[发明专利]改进型饱和铁芯高温超导限流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障限流器，特别涉及一种改进型饱和铁芯高温超导故障限流器。

背景技术

随着电网的规模的日益扩大，在超高压系统故障情况下，会产生非常大的故障电流，现有高压断路器难以切除短路故障电流，为了减小故障电流，出现了许多的电流限流器，例如电力电子限流器，电抗限流器和分裂电抗器等，较理想的是超导限流器。

基本饱和铁芯型高温超导限流器结构图如图1，其直流超导线圈产生很强的直流磁场，使铁芯处于深度磁饱和状态。正常工作时，额定交流电流产生的磁场，不足以使铁芯脱离饱和区，使线圈在电网中处于低感抗状态。当出现短路故障时，大电流产生的磁通势达到超导线圈产生的磁通值，直流磁通和交流磁通方向反向的铁芯脱离饱和状态，在交流线圈中引起磁通量的变化，产生高感抗，从而限制短路电流，而磁通方向相同的另一个铁芯仍然处于饱和状态，阻抗仍很小。采用两组铁芯是为了在正负半周分别限制短路电流，这种限流器在短路状态，虽然对外呈现高阻抗，但超导体并不失超，因此，不存在失超恢复的问题，有利于实现线路重合闸。这种故障限流器的缺陷是：基本饱和铁芯型高温超导限流器直流回路中的直流电流在短路故障时会减少短路电流的限制能力。

发明内容

为了解决现有基本饱和铁芯型高温超导故障限流器存在的技术问题，本发明提出一种结构简单、可以限制故障电流的峰值和稳态值的改进型饱和铁芯高温超导故障限流器。而且在实验中发现饱和铁芯型高温超导限流器还可以抑制谐波，减少正常情况交流电流波形畸变率，为消除电网谐波开辟新径。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括两个铁芯，每个铁芯上有一个交流铜绕组和一个直流超导绕组，其中一个铁芯上的交流铜绕组和直流超导绕组绕向相同，另一个铁芯上的则相反，两个交流铜绕组串接在输电线路中，直流超导绕组用于产生一个很强的直流磁场，使铁芯深度饱和。超导限流器包含两个回路，直流回路上依次接SSTS₁，直流恒流源I₀，电阻R₁和两个直流超导绕组。交流回路依次接SSTS₂并限流电阻R₀，交流电源U_S，电源开关S₁，负载电阻R_L，电阻R₂和两个交流铜绕组。

本发明的技术效果在于：1)在短路故障时，通过SSTS快速闭合直流电流提高限流能力。2)在交流回路串入限流电阻R₀，进一步提高了其限流能力。3)由于短路故障能量主要消耗在限流电阻中，而不是消耗在超导电感上，从而大大降低了低温系统的功率级别和运行费用。4)饱和铁芯型高温超导限流器还可以抑制谐波，减少正常情况交流电流波形畸变率，为消除电网谐波开辟新径。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为基本饱和铁芯型高温超导故障限流器的原理图。

图2为本发明的原理图。

图3正常情况和短路情况线路电流i与偏置电流I₀的关系。

图4正常情况和短路情况限流器电压U_ab与偏流电流I₀的关系。

图5正常情况下线路电流波形及其线路电流的谐波畸变率。

图6饱和铁芯限流器的原边等效图。

具体实施方式

参见图2，图2为本发明的原理图。本发明中超导限流器包含两个回路，直流回路上依次接SSTS₁，直流恒流源I₀，电阻R₁和两个直流超导绕组。交流回路依次接SSTS₂并限流电阻R₀，交流电源Us，电源开关S₁，负载电阻R_L，电阻R₂和两个交流铜绕组。SSTS₁和SSTS₂的动作时间低于100μs，均满足电力系统重合闸的要求，并增加了限流电阻R₀，用于故障限流。