本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種三相電抗器的特殊鐵芯結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)得發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量越來越大，同時當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，短路容量和短路電流都呈現(xiàn)為逐年上升的趨勢，因此電抗器的研究是十分重要的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障的時候，故障限流電抗器可以有效限制短路電流的大小使得短路電流被限制到遮斷容量之內(nèi)，配合斷路器進行動作。

近年來研究的磁飽和開關(guān)型故障限流器，可以在系統(tǒng)正常工作時呈現(xiàn)低阻抗，不影響系統(tǒng)的正常工作，在短路故障發(fā)生時，迅速進入高阻抗狀態(tài)，從而對短路故障電流進行有效的限制。磁飽和開關(guān)型故障限流器的工作原理是通過增加直流勵磁線圈，在系統(tǒng)正常工作時通過將鐵芯中直流線圈產(chǎn)生的直流勵磁和交流線圈產(chǎn)生的勵磁疊加，從而使得鐵芯進入飽和狀態(tài)，呈現(xiàn)為低阻態(tài)，不影響系統(tǒng)的正常工作。而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，由于交流故障電流的急劇上升，使得交流電流和直流電流產(chǎn)生的勵磁疊加后，鐵芯進入不飽和狀態(tài)，從而回歸為高阻態(tài)，以達到限制短路故障電流的效果。

但是，傳統(tǒng)的三相磁飽和開關(guān)型故障限流器在電網(wǎng)中使用時，需要使用六個鐵芯，大大增加了電抗器制造的成本，同時由于鐵芯的增加，使得電抗器在使用時的鐵損也大大增加，對于電力系統(tǒng)是極為不利的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種三相磁飽和式故障限流器，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、節(jié)約空間等特點，能夠有效限制各種形式的短路故障，大大減小電抗器的制造成本及運行損耗，穩(wěn)定高效的同時散熱性強。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種三相磁飽和式故障限流器，包括兩個相同的口字型鐵芯、三組交流線圈繞組及兩組直流線圈繞組；

其中，兩個口字型鐵芯并列設(shè)置，其相靠的一側(cè)為內(nèi)側(cè)鐵芯，且相遠離的一側(cè)為外側(cè)鐵芯；三組交流繞組依次同向繞制于兩個內(nèi)側(cè)鐵芯上，且三組交流繞組分別串聯(lián)在三相交流電源和系統(tǒng)負載之間；兩組直流繞組以反向串聯(lián)方式分別繞制在兩個外側(cè)鐵芯上，且兩組直流繞組反向串聯(lián)在直流勵磁電路中。

通過采用將三相繞組同時繞在兩個鐵芯中柱，使得新型的三相磁開關(guān)式故障限流器只需要兩個鐵芯就可以實現(xiàn)對三相短路故障的限流能力，大大減小了傳統(tǒng)三相磁開關(guān)式故障限流器的制造成本，同時減小了運行時的鐵損等。

進一步的，所述兩組直流繞組的匝數(shù)相同，而三組交流繞組的匝數(shù)根據(jù)需要可以不同。由于兩個直流勵磁繞組采用反向串聯(lián)接法，匝數(shù)相同，因此，直流勵磁在交流線圈中產(chǎn)生的諧波也被抵消，從而減小功率損耗。

進一步的，所述交流繞組及直流繞組采用絲包扁銅線制成，且口字型鐵芯采用硅鋼片制成，成本較低且導(dǎo)磁能力強。

進一步的，所述口字型鐵芯的截面可采用圓形、橢圓形或矩形。

有益效果：本發(fā)明提供的一種三相磁飽和式故障限流器，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點：1、與傳統(tǒng)的三相磁開關(guān)式故障限流器一樣，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，限流器呈現(xiàn)為低阻抗狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相、兩相、三相短路故障時能夠迅速呈現(xiàn)為高阻抗，有效限制短路電流的大小；

2、相比于傳統(tǒng)的三相磁開關(guān)式故障限流器，本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)可以很大程度上減少限流器所需要的鐵芯材料，減少電抗器的制造成本；

3、由于鐵芯數(shù)目的減少，因此在正常工作時，鐵損也在一定程度上減少了很多，使得電抗器的效率得到了提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的電路原理圖；

圖2為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明在單相接地短路時的電抗器限流效果仿真圖；

圖4為本發(fā)明在兩相接地短路時的電抗器限流效果仿真圖；

圖5為本發(fā)明在三相接地短路時的電抗器限流效果仿真圖；

圖中包括：1、7—口字型鐵芯，4、5、6—交流繞組，2、3—直流繞組。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1所示為一種三相磁飽和式故障限流器，包括兩個相同的口字型鐵芯、三組交流線圈繞組4、5、6及兩組直流線圈繞組2、3；

