一种模块化大容量限流断路器制造技术

一种模块化大容量限流断路器，由n柱电抗器支路组合而成，n＝2，4，6，…。该限流断路器包括L1柱内线圈L1in和外线圈L1out、L2柱内线圈L2in和外线圈L2out、L3柱内线圈L3in和外线圈L3out,…,Ln柱内线圈Lnin和外线圈Lnout，各柱内外线圈匝数相同，绕向相同。各柱线圈的中心沿圆周均匀分布，两两线圈之间夹角为360°/n，n＝2，4，6，…。电抗器线圈安装在绝缘平台上部。正常工作时，电抗器线圈的电感很小。系统发生突发短路时，各支路断路器同时或相继断开，整个大容量限流断路器的电感逐步增大，限制短路电流，从而更利于开断。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化大容量限流断路器
本专利技术涉及一种应用于短路故障限流和开断的大容量限流断路器。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，各级电网中的短路电流水平不断提高，电网故障短路电流的开断容量不足已经越来越成为限制电网发展的重要瓶颈问题。考虑到断路器的开断容量不足，在电网中装设故障电流限制器这一解决方案得到了广泛关注。故障电流限制器在正常条件下阻抗很小，在短路故障时阻抗变大而限流。当前的故障限流器技术主要有分裂电抗型限流器、串联谐振型限流器、固态限流器等利用常规电力器件实现的限流技术，以及超导限流器、PTC热敏电阻限流器等应用新材料实现的限流技术。考虑到现有高压大容量机械开关和电力电子开关的开断容量不足、故障限流器技术尚不成熟，如果在当前能够用一种非常廉价的方式构造大容量断路器，将具有非常积极的意义。为了降低流过开关器件的电流，中国专利技术专利200610011904.X公布了一种基于分裂电抗器的超导故障限流器、中国专利技术专利200710052947.7和201210252205.X分别公开了基于分裂电抗器的并联型断路器和限流断路器，中国专利技术专利201310007027.9公开了基于分裂电抗器的串联谐振型限流器。专利技术专利200810197118.2和200910208943.2公开了一种应用于并联断路器的紧耦合空心电抗器的结构，高耦合空心分裂电抗器采用同轴设置的第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组的包封由内到外依次交叉设置，任何两个包封之间、以及包封和接线臂之间都要承受限流开断时过电压的2倍。在限流状态时紧耦合电抗器的端口电压为电抗器限流电压的2倍，技术专利201220373229.6、201620340866.1和201721528069.7分别公开了紧耦合电抗器的新型结构和出线方式，可以将限流状态紧耦合电抗器的端口电压降低一半。上述专利均采用双臂的分裂电抗器结构，理论上可以实现两台断路器的并联。但对于更多断路器如何实现并联，相关报道比较少。中国专利技术专利201410116959.1提出一种多柱组合式超导阻感型限流器，利用各支路断路器的相继断开、各支路的电感和电阻逐步增大以实现多组支路断路器的并联开断，但是该拓扑主要采用超导线圈在过流情况下电阻突增来实现电流抑制，仍然属于电阻型超导限流器的范畴，电阻型超导限流器存在造价高、失超恢复慢、安全性差等问题，限制了其推广应用。
技术实现思路
由于现有分裂电抗型限流器或断路器均采用单臂串联断路器或双臂并联两台断路器的结构，故障电流限制和开断的能力有限，本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺点，提出一种模块化大容量限流断路器，可以利用多个柱式结构分裂电抗器模块实现2台、4台、6台或更多台断路器并联，稳态载流和故障电流开断能力可根据实际需要设计，开断能力可达数百kA甚至更高。为了实现上述目的，本专利技术大容量限流断路器采用以下技术方案：本专利技术大容量限流断路器由n个电抗器和n台断路器组合而成，n台断路器串联在n个电抗器的圈输出端支路上，n＝2，4，6，…。所述电抗器采用多柱平行立式结构，包括L1柱内线圈和外线圈、L2柱内线圈和外线圈、L3柱内线圈和外线圈、…、Ln柱内线圈和外线圈。各柱内、外线圈匝数相同，绕向相同；各柱线圈的中心沿圆周均匀分布，两两之间夹角为360°/n；L1、L2、L3、…、Ln各柱中，其内线圈和外线圈的同名端相反。