[发明专利]混合励磁的多功能饱和铁芯交流故障限流器及限流方法

说明书

本发明涉及饱和铁芯型交流故障限流器技术，具体涉及混合励磁的多功能饱和铁芯交流故障限流器及限流方法，该限流器包括铁芯、第一直流绕组、第二直流绕组、第一交流绕组、第二交流绕组和直流外围电路；所述铁芯为五柱式结构，包括左外侧气隙支柱、右外侧气隙支柱、中间支柱、左工作铁芯、右工作铁芯、上横轭和下横轭，左工作铁芯位于左外侧气隙支柱与中间支柱之间，右工作铁芯位于右外侧气隙支柱与中间支柱之间，上横轭和下横轭分别位于所有支柱的上方和下方，中间支柱嵌有永磁体。该限流器能在电力系统正常运行时，有效调节电力系统潮流；当电力系统发生短路故障时，有效限制系统故障电流，同时降低永磁体的涡流损耗，大大提高了限流器的利用率。

技术领域

本发明属于饱和铁芯型交流故障限流器技术领域，特别涉及混合励磁的多功能饱和铁芯交流故障限流器及限流方法。

背景技术

随着系统电压等级的提高和负荷规模的不断增大，系统短路电流水平大幅攀升，某些地方甚至超出了断路器的遮断容量。短路电流超标问题日益严重，给系统安全稳定运行带来了隐患，系统采取限流措施迫在眉睫。故障限流器是一种极具前景的限流装置，它的稳态阻抗低，暂态阻抗高，可以自动实现阻抗的切换，可以有效限制短路电流。其中，饱和铁芯型故障限流器以其限流效果好、耐压高、自动触发、可靠性高等优点，逐渐受到广泛关注。然而，功能单一、利用率低和损耗较大等问题仍制约着饱和铁芯交流故障限流器的发展。

针对功能单一、利用率低的问题，现有的多功能交流故障限流器拓扑结构如图1，利用磁控的方式实现输出电感的平滑变化，但拓扑所需的直流偏置电源容量较大，直流损耗问题严重，且限流效果一般。在此基础上，如图2所示的多功能交流故障限流器做出了改进，在原有拓扑的基础上增加了控制系统，电感变化范围更大，但该方法需要额外的触发和反馈系统，增加了短路后的动作时间，提高了成本，而且直流损耗问题仍然没有得到解决。针对直流损耗问题，可以采用永磁体和直流励磁电源混合励磁的方式使其得以改善。现有的一种闭环铁芯式的混合励磁型SCFCL拓扑结构如图3所示，其进一步降低了限流器的直流励磁损耗，但交变磁通经永磁体时会产生涡流效应，引起永磁体的发热问题，这会使永磁体面临退磁风险，进而影响永磁体和限流器的稳定性。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种混合励磁的多功能饱和铁芯交流故障限流器(Multi-functional SCFCL,MFFCL)。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种混合励磁的多功能饱和铁芯交流故障限流器，包括铁芯、第一直流绕组、第二直流绕组、第一交流绕组、第二交流绕组和直流外围电路；所述铁芯为五柱式结构，包括左外侧气隙支柱、右外侧气隙支柱、中间支柱、左工作铁芯、右工作铁芯、上横轭和下横轭，左工作铁芯位于左外侧气隙支柱与中间支柱之间，右工作铁芯位于右外侧气隙支柱与中间支柱之间，上横轭和下横轭分别位于所有支柱的上方和下方，中间支柱嵌有永磁体；第一直流绕组和第二直流绕组分别绕制在左工作铁芯和右工作铁芯上，并连接直流绕组外围电路；第一交流绕组和第二交流绕组采用紧耦合的方式分别绕制在第一直流绕组和第二直流绕组外侧，且第一直流绕组与第二直流绕组绕制方向一致，第一交流绕组与第二交流绕组绕制方向相反。

在上述混合励磁的多功能饱和铁芯交流故障限流器中，所述直流绕组外围电路包括直流励磁电源、限流电感、保护电阻和避雷器；避雷器与直流励磁电源并联后依次与限流电感和保护电阻串联；保护电阻与第一直流绕组连接，直流励磁电源与第二直流绕组连接。

在上述混合励磁的多功能饱和铁芯交流故障限流器中，左工作铁芯、右工作铁芯以及中间支柱截面为圆形、椭圆形或者矩形。