下的限流能力，同时兼顾灵活性，有效调节故障电流的大小。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

本发明实施例提供的一种基于铁芯式分裂电抗器的故障限流器，包括铁芯式分裂电抗器、快速断路器和主断路器，所述铁芯式分裂电抗器包括第一二绕组、铁芯、第三绕组和可调电阻，第一二绕组由线圈l1和线圈l2组成，线圈l1和线圈l2的电抗和漏抗相等、同名磁极相反，线圈l1和线圈l2采用紧耦合绕法绕在铁芯周围，所述的快速断路器和主断路器设置在第一二绕组的进线端；铁芯还缠绕有第三绕组，所述第三绕组连接有限流电路。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述铁芯包括对称的第一铁芯柱和第二铁芯柱，第一二绕组绕在第一铁芯柱上，第三绕组绕在第二铁芯柱上。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述第一二绕组的进线端设置在铁芯式分裂电抗器的上端，所述第一二绕组的出线端设置在铁芯式分裂电抗器的下端。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述线圈l1和线圈l2均采用铜箔进行绕制,各层铜箔间由绝缘材料隔开，线圈l1和线圈l2的内外侧及端部均采用真空浇注的树脂进行绝缘。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述第三绕组的线圈采用铜箔进行绕制,各层铜箔间由绝缘材料隔开，且第三绕组的线圈的内外侧及端部均采用真空浇注的树脂进行绝缘。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述线圈l1和线圈l2并联连接，所述快速断路器设置在线圈l2的进线端，所述线圈l1和线圈l2的进线端连接之后与主断路器连接；所述线圈l1和线圈l2的出线端连接。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述铁芯式分裂电抗器包括三相铁芯，所述三相铁芯分开排列，三相铁芯上均设置有第一二绕组，所述第三绕组的线圈串联设置在三相铁芯上。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述限流电路包括可调电阻，所述可调电阻与第三绕组串联连接。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述限流电路包括超导绕组，所述超导绕组与第三绕组串联连接。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明实施例的技术方案降低了对紧耦合分裂电抗器绕组自感的要求，第三绕组电阻电感根据变比折算到电网中相当于提高限流阻抗，增强限流效果，从而使断路器有效开断短路电流。通过调节第三绕组的阻抗值就有效调节故障限流状态下的阻抗值，能灵活适应各种接线方式下故障电流限制，防止了出线由于参数不对应产生负发电机在电网吸收有功弥补功率不足的情况，确保兼顾限流效率和电网暂态稳定性。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的一种基于铁芯式分裂电抗器的故障限流器的结构图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种铁芯式分裂电抗器的结构图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种铁芯式分裂电抗器的纵切面图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种基于铁芯式分裂电抗器的故障限流器，包括铁芯式分裂电抗器、快速断路器和主断路器，所述铁芯式分裂电抗器包括第一二绕组、铁芯、第三绕组和可调电阻，第一二绕组由线圈l1和线圈l2组成，线圈l1和线圈l2的电抗和漏抗相等、同名磁极相反，线圈l1和线圈l2采用紧耦合绕法绕在铁芯周围，所述的快速断路器和主断路器设置在第一二绕组的进线端；铁芯还缠绕有第三绕组，所述第三绕组连接有限流电路。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述铁芯包括对称的第一铁芯柱和第二铁芯柱，第一二绕组绕在第一铁芯柱上，第三绕组绕在第二铁芯柱上。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述第一二绕组的进线端设置在铁芯式分裂电抗器的上端，所述第一二绕组的出线端设置在铁芯式分裂电抗器的下端。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述线圈l1和线圈l2均采用铜箔进行绕制,各层铜箔间由绝缘材料隔开，线圈l1和线圈l2的内外侧及端部均采用真空浇注的树脂进行绝缘。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述第三绕组的线圈采用铜箔进行绕制,各层铜箔间由绝缘材料隔开，且第三绕组的线圈的内外侧及端部均采用真空浇注的树脂进行绝缘。并在不同铁芯间注入变压器油作为绝缘介质。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述线圈l1和线圈l2并联连接，所述快速断路器设置在线圈l2的进线端，所述线圈l1和线圈l2的进线端连接之后与主断路器连接；所述线圈l1和线圈l2的出线端连接。分裂电抗器支路其中l2由快速断路器负责开断，此时只有l1支路接入电路中，与第三绕组同时作用进行限流作用，之后主断路器进行开断，限制故障电流。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述铁芯式分裂电抗器包括三相铁芯，所述三相铁芯分开排列，三相铁芯上均设置有第一二绕组，所述第三绕组的线圈串联设置在三相铁芯上。该铁芯式分裂电抗器与第三绕组共用一个铁芯，通过共用铁芯的形式加入新的第三绕组，第三绕组上有可调节电阻，提高故障情况下的限流能力，同时兼顾灵活性，有效调节故障电流的大小。同时使三相铁芯公用磁通和第三绕组，既能节约投资，又可以在不对称短路时提高对故障电流限流能力。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述限流电路包括可调电阻，所述可调电阻与第三绕组串联连接。通过调节第三绕组上的电阻和电感进而调节限流阻抗的大小，既增强了限流效果，又调节了灵活度，同时对紧耦合分裂电抗器的自感要求降低，从而可以降低紧耦合分裂电抗器容量。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述限流电路包括超导绕组，所述超导绕组与第三绕组串联连接。在第三绕组上还可以附加超导绕组进行限流，与附加电可调电阻类似，超导绕组在正常工作状态下通过电流小于临界电流呈现超导状态，相当于短路，阻抗极低，在故障情况下快速开关开断后，超导绕组通过故障电流，电流大于临界电流呈现失超状态，阻抗提高，从而实现故障限流。优点是可以消除漏感对第三绕组中电阻电感的影响，缺点是超导绕组投资较高，超导绕组阻抗不易调节。

电网稳态运行状态时，快速断路器和电网断路器闭合，铁芯式分裂电抗器两个绕组l1和l2均分线路电流，由于绕组l1和l2磁场相互抵消，对外只表现为很小的漏抗，铁芯中无磁通流过，第三绕组中不会产生感应电流，该限流器对电网运行无影响。

故障情况下，现场就地检测系统检测到故障电流，快速断路器检测到故障率先动作，由于紧耦合分裂电抗器均流作用，开断电流只为故障电流一半，方便切断故障电流，断开l2绕组后，l1绕组产生磁通会传递到第三绕组感应处电流，与变压器类似，第三绕组的电阻和电感呈现高阻抗对故障能量进行消耗，对电网呈现较大的阻抗，从而达到限制故障电流的作用，之后，电网的继保装置检测到故障后，电网断路器断开，切除故障。

本发明在紧耦合分裂电抗器型故障限流器的基础上添加了第三绕组，通过调节第三绕组上的电阻和电感进而调节限流阻抗的大小，既增强了限流效果，又调节了灵活度，同时对紧耦合分裂电抗器的自感要求降低，从而可以降低紧耦合分裂电抗器容量。通过调节第三绕组的阻抗值就可以有效调节故障限流状态下的阻抗值，从而确保兼顾限流效率和电网暂态稳定性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。