L1柱的内线圈和外线圈分别和L2柱的外线圈和内线圈的同名端相同，L2柱的内线圈和外线圈分别和L3柱的外线圈和内线圈的同名端相同，…，Ln柱的内线圈和外线圈分别和L1柱的外线圈和内线圈的同名端相同。L1柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、外线圈输入端和外线圈输出端，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧：内线圈输入端和内线圈输出端位于L1柱内线圈的上、下两侧，外线圈输入端和外线圈输出端位于L1柱外线圈的上、下两侧。L2柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、外线圈输入端和外线圈输出端，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧：内线圈输入端和内线圈输出端位于L2柱内线圈的上、下两侧，外线圈输入端和外线圈输出端位于L2柱外线圈的上、下两侧。L3柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、外线圈输入端和外线圈输出端，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧：内线圈输入端和内线圈输出端位于L3柱内线圈的上、下两侧，外线圈输入端和外线圈输出端位于L3柱外线圈的上、下两侧。Ln柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端，内线圈输出端、外线圈输入端和外线圈输出端，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧：内线圈输入端和内线圈输出端位于Ln柱内线圈的上、下两侧，外线圈输入端和外线圈输出端位于Ln柱外线圈的上、下两侧。n个电抗器的内线圈和外线圈布置在绝缘平台上部。n个电抗器和n台断路器采用如下连接方式：n台断路器分别串联在L1柱外线圈输出端支路、L2柱外线圈输出端支路、L3柱外线圈输出端支路和Ln柱外线圈输出端支路。L1柱内线圈输入端、L2柱内线圈输入端、L3柱内线圈输入端和Ln柱内线圈输入端短接作为n柱组合式大容量限流断路器的输入端，L1柱内线圈输出端和L2柱外线圈输入端连接，L2柱内线圈输出端和L3柱外线圈输入端连接，Ln-1柱内线圈输出端和Ln柱外线圈输入端连接，Ln柱内线圈输出端和L1柱外线圈输入端连接。L1柱外线圈输出端、L2柱外线圈输出端、L3柱外线圈输出端和Ln柱外线圈输出端短接作为n柱组合式大容量限流断路器的输出端。由于各柱内外线圈的匝数相同，因此各支路的电阻和电感完全对称，从而保证了各支路的电流分布均匀。各支路断路器正常工作时均为闭合状态。在突发短路时，各支路断路器相继断开，整个大容量限流断路器的电感逐步增大，短路电流逐渐减小。大容量限流断路器在正常运行时支路断路器闭合，电感为各支路漏抗的并联。在系统突发短路时各支路断路器相继或同时断开，装置的总电抗值迅速增加，从而限制短路故障电流，支路断路器更容易断开。本专利技术具有以下主要优点：1)本专利技术构造的大容量限流断路器，利用多柱结构分裂电抗器实现各个支路断路器的并联，利用各支路断路器的同时或逐步断开时，多柱电抗器线圈电抗的逐步增大实现对故障电流的限制和开断，降低了大容量断路器制作的技术难度和成本，更有市场竞争力。2)本专利技术构造的大容量限流断路器，采用多柱单元模块化结构，可依据短时运行电流、长期运行电流和开断电流的不同需求进行组装，以适应于大容量电网系统、大容量短路冲击试验站多种场合，具有良好的适应性。附图说明图1为本专利技术模块化大容量限流断路器的等效电路图；图2为本专利技术具体实施例1双柱组合式大容量限流断路器的安装布局图；图3为本专利技术具体实施例1双柱组合式大容量限流断路器的线圈结构和接线方式图；图4为本专利技术具体实施例2四柱组合式大容量限流断路器的安装布局图；图5为本专利技术具体实施例2四柱组合式大容量限流断路器的线圈结构和接线方式图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。...

