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一種磁控型故障限流器的制作方法

文檔序號(hào):7490417閱讀:420來源:國知局
專利名稱:一種磁控型故障限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種輸配電網(wǎng)短路故障限流器,具體說涉及一種應(yīng)用于輸配電系統(tǒng)限制短路電流的磁控型故障限流器。
背景技術(shù)
隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,輸配電網(wǎng)規(guī)模和容量的日益擴(kuò)大以及電網(wǎng)互聯(lián)程度越來越高,電網(wǎng)的故障短路電流水平也不斷上升。為了減少短路電流對(duì)電力系統(tǒng)造成的危害,必須采取相應(yīng)措施限制電力系統(tǒng)的短路電流。一般可從調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、改變系統(tǒng)運(yùn)行方式和加裝限流設(shè)備等方面來考慮限制短路電流。我國電力系統(tǒng)短路故障限流設(shè)備一般分為兩大類一是電力電子型故障限流器,它是采用電力電子器件作為功率器件,具有動(dòng)作速度快、控制精度高、允許頻繁操作等優(yōu)點(diǎn)。但是由于受電力電子器件脆弱性的影響,使得限流器的可靠性不高。二是新型材料故障限流器,主要是指超導(dǎo)型故障電流限流器。該故障限流器,利用超導(dǎo)材料在超導(dǎo)態(tài)和正常態(tài)之間的轉(zhuǎn)變特性,在線路中產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)淖杩箒硐拗乒收想娏鳌T诰€路正常運(yùn)行時(shí),限流器表現(xiàn)為零阻抗或極小阻抗,幾乎無損耗地通過額定電流;當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),超導(dǎo)體在幾毫秒內(nèi)迅速反應(yīng)而呈現(xiàn)非線性高電阻特性, 從而限制短路電流。超導(dǎo)限流器的不足是價(jià)格昂貴,難以大范圍應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)有故障限流器存在的問題,本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單,響應(yīng)速度快,可靠性高,性能優(yōu)良,可以滿足系統(tǒng)限流的技術(shù)要求且易于高壓大容量化的磁控型故障限流
ο解決上述問題所采取的技術(shù)措施是一種磁控型故障限流器,其特征在于由三相磁控電抗器9、空心電抗器6、直流勵(lì)磁單元7和自動(dòng)控制單元8構(gòu)成,其中三相磁控電抗器9由兩個(gè)完全相同的前鐵芯I和后鐵芯II構(gòu)成雙鐵芯三相五柱鐵芯,三相五柱鐵芯中間的三個(gè)柱為主柱1,主柱1具有大小不等的截面5,三相五柱鐵芯兩側(cè)的兩個(gè)邊柱為旁軛2,前鐵芯I和后鐵芯II分別由設(shè)置在各自的三個(gè)主柱1上下軛處的三個(gè)鐵芯橫軛3連接,由電磁線繞制的繞組4分別套裝在前鐵芯I和后鐵芯II各自的三個(gè)主柱1上,每個(gè)主柱1上的繞組4由結(jié)構(gòu)完全相同的上下兩段組成,前鐵芯I每相上段繞組的下端和后鐵芯II對(duì)應(yīng)相的下段繞組的上端交叉連接后以及后鐵芯II每相上段繞組的下端和前鐵芯I對(duì)應(yīng)相的下段繞組的上端交叉連接后由端子AK、 AD,BK、BD和CK、⑶引出,套裝在前鐵芯I和后鐵芯II上相同相的兩個(gè)繞組4的上端和下端分別并聯(lián)在一起組成了三相磁控電抗器9的三相輸入端A、B、C和輸出端fe、)(b、Xc,其與電網(wǎng)相串聯(lián),套裝在前鐵芯I和后鐵芯II上繞組的引出端子AK、AD,BK、BD和CK、⑶交叉連接后與空心電抗器6相串聯(lián),空心電抗器6與直流勵(lì)磁單元7相串聯(lián),直流勵(lì)磁單元7與自動(dòng)控制單元8并聯(lián)連接。本實(shí)用新型的有益效果是[0007]1、當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),本實(shí)用新型呈低阻抗,不影響電網(wǎng)的輸電能力。