CN203660523U

CN203660523U - 强耦合型电力故障限流器

Info

Publication number: CN203660523U
Application number: CN201320849210.9U
Authority: CN
Inventors: 党艳阳; 王健; 安振; 辛朝辉; 章海庭
Original assignee: TBEA Shenyang Transformer Group Co Ltd
Current assignee: TBEA Shenyang Transformer Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2023-12-19

Abstract

本实用新型涉及一种强耦合型电力故障限流器，具有一个铁芯及多个线圈，所述多个线圈包括交流线圈及直流线圈；所述铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕交流线圈，在多个缠绕交流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个直流线圈；或者铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕直流线圈，在多个缠绕直流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个交流线圈；或者铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕一个交流线圈同时各自缠绕一个直流线圈；两个以上交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；两个以上直流线圈以使直流线圈内交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。本实用新型采用了强耦合结构，好满足正常状态下阻抗低、短路情况下阻抗大的要求，正常状态下对***影响很小，短路情况下限流效果好，可满足***重合闸的要求。

Description

强耦合型电力故障限流器

技术领域

本实用新型涉及一种适用于电网的故障限流装置，具体的说是一种强耦合型电力故障限流器。

背景技术

随着电力***的发展，电力***短路容量日益增加，最大短路电流甚至超过了断路器的最大开断能力；短路电流水平的增大，输变电设备的短路耐受能力也要求进一步提高。这样***中如何限制短路电流过大就成为一个迫切需要解决的问题。

目前应用的常见的故障限流器多采用固态开关型（通常为晶闸管），由于固态开关的运行会使负载电流产生畸变，影响电网运行质量，补偿投资成本也高；同时受电力电子器件耐压及通流能力的影响，在高电压大电流***中难以应用。

电阻型限流器利用热敏材料在故障电流下产生大电阻，但是不能解决重合闸时的电阻恢复问题。

弱耦合型限流器——铁芯饱和型超导限流器以及永磁式交流电抗器型限流器，为一种交直流弱耦合型限流器，不能很好满足稳态阻抗低、限流阻抗大的要求，应用性不强。

目前能够满足高电压大电流***要求的电力故障限流器尚未见报道。

实用新型内容

针对现有技术中的电力故障限流器不能很好满足稳态阻抗低、限流阻抗大的要求以及不能同时解决重合闸时的电阻恢复问题等不足之处，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种电力***在正常状态时表现为低阻抗，短路状态时表现为高阻抗，并且能够满足***重合闸要求的强耦合型电力故障限流器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型强耦合型电力故障限流器，具有一个铁芯及多个线圈，所述多个线圈包括交流线圈及直流线圈；所述铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕交流线圈，在多个缠绕交流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个直流线圈；或者铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕直流线圈，在多个缠绕直流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个交流线圈；或者铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕一个交流线圈同时各自缠绕一个直流线圈；两个以上交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；两个以上直流线圈以使直流线圈内交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。

所述铁芯为方框式或多柱式。

铁芯中的不与交流回路重合的直流回路的部分路段截面比缠绕线圈的铁芯柱截面小。

铁芯的上下铁轭采用加大截面的压轭结构。

或者，本实用新型强耦合型电力故障限流器，具有多个铁芯及多个线圈，所述多个线圈包括交流线圈及直流线圈；所述各铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕交流线圈，在多个缠绕交流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个直流线圈；或者各铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕直流线圈，在多个缠绕直流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个交流线圈；或者各铁芯的一个或多个铁芯柱上各自缠绕一个交流线圈同时各自缠绕一个直流线圈，所有铁芯的所有交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；所有直流线圈以使直流线圈内交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。

所述铁芯为方框式或多柱式。

铁芯的上下铁轭采用加大截面的压轭结构。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型采用了强耦合结构，能很好满足正常状态下阻抗低、短路情况下阻抗大的要求，正常状态下对***影响很小，短路情况下限流效果好。

2.本实用新型通过一个强耦合结构的电力故障限流器实现了高/低阻抗的快速切换，可满足***重合闸的要求。

3.本实用新型在***正常运行时不产生电流畸变，无需增加电容补偿装置，成本低。

4.本实用新型限流器对于短路电流的响应为被动响应，由短路电流的增大而电阻自动增大，响应时间几乎为零。

5.本实用新型结构简单，易于实现，安全性高、可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型第一个实施例中四柱式单铁芯单直流线圈结构接线原理图；

