一種基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)短路電流限制裝置，具體地說是一種基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，屬于電力系統(tǒng)輸配電網(wǎng)絡(luò)短路電流限制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國電力系統(tǒng)負荷的增大，大容量機組、電廠以及變電設(shè)備的投入，尤其是負荷中心大電廠的出現(xiàn)及大電力系統(tǒng)的互聯(lián)，使得各級電網(wǎng)中母線短路電流水平顯著增加，給變壓器、斷路器、絕緣子、接地網(wǎng)等電氣一次設(shè)備提出了更苛刻的要求，短路故障對電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的破壞性也越來越大。同時，人們對電能質(zhì)量，供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性也有了更高的要求。隨著經(jīng)濟發(fā)展，電網(wǎng)容量和規(guī)模將進一步擴大，這一問題將變得愈發(fā)嚴重。
[0003]為避免大規(guī)模地更換或加強電氣一次設(shè)備造成的經(jīng)濟和時間成本，故障限流器成為短路電流限制領(lǐng)域的新寵。短路故障限流器按構(gòu)成原理可分為:超導限流器，固態(tài)限流器、并聯(lián)諧振型故障限流器以及飽和鐵心限流器。固態(tài)限流器和并聯(lián)諧振型故障限流器由于受開關(guān)器件通流能力及損耗的限制，制約了其進一步發(fā)展；超導限流器因損耗小，限流效果顯著成為當今故障限流器研宄的主流，但由于目前超導技術(shù)尚不完善，且受成本影響，超導型故障限流器現(xiàn)階段很難應(yīng)用到實際系統(tǒng)中，飽和鐵心型故障限流器成為限制短路電流的首選，但現(xiàn)有飽和鐵芯型故障限流器結(jié)構(gòu)復雜，體積大，利用率低且補償效果和限流能力較差。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]實用新型目的:本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計一種新型基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸配電網(wǎng)中，既能在電網(wǎng)正常工作時進行動態(tài)無功補償，又能在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，限制短路電流。
[0005]技術(shù)方案:本實用新型所述的一種基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，由直流勵磁繞組、交流限流繞組、直流勵磁電源、帶氣隙的鐵芯以及串聯(lián)補償支路構(gòu)成；直流勵磁繞組和交流限流繞組分別繞在帶氣隙的鐵芯兩側(cè)邊柱上構(gòu)成限流部分，之后與串聯(lián)補償支路串聯(lián)實現(xiàn)串聯(lián)補償功能，直流勵磁電源接直流勵磁繞組，提供勵磁電流。
[0006]所述直流勵磁繞組采用橋式半控整流電路供電，在正常工作時，可通過改變直流勵磁電流，改變鐵芯的飽和度，進而改變交流工作線圈的電感量，從而調(diào)節(jié)補償系數(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)無功功率的動態(tài)補償。所述直流勵磁回路，設(shè)計有磁能釋放回路，能夠快速釋放勵磁繞組的磁能，為限制短路電流和重合閘做準備。
[0007]所述鐵芯米用尚磁導率娃鋼片萱壓制成，磁路上開有氣隙，使鐵芯具有更大的磁導率，減小交流電對鐵芯工作點的影響，使磁導率變化更加平緩，降低電抗器諧波，同時能夠顯著減小鐵芯體積。
[0008]所述串聯(lián)補償支路，由諧振電感與快速開關(guān)串聯(lián)后，再與補償電容并聯(lián)構(gòu)成。短路故障時，調(diào)節(jié)交流限流繞組的電感量實現(xiàn)第一級限流，閉合快速開關(guān)，使補償電容與諧振電感處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，去除補償作用，從而實現(xiàn)第二級限流；正常工作時快速開關(guān)斷開，電容串接在回路中，對電網(wǎng)進行無功功率補償。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，設(shè)備使用率高，動作迅速，可靠性高，采用兩級式限流，短路電流限制效果好，且損耗較小，適用于電力系統(tǒng)各級輸變電網(wǎng)絡(luò)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的主結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本實用新型的直流勵磁回路不意圖。
[0012]圖3是本實用新型的控制系統(tǒng)連接示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明:本實施例在以本實用新型技術(shù)方案前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0014]實施例:如圖1和2所示，一種基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，包括開有氣隙的鐵芯CG，繞在鐵芯CG上的交流限流繞組LjP直流勵磁繞組L 2，直流勵磁電源以及無功補償電路I等。所述補償電路I與限流電感1^串聯(lián)在輸配電線路中。
[0015]所述帶氣隙的鐵芯CG，由高磁導率硅鋼片疊壓制成，磁路上開有氣隙，具有較高的磁導率，減小鐵芯體積的同時，使磁導率變化更加平緩，減小交流電對鐵芯工作點的影響，減小電抗器諧波。所述交流限流繞組LjP直流勵磁繞組L 2繞在鐵芯CG兩側(cè)，通過改變流過勵磁繞組L2的勵磁電流的大小，控制鐵芯CG的飽和度，即可動態(tài)調(diào)節(jié)限流繞組L i的電感量，從而配合補償電容C，調(diào)節(jié)補償系數(shù)。