【技术保护点】
1.一种模块化大容量限流断路器，其特征在于，所述的大容量限流断路器由n个电抗器和n台断路器组合而成，n台断路器串联在n个电抗器的圈输出端支路上，n＝2，4，6，…；所述的电抗器采用多柱平行立式结构，包括L1柱内线圈(L1in)和外线圈(L1out)、L2柱内线圈(L2in)和外线圈(L2out)、L3柱内线圈(L3in)和外线圈(L3out)，…，Ln柱内线圈(Lnin)和外线圈(Lnout)，绝缘平台和支路断路器(KL1、KL2、KL3、…、KLn)；各柱内线圈和外线圈匝数相同，绕向相同；各柱线圈的中心沿圆周均匀分布，两两线圈之间夹角为360°/n；L1柱、L2柱、L3柱、…、Ln柱中，各柱内线圈和外线圈的同名端相反；L1柱的内线圈和外线圈分别和L2柱的外线圈和内线圈的同名端相同，L2柱的内线圈和外线圈分别和L3柱的外线圈和内线圈的同名端相同，…，Ln柱的内线圈和外线圈分别和L1柱的外线圈和内线圈的同名端相同；L1柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L1a)，内线圈输出端(L1b)、外线圈输入端(L1c)和外线圈输出端(L1d)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；L2柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L2a)，内线圈输出端(L2b)、外线圈输入端(L2c)和外线圈输出端(L2d)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；L3柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L3a)，内线圈输出端(L3b)、外线圈输入端(L3c)和外线圈输出端(L3d)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；Ln柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(Lna)，内线圈输出端(Lnb)、外线圈输入端(Lnc)和外线圈输出端(Lnd)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；所述n个电抗器的内线圈和外线圈布置在绝缘平台上部。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模块化大容量限流断路器，其特征在于，所述的大容量限流断路器由n个电抗器和n台断路器组合而成，n台断路器串联在n个电抗器的圈输出端支路上，n＝2，4，6，…；所述的电抗器采用多柱平行立式结构，包括L1柱内线圈(L1in)和外线圈(L1out)、L2柱内线圈(L2in)和外线圈(L2out)、L3柱内线圈(L3in)和外线圈(L3out)，…，Ln柱内线圈(Lnin)和外线圈(Lnout)，绝缘平台和支路断路器(KL1、KL2、KL3、…、KLn)；各柱内线圈和外线圈匝数相同，绕向相同；各柱线圈的中心沿圆周均匀分布，两两线圈之间夹角为360°/n；L1柱、L2柱、L3柱、…、Ln柱中，各柱内线圈和外线圈的同名端相反；L1柱的内线圈和外线圈分别和L2柱的外线圈和内线圈的同名端相同，L2柱的内线圈和外线圈分别和L3柱的外线圈和内线圈的同名端相同，…，Ln柱的内线圈和外线圈分别和L1柱的外线圈和内线圈的同名端相同；L1柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L1a)，内线圈输出端(L1b)、外线圈输入端(L1c)和外线圈输出端(L1d)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；L2柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L2a)，内线圈输出端(L2b)、外线圈输入端(L2c)和外线圈输出端(L2d)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；L3柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(L3a)，内线圈输出端(L3b)、外线圈输入端(L3c)和外线圈输出端(L3d)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；Ln柱线圈的接线端子分别为内线圈输入端(Lna)，内线圈输出端(Lnb)、外线圈输入端(Lnc)和外线圈输出端(Lnd)，输入端子和输出端子分别位于线圈的上下两侧；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱清泉，张志丰，肖立业，张叔禹，刘永江，郭红兵，胡耀东，宫瑞磊，肖培伟，刘增宝，郭坤，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，山东泰开高压开关有限公司，山东泰开电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11