[发明专利]一种瞬时可调电抗的限流电抗器

说明书

技术领域

本发明涉及电抗器技术领域，具体涉及一种瞬时可调电抗的限流电抗器。

背景技术

随着电力系统的迅速发展,单机容量、发电厂容量、变电站容量、城市和工业中心的负荷和负荷密度的增加、电力系统之间的互联,导致电力系统中的短路电流大小不断增加。目前，短路电流过大甚至超标己成为制约电网发展的重要因素。更换开关是解决短路电流超标问题的手段之一,但短路电流超标的变电站一般为枢纽变电站,需更换的开关数量众多,且大部分一次设备以及接地网等也需更换。尽管更换开关对电网的运行特性无影响,但采用这种手段投资大、工期长,使电网枢纽变电站长期处于非正常运行模式。现在，国内外普遍采用的办法是限制短路电流的增长。限制短路电流可以从电网结构、运行方式和限流设备着手。限流设备（短路电路限制器、限流电抗器等）是国内外电力系统研究的热点，按其技术可大致可以分为四类:(1)传统型,利用串联电抗器限制短路电流。这种方法技术成熟,在电力系统中有大量应用,但其运行损耗大，且可能会降低电网运行的稳定性。(2)电力电子型,利用电力电子开关快速切断或转移短路电流,其限流元件仍为电抗器。这种方法存在的主要问题是电力电子器件的参数要求高,运行损耗大。(3)特殊材料型,采用如超导材料和具有正温度系数(PTC)的材料等,作为限制短路电流的阻抗。电网正常运行时,限流阻抗几乎为零。一旦发生短路故障,短路电流超过临界电流,呈现出显著的限流阻抗。这种短路电流限制器因受限于新材料的发展,多处于试验阶段，且成本高昂。(4)综合型，将几种类型的电流限制技术综合在一起应用。对于中、高压输变电及配电系统来说,传统的串联电抗器技术是现阶段最有可能采用的短路电流限制措施。

限流电抗器的本质是通过增加系统阻抗,降低电网的紧密程度,从而减小变电站母线某些分支的短路电流。串联电抗器在中低压系统曾得到广泛的应用,随着开关制造水平的提高,中高压系统的串联电抗器使用量逐渐减少。但串联电抗器可有效地降低系统的短路电流水平,减小设备的短路电流耐受水平,有非常显著的经济效益,仍在许多场合得到了大量的应用。串联电抗器的典型配置方式主要有:母线联络方式、线路端接入方式、串接于变压器支路和加装在变压器中性点。串联电抗器按其控制类型分为常规串联电抗器和可调串联电抗器。常规串联电抗器即为不可调电抗器，其优点是运行方式简单、安全可靠，但会较大幅度地增加无功损耗及有功损耗,有时会降低电力系统的稳定性,并需对现有线路上的距离保护方案进行修改。而可调串联电抗器在系统正常运行时对电网的影响很小,在系统发生短路时又能较为快速的限制短路电流。可调串联电抗器按技术路线可分为两种：调匝式可控电抗器和直流助磁调导磁率式可控电抗器。两种可调串联电抗器均不同程度上解决了常规串联电抗器运行损耗大、感抗值固定的缺点，且对电力系统的稳定性影响较小。但调匝式可控电抗器的感抗调整达到预定值的作用时间长达数秒，直流助磁调导磁率式可控电抗器的调整时间较短，但也达到100ms左右，甚至更长。此时，发生短路事故的电力系统，尤其是直流系统，可能会发生严重事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种在电力系统发生短路时能够快速响应的瞬时可调电抗的限流电抗器。

为了实现以上目的，本发明中限流电抗器的技术方案如下：瞬时可调电抗的限流电抗器，包括静铁芯、动铁芯及绕组线圈，绕组线圈设置在静铁芯上，所述静铁芯上设有气隙，所述动铁芯在相应的电力系统发生短路时能够插入所述的气隙中。

所述气隙呈开口沿所述动铁芯的插入方向逐渐变小的收口状。

所述气隙包括梯形槽，所述梯形槽的槽口沿所述动铁芯的插入方向逐渐变小。

所述气隙还包括矩形槽，所述矩形槽的槽侧壁与梯形槽对应的槽侧壁过渡连接。

所述梯形槽位于靠近所述动铁芯的一侧，所述矩形槽位于远离所述动铁芯的一侧。

所述瞬时可调电抗的限流电抗器还包括用于在所述电力系统发生短路时驱动所述动铁芯插入到所述气隙中的电磁斥力机构。

所述动铁芯包括用于在相应的驱动机构的驱动下插入到所述气隙中的插入段及用于与所述驱动机构连接的连接段，所述插入段沿所述动铁芯的插入方向逐渐收缩。

所述动铁芯的插入段呈楔形，所述动铁芯的楔面的倾斜角度与气隙的开口角度适配。

所述静铁芯呈矩形状，所述动铁芯的插入到所述气隙中的插入方向为沿垂直于所述静铁芯的侧壁方向。