減輕直流沖擊的飽和鐵芯型故障限流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于交流輸電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)短路故障限流技術(shù)，尤其是一種在限流階段減輕飽和鐵芯型故障限流器直流繞組上產(chǎn)生的電壓沖擊效果的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會對電力需求的不斷增長，新能源發(fā)電的不斷發(fā)展，要求電網(wǎng)容量不斷增大，為了提高電網(wǎng)的輸送能力、新能源發(fā)電的利用率和電網(wǎng)的堅強程度，國家提出100kV特高壓電壓等級，將各區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)。然而電網(wǎng)的互聯(lián)不僅增加電網(wǎng)的電壓級別，也增大了短路電流，而現(xiàn)有的斷路器最大遮斷電流僅63kA，且價格昂貴。如何限制短路電流尤為迫切。
[0003]現(xiàn)在，主要限流方式為解列電網(wǎng)、裝設(shè)電抗器、使用高阻變壓器等。這些方式增大輸電阻抗，降低電網(wǎng)的輸送能力和穩(wěn)定性，與智能電網(wǎng)的堅強性要求相背。裝設(shè)限流器可保證在正常運行時的電網(wǎng)電抗較小，當(dāng)發(fā)生故障后能迅速增大，是限制短路電流的最佳選擇。
[0004]近些年，隨著電力電子、磁材料和超導(dǎo)材料等技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種故障限流設(shè)備。其中飽和鐵芯型故障限流器是通過在直流繞組加上電流，在正常運行時鐵芯飽和，對電網(wǎng)呈現(xiàn)小電抗?fàn)顟B(tài)；當(dāng)發(fā)生故障后，短路電流使鐵芯退出飽和，限制了短路電流。此結(jié)構(gòu)將直流控制繞組與電網(wǎng)隔離，提高了工作電壓等級，具有較好的應(yīng)用前景。
[0005]然而，在短路限流階段，鐵芯退出飽和，由于直流繞組遠(yuǎn)大于交流繞組匝數(shù)，在直流繞組中會感應(yīng)出較大的電壓，因此應(yīng)用電壓級別仍受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對飽和鐵芯型故障限流器的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種減輕直流沖擊的飽和鐵芯型故障限流器，在電網(wǎng)故障時具有減輕直流電壓沖擊效果，提高限流器的應(yīng)用電壓等級。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種減輕直流沖擊的飽和鐵芯型故障限流器，包括“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)、直流線圈，所述“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)由直流鐵芯柱、交流鐵芯柱、旁路鐵芯柱和交流線圈組成，所述直流鐵芯柱為“C字形”結(jié)構(gòu)，所述交流鐵芯柱為“I字形”結(jié)構(gòu)，分布在“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)的中間，旁路鐵芯柱為“I字形”結(jié)構(gòu)，分布在“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)的外側(cè)一端，交流線圈繞制在交流鐵芯柱上;兩個所述“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)橫向鏡像并列放置，其中兩個相鄰的所述直流鐵芯柱外圍繞制直流線圈；兩個所述交流鐵芯柱上繞制的交流線圈匝數(shù)相同，繞向一致，且同一端相連，另一端串接到電網(wǎng)中。
[0008]所述直流鐵芯柱由鐵芯材料磁化曲線斜率高、飽和磁感應(yīng)強度高的鐵鈷磁性合金制成;所述交流鐵芯柱由鐵芯材料斜率低、飽和磁感應(yīng)強度低的軟磁性復(fù)合材料制成，所述旁路鐵芯柱由AFK580-600鐵鈷磁性合金制成。
[0009]所述直流線圈為由超導(dǎo)材料或銅導(dǎo)體材料制成的直流線圈。所述交流線圈為由非超導(dǎo)材料制成的交流線圈。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:
