单相磁约束型故障电流限制器制造技术

本发明专利技术公开了一种单相磁约束型故障电流限制器，包括铁芯，铁芯上饶有两路串接的绕组，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，其中一路绕组的两端并接有旁路开关。本发明专利技术在正常工况时，旁路开关开断，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，单相磁约束型故障电流限制器对传输功率及线路电流无影响；发生短路故障时，通过快速闭合旁路开关，使铁芯中相互抵消的磁通恢复为额定磁通，从而产生额定阻抗并实现故障电流水平的限制。

【技术实现步骤摘要】
单相磁约束型故障电流限制器
本专利技术涉及一种单相磁约束型故障电流限制器，属于电工

技术介绍
随着城市建设的迅速发展，电网中负荷和负荷密度的的增加，电力系统的输送容量不断提升，电力系统的网络架构愈加复杂，导致电力系统各级电网中的短路电流水平不断增加。部分地区的短路容量已经达到甚至超过断路器的开断容量，而大容量断路器受限于制造水平和高造价，故障电流过大已严重威胁到电网的安全。故障电流限制器（FaultCurrentLimitation，FCL），在不改变电网架构的前提下可有效限制电网故障状态下的暂态故障电流水平，同时对电网正常稳态运行工况影响较为轻微，是当前电网发展的重要的电力装备之一。故障电流限制器的工作机理为：在系统正常时呈现低阻抗，降低对电网正常运行的影响到最小程度；在接地故障等异常发生时，呈现高阻抗，从而对电网短路电流水平构成最大程度的限制。故障电流限制器的主要优势有：1、减轻断路器的开断压力；2、减少线路损耗，改善系统功角稳定性；3、避免电力设备达到选型时的热稳定极限，提高利用率。故障电流限制器当前比较成熟的类别有：谐振型故障电流限制器、超导故障电流限制器、磁控开关型故障电流限制器、新型固态限流器。磁控开关型故障电流限制器为采用交直流线圈同铁心嵌套的结构，正常时直流电流使铁心饱和，故障时利用开断线圈限制故障电流，优点是损耗低，缺点是成本高、体积大、去磁速度慢、开断难度大、可靠性差。超导故障电流限制器反应速度快，损耗低，缺点是冷却系统昂贵、材料不稳定；固态限制器基于全控器件，具有快速限制和分段能力，但造价高、损耗大；谐振型故障限制器采用电感和电容串联结构，故障时旁路电容进行限流，可实现自触发，但体积大、造价高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种单相磁约束型故障电流限制器，采用故障时旁路（闭合旁路开关）副边绕组进行故障电流限制的机理，解决了现有单相磁路控制型故障限流器利用开断线圈限制故障电流这一方式存在的开断难度大、可靠性差等缺点，同时解决了现有故障电流限制器中主要存在的体积及造价高、限流速度慢、损耗大等问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：单相磁约束型故障电流限制器，包括铁芯，铁芯上饶有两路串接的绕组，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，其中一路绕组的两端并接有旁路开关。两个绕组的变比为1:1。铁芯为四柱式铁芯。两路绕组分别绕在相对的两个芯柱上，两个绕组的卷绕方向相同。沿电流方向，旁路开关与第二个绕组并接。两个绕组分别并接有两个避雷器。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术在正常工况时，旁路开关开断，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，单相磁约束型故障电流限制器对传输功率及线路电流无影响；发生短路故障时，通过快速闭合旁路开关，使铁芯中相互抵消的磁通恢复为额定磁通，从而产生额定阻抗并实现故障电流水平的限制，解决了现有单相磁路控制型故障限流器利用开断线圈限制故障电流这一方式存在的开断难度大、可靠性差等缺点，同时解决了现有故障电流限制器中主要存在的体积及造价高、限流速度慢、损耗大等问题。附图说明图1为本专利技术的结构原理图；图2为本专利技术的仿真模型图；图3为没有故障电流限制器接入时电网发生短路故障时短路电流仿真图；图4为本专利技术接入时电网发生短路故障时短路电流仿真图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，单相磁约束型故障电流限制器，包括铁芯、两路绕组（即图中的w1和w2）和旁路开关（即图中的k1）。铁芯采用四柱式铁芯，即单相电抗器中的铁芯，两个绕组的变比为1:1，两路绕组串接，并且分别绕在相对的两个芯柱上（图1中绕在左右两个芯柱上），两个绕组的卷绕方向相同，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，两路绕组的两个自由端串入电网单相线路，沿电流方向，定义电流第一个流经的为原边绕组，第二个流经的为副边绕组，旁路开关与副边绕组并接。在正常工况时旁路开关开断，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，上述故障电流限制器串入电网的阻抗接近零，仅为设备的漏抗，对传输功率及线路电流无影响；基于故障快速辨识技术判断出发生短路故障，通过快速闭合旁路开关，使副边绕组快速旁路，铁芯中仅存在原边绕组所产生的磁通，从而在串入回路中产生一定的限流阻抗。上述旁路开关的关断会产生操作过电压，两个绕组分别并接有两个避雷器，即w1并接一个避雷器，w2并接一个避雷器，用以吸收操作过电压。上述故障电流限制器装于单相线路上限制其故障电流水平，也可安装三个相同的上述故障电流限制器于三相线路上限制故障电流水平。如图2所示为故障电流限制器的仿真模型，仿真参数为：电网为10kV，短路阻抗0.02欧姆；原副边电压变比为5.774kV/5.774kV，短路阻抗4%，容量为200kVA/3；线路阻抗为10欧姆，负载阻抗为100欧姆。若采用上述的故障电流限制器，由于磁通抵消，其串入阻抗只有漏抗，稳态时对线路电流没有影响；故障时故障电流水平得到抑制，未接入FCL时短路电流水平为1.409kA，接入FCL时短路电流水平为0.611kA，引入FCL故障电流为未引入FCL故障电流的43.36%，限流效果明显，分别如图3和图4所示。综上所述，上述故障电流限制器，采用故障时旁路（闭合）副边绕组进行故障电流限制的机理，解决了现有单相磁路控制型故障限流器利用开断线圈限制故障电流这一方式存在的开断难度大、可靠性差等缺点，同时解决了现有故障电流限制器中主要存在的体积及造价高、限流速度慢、损耗大等问题。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单相磁约束型故障电流限制器，其特征在于：包括铁芯，铁芯上饶有两路串接的绕组，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，其中一路绕组的两端并接有旁路开关。

【技术特征摘要】
1.单相磁约束型故障电流限制器，其特征在于：包括铁芯，铁芯上饶有两路串接的绕组，两路绕组在铁芯中产生的磁通相互抵消至零，其中一路绕组的两端并接有旁路开关。2.根据权利要求1所述的单相磁约束型故障电流限制器，其特征在于：两个绕组的变比为1:1。3.根据权利要求1所述的单相磁约束型故障电流限制器，其特征在于：铁芯为四柱式铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宏水，武迪，吴维宁，刘旭光，朱炳铨，倪秋龙，俞拙非，骆健，侯凯，蒋应伟，陈璐瑶，洪丹，孙维真，徐奇锋，张静，赵一炎，聂德鑫，叶琳，张锋，罗刚，金乃正，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南瑞集团有限公司，国网电力科学研究院有限公司，国网浙江省电力有限公司，国家电网有限公司，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32