2、當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí),本實(shí)用新型瞬時(shí)呈高阻抗,大幅度限制短路電流,整個(gè)限流過程可在20個(gè)毫秒內(nèi)完成。3、本實(shí)用新型的直流勵(lì)磁單元采用光纖連接,有效地實(shí)現(xiàn)了電隔離,提高了限流器的安全性。4、本實(shí)用新型中,空心電抗器串聯(lián)在直流勵(lì)磁回路中,可以增加回路阻抗,避免發(fā)生短路故障時(shí)交流電流對(duì)直流勵(lì)磁單元的沖擊,有利于提高本實(shí)用新型的響應(yīng)速度,又可對(duì)勵(lì)磁回路進(jìn)行保護(hù)。5、由于本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單,響應(yīng)速度快,可靠性好,具有很強(qiáng)的耐沖擊性能,可以快速限制短路電流,是提高電壓穩(wěn)定性,改善供電質(zhì)量,提高輸電安全性與穩(wěn)定性的新型限流設(shè)備,適合于輸、配電系統(tǒng)的電流限制、阻尼振蕩等,可以滿足系統(tǒng)限流的技術(shù)要求,且易于高壓大容量化,有望在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本實(shí)用新型中鐵芯的立體結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本實(shí)用新型中三相磁控電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是本實(shí)用新型中繞組的連接示意圖;圖5是本實(shí)用新型中自動(dòng)控制單元的電路方框圖;圖6是本實(shí)用新型中自動(dòng)控制單元的控制流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做具體描述。一種磁控型故障限流器,是基于磁飽和原理工作的,它是利用磁控電抗器電抗可調(diào)的特點(diǎn),使其跟隨系統(tǒng)電流的變化,適時(shí)調(diào)整電抗值,其核心部件是磁控電抗器,其飽和深度可根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的要求自調(diào)節(jié)。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),磁控電抗器處于深度飽和狀態(tài),阻抗極小,有利于提高電網(wǎng)的輸電效率;而當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí),磁控電抗器能在極短的時(shí)間內(nèi)退出飽和,轉(zhuǎn)呈高阻抗,限制短路電流的增加,將短路電流限制在可以接受的程度。如圖1、圖2和圖3所示,本實(shí)用新型是由三相磁控電抗器9、空心電抗器6、直流勵(lì)磁單元7和自動(dòng)控制單元8構(gòu)成的,其中三相磁控電抗器9由兩個(gè)完全相同的前鐵芯I和后鐵芯II構(gòu)成雙鐵芯三相五柱鐵芯,三相五柱鐵芯中間的三個(gè)柱為主柱1,為滿足三相磁控電抗器9工作特性的需要,主柱1具有大小不等的截面5 ;三相五柱鐵芯兩側(cè)的兩個(gè)邊柱為旁軛2,前鐵芯I和后鐵芯II分別由設(shè)置在三個(gè)主柱1上下軛處的三個(gè)鐵芯橫軛3連接,由電磁線繞制的繞組4分別套裝在前鐵芯I和后鐵芯II各自的三個(gè)主柱1上,每個(gè)主柱1上的繞組4由結(jié)構(gòu)完全相同的上下兩段組成,由于前鐵芯I和后鐵芯II共有6個(gè)主柱1,所以由電磁線繞制的完全相同的繞組4共有12個(gè)。前鐵芯I每相上段繞組的下端和后鐵芯II對(duì)應(yīng)相的下段繞組的上端交叉連接后以及后鐵芯II每相上段繞組的下端和前鐵芯I對(duì)應(yīng)相的下段繞組的上端交叉連接后由端子AK、AD,BK、BD和CK、⑶引出,套裝在前鐵芯I和后鐵芯II上相同相的兩個(gè)繞組4的上端和下端分別并聯(lián)在一起組成了三相磁控電抗器9的三相
