具有多个并联限流电感的故障限流器制造技术

一种具有多个并联限流电感的故障限流器，其特征在于在带旁路电感的故障限流器中，与桥路中串联晶闸管或二极管并联的直流限流电抗器，是由具有相同电感值的２个或２个以上且数量为偶数的限流电感并联组成。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种具有多个并联限流电感的故障限流器。
技术介绍
短路故障是电网中最常见、危害最严重的故障类型之一，它的危害主要表现在由于受电网短路容量、继电保护装置短路容量的限制，为了保证电网安全运行，目前电网比较多的采取解裂运行方式，而非并网运行方式，因而无法实现电能的有效调度；严重的短路故障会导致整个电网瘫痪，造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响；增加了各类继电保护装置的投资成本等等。针对这种现状，国内外都在致力于短路故障限流器的研究，其中比较有代表性的是带旁路电感的故障限流器，专利号为ZL 02 11 2334.9。该专利中限流电抗器只采用了一个限流电感线圈，而且限流电感线圈还采用目前在串联电抗器、平波电抗器等电抗器中，较为广泛应用的单相铁心电抗器设计结构，因此势必造成该电抗器体积庞大、成本高、重量大，同时在系统无短路故障运行时，线圈铜损及铁心铁损大，经济性差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对目前带旁路电感故障限流器中，限流电抗器存在的体积庞大、成本高、重量大及系统正常运行时经济性差的缺点，提出一种具有多个并联限流电感的故障限流器，使限流电抗器体积小、重量轻，制造成本、运行损耗降低。解决本技术技术问题所采用的技术方案是该具有多个并联限流电感的故障限流器是在带旁路电感的故障限流器中，与桥路中串联晶闸管或二极管并联的直流限流电抗器，是由具有相同电感值的2个或2个以上且数量为偶数的限流电感并联组成。每两个并联的电感组成一个限流电感单元，每个限流电感单元采用由两个芯柱、上下铁轭及空气隙组成的磁路，匝数、电感值相同的并联电感线圈，以相反的绕向缠绕在两个芯柱上。采用本技术后，流过每个限流电感单元中单个电感线圈的电流及其脉动程度减小，同时每个限流电感单元磁路长度也大幅度减小。因此本专利技术具有限流电抗器体积小、重量轻，制造成本、运行损耗低的优点。附图说明图1为现有技术中单相具有单个限流电感线圈的带旁路电感故障限流器原理图图2为图1中电感值为L的线圈在系统正常运行时，流过其电流波形图(以电源电压为220V，负载为1Ω，电流峰值为311A，电感L为1mH为例)图3为本技术单相具有两个等值并联限流电感线圈的带旁路电感故障限流器原理图图4为图3中电感值为2L的单个电感线圈在系统正常运行时，流过其电流波形图(以电源电压为220V，负载为1Ω，电流峰值为311A，电感L为2mH为例)图5为本技术由两个等值绕向相反的并联电感线圈组成的限流电抗器结构图图6为现有技术中单相铁心电抗器的结构图图中T1、T2、T3、T4-晶闸管 L-电感 LbyD-旁路电感 R-负载Vs-电源 1-限流电感单元 2-芯柱 3-铁轭 4-空气隙 5-线圈 6-单线圈限流电抗器 7-旁轭具体实施方式具有多个并联限流电感的故障限流器，每2个并联的限流电感组成一个限流电感单元(1)，由多个限流电感单元(1)组成限流电抗器。每个限流电感单元(1)是由两个芯柱(2)、上下铁轭(3)及空气隙(4)构成磁路，匝数相同、绕向相反的两个线圈(5)分别缠绕在两个芯柱(2)上。两个线圈(5)的上部、下部出头分别连接后引出。两个芯柱(2)的磁路由铁芯和空气隙(4)组成。芯柱(2)与铁轭(3)具有相同的截面积。线圈(5)采用的材料可以是铜材、铝材，也可以是超导带材。为了满足电网发生短路故障时电流缩减率的要求，采用本技术具有多个并联电感的限流电抗器，所有限流电感单元中的电感，其并联等效电感值应该与单绕组电抗器相同。假设并联电感的总数量为2m个，则每个限流电感单元中单个绕组的电感值将是单绕组电抗器的2m倍，因此流过每个限流电感单元中单个绕组的电流，无论是在系统正常运行时，还是在短路故障发生，发挥限制短路电流作用时，都应为单绕组电感的1/2m倍。