图2为本实用新型第一个实施例中方框式单铁芯单直流线圈结构接线原理图；

图3为本实用新型第一个实施例中四柱式单铁芯双直流线圈结构接线原理图；

图4为本实用新型第一个实施例中六柱式单铁芯四直流线圈结构接线原理图；

图5为本实用新型第二个实施例中多铁芯组合结构接线原理图（一）；

图6为本实用新型第二个实施例中多铁芯组合结构接线原理图（二）；

图7为本实用新型第二个实施例中多铁芯组合结构接线原理图（三）；

图8为本实用新型第二个实施例中多铁芯组合结构接线原理图（四）；

图9为本实用新型第二个实施例中多铁芯组合结构接线原理图（五）；

图10为本实用新型第二个实施例中多铁芯组合结构接线原理图（六）。

具体实施方式

本实用新型为一种强耦合型电力故障限流器，一个或多个直流线圈可同时缠绕在多个有交流线圈的铁芯柱上，一个或多个交流线圈也可同时缠绕在多个有直流线圈的铁芯柱上。

实施例1

如图1～4所示，强耦合型电力故障限流器具有一个铁芯及多个线圈，多个线圈包括交流线圈及直流线圈；所述铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕交流线圈，在多个缠绕交流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个直流线圈；或者铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕直流线圈，在多个缠绕直流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个交流线圈。

图1中，两个铁芯柱分别各自缠绕一个交流线圈（用细线表示），两个交流线圈串联连接，既同名端首尾相连；一个直流线圈（用粗线表示）同时缠绕在上述两个铁芯柱上。交直流具有不同的磁通回路，交流线圈引起的漏磁通可独立闭合，产生的附加损耗较小。图1所示的结构可采用超导线圈和/或常导线圈。

图2所示为本实施例的第二种结构形式，采用一个方框式铁芯，交流磁通在铁芯方框内形成闭合磁通回路，直流磁通回路由铁芯方框、空气及油箱组成。该结构铁芯重量较小，节省了大量的制造成本。图2所示的结构可采用超导线圈和/或常导线圈。

图3所示为本实施例的第三种结构形式，具有两个交流线圈和两个直流线圈，两个铁芯柱分别各自缠绕一个交流线圈，两个交流线圈串联连接，既同名端首尾相连；同时，每个铁芯柱也分别各自缠绕一个直流线圈，两个直流线圈串联连接，两个直流线圈交流感应电压相抵消。图3所示的结构只可采用常导线圈。

图4所示为本实施例的第四种结构形式，具有四个交流线圈和四个直流线圈，四个铁芯柱分别各自缠绕一个交流线圈，四个交流线圈串联连接，既同名端首尾相连；同时，每个铁芯柱也分别各自缠绕一个直流线圈，四个直流线圈串联连接，四个直流线圈交流感应电压相抵消。图4所示的结构只可采用常导线圈。

当有更多交流线圈时，交流线圈同样以使电压叠加的方式首尾相连；当有更多直流线圈时，直流线圈同样以使多个直流线圈交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。也就是说，多个交流线圈的感应电压为叠加关系，多个直流线圈的感应电压为抵消关系，或一个直流线圈感应电压基本为零。

缠绕线圈的铁芯柱数量为偶数，每柱铁芯均有交流线圈和直流线圈与其强耦合。本实用新型通过直流线圈使铁芯饱和，这时交流线圈获得一个低阻抗状态，该状态在***正常工作时应用。

当***发生短路时，交流线圈的安匝超过直流线圈的安匝，该装置不需要任何操作即可表现为高阻抗的限流状态，并在切除直流电流后表现出一个更高阻抗的限流状态。

当短路发生后，在***自动重合闸之前，直流线圈重新使铁芯饱和，又表现为一个低阻抗。

铁芯中的不与交流回路重合的直流回路的部分路段截面比缠绕线圈的铁芯柱截面小。此种结构可提高响应速度，节省成本。

铁芯的上下铁轭采用加大截面的压轭结构，可提高限流阻抗，降低稳态阻抗，降低杂散损耗，降低运输成本。

实施例2

如图5～10所示，与实施例1的不同之处在于：具有多个铁芯及多个线圈，所述多个线圈包括交流线圈及直流线圈；所述各铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕交流线圈，在多个缠绕交流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个直流线圈；或者各铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕直流线圈，在多个缠绕直流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个交流线圈；所有铁芯的所有交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；所有铁芯的所有直流线圈以使直流线圈内交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。