[0016]所述串聯(lián)補償支路1，由諧振電感L3與快速開關(guān)K串聯(lián)后，再補償電容C并聯(lián)構(gòu)成，與交流限流繞組L1 一起串接在輸電回路中。正常工作時，快速開關(guān)K處于斷開狀態(tài)，補償電容C串接在回路中，配合限流繞組1^對電網(wǎng)無功功率進行動態(tài)補償，發(fā)生短路故障時，快速開關(guān)K迅速閉合，補償電容C與諧振電感L3產(chǎn)生并聯(lián)諧振，使電容C的補償效果消失，進一步抑制短路電流。
[0017]所述直流勵磁電源，主電路由橋式半控整流電路2構(gòu)成，交流市電AC經(jīng)降壓變壓器T，由整流橋2將交流電變成直流電，通過濾波電感L4濾波后，加到勵磁繞組L 2兩端，通過改變開關(guān)管V1、V2的導通角，整流橋2輸出電壓發(fā)生改變，從而改變流過勵磁繞組L 2的電流。
[0018]所述磁能釋放回路3主要由續(xù)流二極管D3,氧化鋅電阻Rm，濾波電感L4構(gòu)成，正常工作時，開關(guān)管V3導通，氧化鋅電阻R M被短路，不消耗能量，短路故障時，整流橋2停止工作，開關(guān)管￥3迅速關(guān)斷，氧化鋅電阻R ZIJ妾入磁能釋放回路，勵磁繞組L 2上的磁能迅速消耗在氧化鋅電阻Rm上，使鐵芯CG處于不飽和狀態(tài)，限流繞組LI電感量增大，實現(xiàn)第一級限流。
[0019]所述基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，在正常工作時，通過電壓互感器TV1和電流互感器TA1實時檢測電網(wǎng)4電壓信號和電流信號i μ通過控制芯片5，計算出直流勵磁電源7輸出的指令電流信號，與電流互感器14檢測到的實際勵磁電流i B作為控制信號，產(chǎn)生兩路PWM脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動電路6隔離放大后驅(qū)動整流電路2的開關(guān)管VIpViyfe生合適的勵磁電流，同時產(chǎn)生控制信號Sk使開關(guān)K斷開，控制信號Svt使開關(guān)管VT3導通，從而使故障限流器8處于串聯(lián)補償狀態(tài)，對無功功率進行動態(tài)補償，補償后的電能繼續(xù)送往后級輸電網(wǎng)絡(luò)9。
[0020]所述基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，在發(fā)生短路故障時，電流互感器丁八1檢測到過電流后，控制芯片5立即停止產(chǎn)生PWM脈沖，整流電路2停止工作，同時開關(guān)管VT3關(guān)斷，氧化鋅電阻R M迅速接入磁能釋放回路，將剩磁消耗在氧化鋅電阻R M上，使鐵芯迅速進入非飽和狀態(tài)，限流繞組L1電抗顯著增大，實現(xiàn)第一級限流，與此同時，控制芯片5產(chǎn)生控制信號是開關(guān)K迅速閉合，使諧振電感L3接入串聯(lián)補償支路I，與補償電容C發(fā)生并聯(lián)諧振，消除補償電容C的補償效果，進一步降低短路電流。
[0021]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施案例已經(jīng)表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下，可對其在形式和細節(jié)上做出各種變化。
【主權(quán)項】
1.一種基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，其特征在于:由直流勵磁繞組、交流限流繞組、直流勵磁電源、帶氣隙的鐵芯以及串聯(lián)補償支路構(gòu)成；直流勵磁繞組和交流限流繞組分別繞在帶氣隙的鐵芯兩側(cè)邊柱上構(gòu)成限流部分，之后與串聯(lián)補償支路串聯(lián)實現(xiàn)串聯(lián)補償功能，直流勵磁電源接直流勵磁繞組，提供勵磁電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，其特征在于:所述鐵芯采用高磁導率硅鋼片疊壓制成，磁路上開有氣隙，使鐵芯具有更大的磁導率，減小交流電對鐵芯工作點的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，其特征在于:所述串聯(lián)補償支路，由諧振電感與快速開關(guān)串聯(lián)后，再與補償電容并聯(lián)構(gòu)成，短路故障時，調(diào)節(jié)交流限流繞組的電感量實現(xiàn)第一級限流，閉合快速開關(guān)，使補償電容與諧振電感處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，去除補償作用，從而實現(xiàn)第二級限流。
【專利摘要】本實用新型專利涉及一種基于鐵芯控制的串聯(lián)補償型故障限流器，由直流勵磁繞組、交流限流繞組、帶氣隙的鐵芯以及串聯(lián)補償支路等構(gòu)成。所述直流勵磁繞組外接開關(guān)電源可根據(jù)交流電網(wǎng)電流變化動態(tài)調(diào)節(jié)勵磁電流，以改變交流勵磁繞組電感，從而配合補償電容實現(xiàn)對無功功率的動態(tài)補償和故障限流。本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造和運行費用低，采用兩級限流模式，限流能力強，對提高電網(wǎng)電能質(zhì)量及輸配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性有顯著效果。
【IPC分類】H02J3-18, H02H9-02
【公開號】CN204481470
【申請?zhí)枴緾N201520204008
【發(fā)明人】楊思學
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月7日