为了方便起见，下面以m＝1，即采用一个限流电感单元，由2个并联电感组成的限流电抗器为例来加以说明，此时每个限流电感单元中单个线圈的电感值应为单绕组电感的2倍。对于故障限流器采用带旁路电感的三相桥式接地、不接地及其它结构，以及限流电感单元数量在2个及以上的电抗器结构时，分析工作与下面相似，在此不再介绍。图1为现有技术中单相具有单个电感线圈的带旁路电感故障限流器原理图，它是在单相桥式故障限流器两端并联交流旁路电感形成的。图2为与图1对应的，线圈电感值为L时，在系统正常运行情况下，流过该电感线圈的电流波形。由图2可以看出，流过电感线圈的电流，维持在负载电流峰值附近，因此该电感线圈的铜损较大。图3为本技术单相具有两个等值并联电感线圈的带旁路电感故障限流器原理图，图4为与图3对应的，两个并联的线圈电感值均为2L时，在系统正常运行情况下，流过其中一个电感线圈的电流波形。与图2相比，图4中的电流减小了一半，同时电流脉动程度也减小了一半。单相桥式故障限流器，由桥路中的电抗器发挥限流作用；而带旁路电感的故障限流器，主要由交流旁路电感发挥限流作用，桥路中的电抗器只在短路故障发生的最初一个工作周波内，限制短路电流的上升速率。因此对于带旁路电感的故障限流器，本技术中电路采用图3所示的结构，而限流电抗器采用图5所示的结构，两者组合(方案2)来替代电路采用图1所示的结构和电抗器采用图6所示结构的现有技术方案(方案1)。由电抗器的设计公式LI＝NBWAeL＝(4π×N2AeF×10-8)/lgIN＝Hlm其中L-----电感值 I----工作电流 N-----线圈的匝数 Ae----铁心有效截面积F-----校正系数 lm-----磁路长度 lg-----磁路中空气隙的长度BW-----正常运行时，铁心内的磁通密度H----磁场强度，该值为空气隙内磁场强度与铁心内磁场强度线性组合对于方案2，限流电感单元中的单个线圈，相比方案1中的单绕组电感线圈而言，电感值是后者两倍，工作电流为后者的一半，因此根据上述公式，在保持线圈匝数N、铁心的有效截面积Ae、面积校正系数F、磁场强度H等参数基本不变的前提下，通过减小气隙的长度lg来满足电感值加倍的要求，并使由铁芯柱和上下铁轭、空气隙构成的磁路长度lm大大缩短，这将意味着主要由铁芯柱和上下铁轭构成的磁路，在长度、宽度方向尺寸保持基本不变的前提下，高度方向尺寸大幅度降低，相应的整套装置，在高度方向尺寸大幅度降低，因此实际使用的铁心硅钢片、变压器油、箱体所用钢材、散热片等材料大大减小，因而可以容易地达到减小限流电抗器体积、重量，降低制造成本的目的。方案2中流过单个电感线圈的电流，只有方案1中线圈电流的一半，由于线圈的铜损与流过线圈电流平方成正比，因此虽然本技术中绕组电阻有所增加，但总的线圈铜损仍大幅度下降。相比方案1，方案2的铁心铁损也大大降低。原因有两个1、流过方案2中单个电感线圈的电流脉动程度要比方案1小，这意味着对应的交流磁通密度最大值前者要小，由于铁心单位重量铁损几乎与铁心内磁感应强度最大值的平方成正比，因而方案2的单位铁损低。2、方案2所用的铁心材料---硅钢片的重量小，因此综合下来，方案2的总铁损要低于方案1。总体来讲，采用本技术后，将使限流电抗器结构更加紧凑、经济性更好。采用本技术的电抗器结构，在承受短路电流作用时，机械强度同样有足够保证，原因有以下三点1、众本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有多个并联限流电感的故障限流器，其特征在于在带旁路电感的故障限流器中，与桥路中串联晶闸管或二极管并联的直流限流电抗器，是由具有相同电感值的2个或2个以上且数量为偶数的限流电感并联组成。2.根据权利要求1所述的具有多个并联限流电感的故障限流器，其特征在于每2个并联的限流电感组成一个限流电感单元。3.根据权利要求2所述的具有多个并联限流电感的故障限流器，其特征在于由多个限流电感单元组成限流电抗器。4.根据权利要求2所述的具有多个并联限流电感的故障限流器，其特征在于每个限流电感单元是由两个芯柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明江，
申请(专利权)人：新疆特变电工股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：