在一般的“雙口字形”飽和鐵芯限流器上，根據(jù)短路故障時直流繞組和交流繞組上的電壓分布的需求，使交流繞組和直流繞組上采用不同的鐵芯材料，同時引入了一對旁路磁路，通過合適的鐵芯材料選擇和尺寸設(shè)計，使得當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后，交流鐵芯柱退磁引起的磁通變化在旁路磁路中流通，直流磁通仍不脫離飽和狀態(tài)，變化較小，從而在直流線圈中不會感應(yīng)出較高的電壓。
[0011]本發(fā)明不僅適用于單相飽和鐵芯型故障限流器，也適用于三相飽和鐵芯型故障限流器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、成本低、可靠性高。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的減輕直流沖擊的單相飽和鐵芯型故障限流器工作原理示意圖；
圖2為Vacoflux48材料的磁化曲線；
圖 3為Somaloy550+0.6%LBl_CC_800MPa 材料的磁化曲線；
圖4為AFK580-600材料的磁化曲線；
圖5為限流器在電網(wǎng)正常運行時鐵芯上的磁場分布；
圖6為限流器在電網(wǎng)發(fā)生故障且短路電流在正半周峰值時的鐵芯上的磁場分布；
圖7為限流器在電網(wǎng)發(fā)生故障且短路電流在負(fù)半周峰值時的鐵芯上的磁場分布。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0014]如圖1所示，一種減輕直流沖擊的飽和鐵芯型故障限流器，包括:第一“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)、第二“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)、直流線圈I。第一“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)由第一直流鐵芯柱21、第一交流鐵芯柱22、第一旁路鐵芯柱23和第一交流線圈24組成，第一直流鐵芯柱21為“C字形”結(jié)構(gòu)，分布在第一“日字形”結(jié)構(gòu)的外圍和一側(cè)，第一交流鐵芯柱22為“I字形”結(jié)構(gòu)，分布在第一 “日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)的中間，第一旁路鐵芯柱23為“I字形”結(jié)構(gòu)，分布在第一 “日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，第一交流線圈24繞制在交流鐵芯柱22上;第二“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)由第二直流鐵芯柱31、第二交流鐵芯柱32、第二旁路鐵芯柱33和第二交流線圈34組成，第二直流鐵芯柱31為“C字形”結(jié)構(gòu)，分布在第二“日字形”結(jié)構(gòu)的外圍和一側(cè)，第二交流鐵芯柱32為“I字形”結(jié)構(gòu)，分布在第二 “日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)的中間，第二旁路鐵芯柱33為“I字形”結(jié)構(gòu)，分布在第二“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，第二交流線圈34繞制在交流鐵芯柱32上；第一 “日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)和第二“日字形”鐵芯結(jié)構(gòu)橫向鏡像并列放置，其中第一直流鐵芯柱21與第二直流鐵芯柱31相鄰，外圍繞制直流線圈I;第一交流線圈24和第二交流線圈34匝數(shù)相同，繞向一致，同一端相連，另一端串接到電網(wǎng)中。第一直流鐵芯柱21和第二直流鐵芯柱31尺寸相同，第一交流鐵芯柱22和第二交流鐵芯柱32尺寸相同，第一旁路鐵芯柱23和第二旁路鐵芯柱33尺寸相同。第一直流鐵芯柱21和第二直流鐵芯柱31的鐵芯材料磁化曲線斜率高、飽和磁感應(yīng)強度大，在本實施例中，采用VAC公司生產(chǎn)的鐵鈷磁性合金Vacof lux48;第一交流鐵芯柱22和第二交流鐵芯柱32鐵芯材料斜率低、飽和磁感應(yīng)強度小，在本實施例中，采用HoganasAB公司生產(chǎn)的鐵鈷磁性合金軟磁性復(fù)合材料Somaloy550+0.6%LBl_CC_800MPa;在本實施例中，第一旁路鐵芯柱23和第二旁路鐵芯柱33采用Aperam公司生產(chǎn)的鐵鈷磁性合金AFK580-600材料。在本實施例中，直流線圈I采用超導(dǎo)材料，或者，采用銅導(dǎo)體材料。
[0015]第一直流鐵芯柱21和第二直流鐵芯柱31的鐵芯材料磁化曲線斜率高、飽和磁感應(yīng)強度大，如采用VAC公司生產(chǎn)的鐵鈷磁性合金Vacof lux48，Va