[发明专利]一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器及限流方法

权利要求书

1.一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器，其特征在于：包括铁心、直流主支路线圈、辅助支路线圈、辅助支路外围电路及永磁体；铁心为口字型实心结构，包含左铁心柱和右铁心柱；直流主支路线圈绕制在所述左铁心柱并串联接入直流电网；所述辅助支路线圈绕制在右铁心柱连接辅助支路外围电路；第一永磁体、第二永磁体分别嵌入铁心上下横轭。

2.根据权利要求1所述的一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器，其特征在于：所述辅助支路外围电路包括二极管VD₁、晶闸管VT₁和晶闸管VT₂，辅助支路线圈一端依次串接二极管VD₁、储目标充电电容C₂、耗能电阻R₂、晶闸管VT₂后接辅助支路线圈另一端；晶闸管VT₁与耗能电阻R₁串联后一端接辅助支路线圈另一端，另一端接储目标充电电容C₂；储能电容C₁一端与接辅助支路线圈另一端连接，另一端与接储目标充电电容C₂。

3.根据权利要求1所述的一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器，其特征在于：所述主支路直流线圈缠绕方式为由下至上的逆时针螺旋，直流系统电流由线圈顶端流入底端流出；主支路直流线圈在铁心中产生逆时针方向的磁通；辅助支路线圈缠绕方式为由下至上的逆时针螺旋，在导通时同样在铁心中产生逆时针方向的磁通。

4.根据权利要求1所述的一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器，其特征在于：直流主支路线圈匝数大于辅助支路线圈匝数，保证辅助支路中的电力电子元件处于相对低压侧。

5.根据权利要求1所述的一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器，其特征在于：第一永磁体、第二永磁体产生的磁通在铁心中都为顺时针方向。

6.根据权利要求1所述的一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器，其特征在于：永磁体采用稀土永磁体材料钕铁硼。

7.根据权利要求1所述的一种新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器，其特征在于：所述的左、右铁心柱在电网正常状态下处于临界饱和状态，也就是铁磁材料B-H曲线的拐点处，以保证故障时左右铁心柱退饱和的速度，从而限流器迅速转变为大电感限流。

8.一种权利要求1所述的新型快速储能式磁饱和铁心直流故障限流器的限流方法，其特征在于：包括:

在正常工作情况下，电网工作电流小，永磁体产生的偏置磁动势较线圈占据绝对优势，故正常工作时左铁心柱、右铁心柱受永磁体影响饱和；由于铁心饱和时的磁导率约等于空气磁导率，因此，当系统正常运行时，限流器的正常阻抗很小，并使两个直流线圈的总电感和高压直流平波电抗器一致，对系统的正常运行无影响；同时由于铁心处于磁饱和状态，辅助支路不会因为系统电流的波动而导通；

在故障发生时，直流系统电流迅速增大，由于直流绕组与永磁体产生的磁通方向相反，使得左右两铁心柱迅速退饱和；退出饱和后的铁心磁导率迅速上升，导致绕组电感值较大，对短路故障电流进行限制；在故障电流下降阶段，限流器上产生的反压方向与二级管VD₁的导通电压方向相同，辅助支路通过磁耦合并联进主支路，故障电流流入辅助支路对电容C₁进行充电，减小了直流断路器的过电压、吸能；调整辅助支路中晶闸管VT₁、VT₂的导通角，电容C₁通过电阻R₂对电容C₂进行充电，且可控制电容C₂的目标充电电压，实现故障能量的二次利用；

在故障排除后，故障电流迅速减小此时饱和铁心高压直流输电故障限流器的工作状态又恢复线路正常运行时的状态，故障限流器的整体阻抗值又迅速减小，不会对系统的正常运行产生影响。