图5为图1的扩展形式，两组图1所示的结构串联组合，具有两个四柱式铁芯，四个铁芯柱分别各自缠绕一个交流线圈（用细线表示），四个交流线圈串联连接，既同名端首尾相连；两个直流线圈（用粗线表示）串联，交直流具有不同的磁通回路，交流线圈引起的漏磁通可独立闭合，产生的附加损耗较小。图5所示的结构可采用超导线圈和/或常导线圈。

本实施例中，不限于图5所示的铁芯、铁芯柱及交、直流线圈的数量，可以按图5所示的规律多数量延展，能够实现更高水平的参数要求，同时方便设计、工艺制造及运输。

图6为图2的扩展形式，两组图2所示的结构串联组合。本实施例中，不限于图6所示的铁芯、铁芯柱及交、直流线圈的数量，可以按图6所示的规律多数量延展。该结构铁芯重量较小，节省了大量的制造成本。

图7为图3的扩展形式，两组图3所示的结构串联组合。具有多个铁芯及多个线圈，多个线圈包括交流线圈及直流线圈；或者各铁芯的一个或多个铁芯柱上各自缠绕一个交流线圈同时各自缠绕一个直流线圈（图7、8、9均为此类结构），所有铁芯的所有交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；所有直流线圈以使直流线圈内交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。

如图8所示，采用两个方框式铁芯，在每个铁芯方框内，直流和交流具有相同的磁通回路。每个铁芯柱均缠绕各自的交直流线圈，这样共有四个交流线圈和四个直流线圈，四个交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；四个直流线圈以使电压抵消的方式首尾相连，直流和交流具有相同的磁通回路。此种结构能够大量节省材料，降低成本。

如图9所示，采用两个三柱式铁芯，每个铁芯的中柱分别缠绕一个交流线圈和一个直流线圈，两个交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；两个直流线圈以使电压抵消的方式首尾相连。此种结构能够降低损耗。

如图10所示，为图1和图2所示的结构组合。

本实施例还可以为图1、8组合，图1、2、8组合，或图2、2、3、8、9、9组合等不胜枚举。

以上各种单独或组合而成的限流器结构，可以满足多种应用场合的不同参数要求，形成设计方案的标准系列，方便选型、设计、工艺制造及运输等方面。

Claims

1.一种强耦合型电力故障限流器，其特征在于：具有一个铁芯及多个线圈，所述多个线圈包括交流线圈及直流线圈；所述铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕交流线圈，在多个缠绕交流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个直流线圈；或者铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕直流线圈，在多个缠绕直流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个交流线圈；或者铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕一个交流线圈同时各自缠绕一个直流线圈；两个以上交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；两个以上直流线圈以使直流线圈内交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。

2.按权利要求1所述的强耦合型电力故障限流器，其特征在于：所述铁芯为方框式或多柱式。

3.按权利要求1所述的强耦合型电力故障限流器，其特征在于：铁芯中的不与交流回路重合的直流回路的部分路段截面比缠绕线圈的铁芯柱截面小。

4.按权利要求1所述的强耦合型电力故障限流器，其特征在于：铁芯的上下铁轭采用加大截面的压轭结构。

5.一种强耦合型电力故障限流器，其特征在于：具有多个铁芯及多个线圈，所述多个线圈包括交流线圈及直流线圈；所述各铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕交流线圈，在多个缠绕交流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个直流线圈；或者各铁芯的多个铁芯柱上各自缠绕直流线圈，在多个缠绕直流线圈的铁芯柱上同时缠绕一个交流线圈；或者各铁芯的一个或多个铁芯柱上各自缠绕一个交流线圈同时各自缠绕一个直流线圈，所有铁芯的所有交流线圈以使电压叠加的方式首尾相连；所有直流线圈以使直流线圈内交流感应电压相互抵消的方式首尾相连。

6.按权利要求5所述的强耦合型电力故障限流器，其特征在于：所述铁芯为方框式或多柱式。

7.按权利要求5所述的强耦合型电力故障限流器，其特征在于：铁芯中的不与交流回路重合的直流回路的部分路段截面比缠绕线圈的铁芯柱截面小。

8.按权利要求5所述的强耦合型电力故障限流器，其特征在于：铁芯的上下铁轭采用加大截面的压轭结构。