4輸入端A、B、C和輸出端Xa、)(b、XC,其與電網(wǎng)相串聯(lián);三相磁控電抗器9作為磁控限流器的主體串聯(lián)在輸電線路中,其引出端子與空心電抗器6串聯(lián),空心電抗器6與直流勵(lì)磁單元7 相串聯(lián)。直流勵(lì)磁單元7由勵(lì)磁變壓器B和晶閘管VD組成,勵(lì)磁變壓器B輸出的約為IlOV 的交流電壓經(jīng)晶閘管VD相控整流,將交流轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐闹绷?,再?jīng)空心電抗器6輸入到三相磁控電抗器9的勵(lì)磁繞組,為三相磁控電抗器9提供直流勵(lì)磁電流。直流勵(lì)磁單元7串聯(lián)空心電抗器6是限制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)交流電流對(duì)直流系統(tǒng)的沖擊。自動(dòng)控制單元8與直流勵(lì)磁單元7是并聯(lián)工作的,勵(lì)磁電流的大小完全由自動(dòng)控制單元8來決定。本實(shí)用新型中,自動(dòng)控制單元8采用常規(guī)的電流與電壓信號(hào)檢測電路、信號(hào)處理電路、結(jié)果判斷電路、 觸發(fā)脈沖形成電路、脈沖封鎖電路、反饋檢測與保護(hù)電路。自動(dòng)控制部分采用常規(guī)嵌入式單片機(jī)控制和精密A/D轉(zhuǎn)換器,具有快速檢測、高速運(yùn)算、強(qiáng)抗干擾、保護(hù)完善等特點(diǎn)。本實(shí)施例中,單片機(jī)采用的型號(hào)為PIC16F870。圖4是本實(shí)用新型中繞組的連接示意圖。由圖中可知,A相繞組的引出端子分別為Ai A8; B相繞組的引出端子分別為B1 &; C相繞組的引出端子分別為C1-C8。對(duì)于A相:A”A2連接后的引出端子為AK ;A3、A4連接后的引出端子為AD ;AK和AD是A相直流控制電流的輸入端·Α與A6相并聯(lián),A7與A8相并聯(lián),并聯(lián)后所得的兩個(gè)端子A與Xa,是與電網(wǎng)A相連接的預(yù)備端子。對(duì)于B相辦、B2連接后的引出端子為BK ;B3、B4連接后的引出端子為BD ;BK和BD是B相直流控制電流的輸入端;B5與 相并聯(lián),B7與&相并聯(lián),并聯(lián)后所得的兩個(gè)端子B與Xb,是與電網(wǎng)B相連接的預(yù)備端子。對(duì)于C相=Cp C2連接后的引出端子為CK ;C3X4連接后的引出端子為⑶;CK和⑶是C相直流控制電流的輸入端;C5與C6相并聯(lián),C7與C8相并聯(lián),并聯(lián)后所得的兩個(gè)端子C與X。,是與電網(wǎng)C相連接的預(yù)備端子。圖5和圖6分別為本實(shí)用新型中自動(dòng)控制單元8的電路方框圖和控制流程圖。其中高壓電壓互感器PT和電流互感器CT檢測的系統(tǒng)電壓信號(hào)U、I經(jīng)各自的模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換后成為數(shù)字信號(hào),輸入到單片機(jī)CPU中進(jìn)行運(yùn)算,若運(yùn)算的結(jié)果符合正常運(yùn)行要求,則由觸發(fā)脈沖形成電路發(fā)出觸發(fā)脈沖,晶閘管VD被觸發(fā)導(dǎo)通,三相磁控電抗器9深度飽和,保證輸變電系統(tǒng)正常運(yùn)行;若CPU運(yùn)算的結(jié)果為系統(tǒng)短路故障,則立即封鎖觸發(fā)脈沖, 強(qiáng)迫晶閘管VD關(guān)斷,使三相磁控電抗器9迅速退出飽和呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài),限制系統(tǒng)短路電流的增加,使輸變電線路及設(shè)備得到保護(hù)。保護(hù)電路的作用一是在正常運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)測晶閘管VD的工作狀態(tài),使其可靠工作,保證本實(shí)用新型穩(wěn)定可靠運(yùn)行,降低其故障率;二是一旦限流器失效,保護(hù)電路會(huì)立即動(dòng)作,將三相磁控電抗器9短接,使其從電網(wǎng)中自動(dòng)退出,保證系統(tǒng)正常供電。本實(shí)用新型可以制成干式結(jié)構(gòu),也可制成油浸結(jié)構(gòu),油浸結(jié)構(gòu)是在干式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上外加一個(gè)防護(hù)油箱,里面盛滿絕緣油,引出線由端子引出再與直流勵(lì)磁單元7和自動(dòng)控制單元8相連接。