其中，兩個口字型鐵芯1、7并列設(shè)置，其相靠的一側(cè)為內(nèi)側(cè)鐵芯，且相遠離的一側(cè)為外側(cè)鐵芯；三組交流繞組4、5、6依次同向繞制于兩個內(nèi)側(cè)鐵芯上，且三組交流繞組4、5、6分別串聯(lián)在交流電源ac和負載rl之間，而構(gòu)成a、b、c三相交流回路；兩組直流繞組2、3以反向串聯(lián)方式分別繞制在兩個外側(cè)鐵芯上，且兩組直流繞組2、3反向串聯(lián)在開關(guān)s2、直流勵磁電源dc和電阻r2之間，而構(gòu)成直流勵磁回路。

如圖2所示，所述兩組直流繞組2、3的匝數(shù)相同，且三組交流繞組4、5、6同向繞制，但是匝數(shù)可以不同；所述交流繞組4、5、6及直流繞組2、3采用絲包扁銅線制成，且口字型鐵芯1、7采用dq120-30硅鋼片制成。

本發(fā)明中，所述口字型鐵芯的截面可采用圓形、橢圓形或矩形，且鐵芯的截面積、線圈匝數(shù)以及鐵芯的氣隙長度等由短路故障的容量以及所需電抗器的電抗值決定。

本發(fā)明的工作原理如下：

開關(guān)s2閉合時，直流勵磁電路對電抗器進行充電，此時電抗器在直流勵磁的作用下達到飽和狀態(tài)，此時電抗器呈現(xiàn)為低阻態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障的時候，由于交流電路突然增大，在正半周期內(nèi)，在鐵芯1中過大的交流電流使得交流線圈中產(chǎn)生的磁鏈和直流線圈產(chǎn)生的磁鏈相減無法使得鐵芯進入飽和狀態(tài)，此時電抗器呈現(xiàn)為高阻抗狀態(tài)，從而對短路電流進行限制，而鐵芯7中，交流磁鏈和直流磁鏈相互疊加，因此鐵芯仍然為飽和狀態(tài)，呈現(xiàn)為低阻抗狀態(tài)；在負半周期，由于交流線圈中電流方向桶正半周期時方向相反，因此此時鐵芯1中的交流磁鏈和直流磁鏈相互疊加，此時鐵芯1呈現(xiàn)為飽和狀態(tài)，呈現(xiàn)為低阻態(tài)，而鐵芯7中的交流磁鏈和直流磁鏈相互抵消，因此鐵芯7退出飽和狀態(tài)，呈現(xiàn)為高阻態(tài)，從而限制短路電流的大小。

下面通過有限元仿真軟件對三相電路出現(xiàn)的單相，兩相，三相接地短路故障時刻，本發(fā)明中三相磁飽和式故障限流器的限流效果進行仿真。

如圖3所示，在0.1s時刻，a相發(fā)生接地短路，此時虛線為沒有加裝電抗器時的故障電流曲線，實線為加裝了所述三相磁飽和式故障限流器時的限流后的電流曲線，不難觀察發(fā)現(xiàn)新型三相磁開關(guān)式電抗器在系統(tǒng)單相故障時具有一定的限流效果(限流能力大小和根據(jù)所需限流比調(diào)整線圈數(shù)目實現(xiàn))。

如圖4所示，在0.1s時刻，a、b兩相都發(fā)生接地短路故障，此時虛線為沒有加裝電抗器時a相的故障電流曲線，實線為加裝了所述三相磁飽和式故障限流器時的限流后a相的電流曲線，由圖4可以發(fā)現(xiàn)相對于單相接地故障時，限流器的限流效果會相對弱一些，但是依然可以有良好的限流效果(限流能力大小和根據(jù)所需限流比調(diào)整線圈數(shù)目實現(xiàn))。

如圖5所示，在0.1s時刻，三相都發(fā)生接地短路故障，此時虛線為沒有加裝電抗器時a相的故障電流曲線，實線為加裝了所述三相磁飽和式故障限流器時的限流后a相的電流曲線，由圖5可以發(fā)現(xiàn)三相接地故障和兩相接地故障的限流效果接近，但是相對于單相接地故障時的限流效果略差，但是依然可以有良好的限流效果，可以在故障發(fā)生時刻迅速將短路電流進行限制。(限流能力大小和根據(jù)所需限流比調(diào)整線圈數(shù)目實現(xiàn))。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。