[发明专利]一种交流短路故障限流器

权利要求书

1.一种交流短路故障限流器，其特征是：该限流器包括快速开关K、分裂电抗器M、电抗器L1和电容器C1；其中，分裂电抗器M包括第一绕组L01和第二绕组L02；

所述分裂电抗器M的第一绕组L01与快速开关K、电抗器L1和电容器C1依次串联后，再与第二绕组L02并联；

其中，分裂电抗器M的第一绕组L01一端和第二绕组L02一端与第一连接点P1相连，分裂电抗器M的第一绕组L01另一端和快速开关K一端通过第二连接点P2相连，快速开关K另一端和电抗器L1一端通过第三连接点P3相连，电抗器L1另一端和电容器C1一端通过第四连接点P4相连，电容器C1另一端与第五连接点P5相连，第二绕组L02另一端与第六连接点P6相连，第五连接点P5和第六连接点P6直接相连；交流电源Uac连接在第一连接点P1与地之间，断路器SW和负载R_L串联后连接在第五连接点P5与地之间构成交流短路故障限流器。

2.根据权利要求1所述的一种交流短路故障限流器，其特征是，所述的分裂电抗器M或是一种铁芯耦合结构、或是一种上下耦合结构、或是一种内外耦合结构；如果分裂电抗器M为铁芯耦合结构，分裂电抗器M包括第一绕组L01、第二绕组L02和铁芯Core；其中，B1和B2分别表示第一绕组L01和第二绕组L02的磁通方向，第一绕组L01和第二绕组L02自感相等、磁通方向相反，并通过闭合铁芯形成闭合磁路，提高其磁场耦合能力；如果分裂电抗器M为上下耦合结构，分裂电抗器M包括第一绕组L01和第二绕组L02，其中，B1和B2分别表示第一绕组L01和第二绕组L02的磁通方向，第一绕组L01和第二绕组L02自感相等、磁通方向相反；如果分裂电抗器M为内外耦合结构，分裂电抗器M包括第一绕组L01和第二绕组L02，其中，B1和B2分别表示第一绕组L01和第二绕组L02的磁通方向，第一绕组L01和第二绕组L02自感相等、磁通方向相反。

3.根据权利要求1所述的一种交流短路故障限流器，其特征是，所述的快速开关K是快速真空断路器，或是快速机械断路器，快速开关K的动作时间，即从接收动作指令到完成分闸动作的时间小于20ms。

4.根据权利要求1所述的一种交流短路故障限流器，其特征是，所述的电抗器L1和电容器C1组成串联谐振电路，谐振频率f为工频，即：

ω²L₁C₁＝1 (1)

其中，L₁为电抗器L1的电感，C₁为电容器C1的电容，角频率ω＝2πf，f为谐振频率。

5.根据权利要求1-4之一所述的一种交流短路故障限流器，其特征是，

电网稳态运行，即无短路故障时，快速开关K处于闭合状态，电抗器L1和电容器C1谐振于工频；电抗器L1和电容器C1组成的谐振电路不产生阻抗，第一绕组L01和第二绕组L02均分线路电流，限流器呈现低阻抗或零阻抗，对电网不产生影响；

在发生短路故障时，即负载R_L发生对地短路，系统检测到短路故障后，快速开关K快速动作实现分闸，电流由第一绕组L01所在支路转移到第二绕组L02所在支路，然后由第二绕组L02单独限流；以快速开关K动作完成灭弧为界，交流短路故障限流器的限流过程分为两个阶段：

第一阶段：即在快速开关K灭弧之前，第一绕组L01和第二绕组L02所在支路电流都导通；同时，由于不断变化的短路电流存在多次谐波分量，电抗器L1和电容器C1组成的串联电路呈现的阻抗不为零，导致第一绕组L01和第二绕组L02所在支路的电流不相等，从而导致第一绕组L01和第二绕组L02的磁通不相等，磁通的差异导致分裂电抗器M的阻抗增大，限流器就产生了限流阻抗，实行了对短路电流的限制；

第二阶段：即在快速开关K灭弧之后，第一绕组L01支路的电流全部转移到第二绕组L02所在的支路，由第二绕组L02单独限流；

最后，由线路断路器SW分断短路电流，完成交流短路故障限流器对短路电流限流和切除故障。