本實(shí)用新型的工作原理及工作過程為在本實(shí)用新型的交流繞組中通入了可以調(diào)節(jié)的直流電流,改變直流電流的大小即可調(diào)整限流器鐵芯的飽和深度。所通入的直流電流越大,鐵芯越趨近于飽和,其電抗值越?。环粗?,所通入的直流電流越小,鐵芯越遠(yuǎn)離飽和區(qū),其電抗值越大??刂葡到y(tǒng)將電網(wǎng)電流的變化狀態(tài)采集下來,經(jīng)過控制電路處理后,轉(zhuǎn)換為控制直流大小的信號(hào)源,在該信號(hào)的控制下,本實(shí)用新型的電抗值即可跟隨系統(tǒng)電流的變化而變化,在系統(tǒng)正常運(yùn)行的狀態(tài)下,直流勵(lì)磁單元加入的直流電流較大,使鐵芯深度飽和,三相磁控電抗器的電抗值變得很小,限流作用很弱,有利于提高輸電效率;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí),加入的直流電流瞬間變小,鐵芯快速退出飽和,三相磁控電抗器的電抗值達(dá)到最大設(shè)計(jì)值,將短路電流限制下來,起到限流保護(hù)的作用。
權(quán)利要求1. 一種磁控型故障限流器,其特征在于由三相磁控電抗器(9)、空心電抗器(6)、直流勵(lì)磁單元(7)和自動(dòng)控制單元(8)構(gòu)成,其中三相磁控電抗器(9)由兩個(gè)完全相同的前鐵芯I和后鐵芯II構(gòu)成雙鐵芯三相五柱鐵芯,三相五柱鐵芯中間的三個(gè)柱為主柱(1),主柱 (1)具有大小不等的截面(5),三相五柱鐵芯兩側(cè)的兩個(gè)邊柱為旁軛(2),前鐵芯I和后鐵芯II分別由設(shè)置在各自的三個(gè)主柱(1)上下軛處的三個(gè)鐵芯橫軛(3)連接,由電磁線繞制的繞組(4 )分別套裝在前鐵芯I和后鐵芯II各自的三個(gè)主柱(1)上,每個(gè)主柱(1)上的繞組 (4)由結(jié)構(gòu)完全相同的上下兩段組成,前鐵芯I每相上段繞組的下端和后鐵芯II對(duì)應(yīng)相的下段繞組的上端交叉連接后以及后鐵芯II每相上段繞組的下端和前鐵芯I對(duì)應(yīng)相的下段繞組的上端交叉連接后由端子AK、AD,BK、BD和CK、⑶引出,套裝在前鐵芯I和后鐵芯II上相同相的兩個(gè)繞組(4)的上端和下端分別并聯(lián)在一起組成了三相磁控電抗器(9)的三相輸入端A、B、C和輸出端Xa、Xb、k,其與電網(wǎng)相串聯(lián),套裝在前鐵芯I和后鐵芯II上繞組的引出端子AK、AD,BK、BD和CK、⑶交叉連接后與空心電抗器(6)相串聯(lián),空心電抗器(6)與直流勵(lì)磁單元(7 )相串聯(lián),直流勵(lì)磁單元(7 )與自動(dòng)控制單元(8 )并聯(lián)連接。
專利摘要一種磁控型故障限流器,它是利用磁控電抗器電抗可調(diào)的特點(diǎn),使其跟隨系統(tǒng)電流的變化,適時(shí)調(diào)整電抗值。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí),能瞬時(shí)呈現(xiàn)高阻抗,限制短路電流的增長,將短路電流限制在電網(wǎng)可接受的程度。其由三相磁控電抗器、空心電抗器、直流勵(lì)磁單元和自動(dòng)控制單元構(gòu)成,三相磁控電抗器的輸入端和輸出端與電網(wǎng)相串聯(lián),三相磁控電抗器的引出端子與空心電抗器相串聯(lián),空心電抗器與直流勵(lì)磁單元相串聯(lián),直流勵(lì)磁單元與自動(dòng)控制單元并聯(lián)連接。本實(shí)用新型具有裝置容量大、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn),可以滿足系統(tǒng)限流的技術(shù)要求,且易于高壓大容量化,有望在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02H9/02GK202206132SQ20112032000
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者鞏志強(qiáng), 王洪蛟 申請(qǐng)人:丹東欣泰電氣股份有限公司
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