專利名稱：一種電力限流電抗器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力限流電抗器。
背景技術：
隨著電力系統中電網容量的逐日增大，系統的短路電流大大增強，短路故障已經成為損壞電力系統中的設備、危害電力系統安全運行的最突出的問題之一。目前，用來限制系統短路電流的普遍手段是通過增大系統中的電抗，也即采用高阻抗變壓器、系統中串聯電抗器等技術手段來達到限流的目的。近來，也有許多國家研究開發(fā)超導限流器來限制短路電流的新技術。
如果使用高阻抗變壓器和電抗器，勢必大大地增加電力系統的投入成本，而且增大了系統的無功損耗，使輸變電線路末端電壓降低、損耗大，將降低電能輸送的效率，且不可調節(jié)；因此必須在系統中再額外的投入無功補償裝置，這將進一步增大電力系統建設的費用。
目前，國際上正在積極研發(fā)的(高溫)超導限流器，雖然可以取得較好的短路限制電流效果，但是目前其造價非常昂貴(如超導材料，低溫系統等)，而且必須專門人員維護，增加運行成本；并且還有許多的核心技術如安全性能，效率等仍需要不斷克服解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對電力系統中現存限流裝置的缺點，提供一種能夠在短路故障發(fā)生時有效限制短路電流，且在系統正常工作狀態(tài)下電抗很小的限流裝置，具有成本低廉，損耗小，施工方便，免維護，安全可靠，自動恢復功能，效率高，加工周期短等諸多優(yōu)點。
本發(fā)明為一種新型的變壓器型限流電抗器，該電抗器主要由以下幾部分組成動作時間小于1毫秒的電力快速開關(如晶閘管)、鐵芯、繞組、外殼(油箱)、引線、高壓終端及套管、絕緣子等。本發(fā)明最顯著的特點在于鐵芯結構的不同，主邊繞組包圍的鐵芯與副邊繞組包圍的鐵芯面積可以相同，也可以不同。在副邊，既降低了電壓，同時也將電流降低，使之適用于現有的快速開關。該限流變壓器型電抗器繞組使用的導線為常規(guī)銅導線，即常規(guī)的電磁線、電纜、換位導線。
本發(fā)明限流器的主邊接輸電線路，副邊繞組接電力快速開關后短路。正常工作時，主邊繞組通額定電流，繞邊組副邊短路，電感值較小，因而電抗小，對系統的影響很??；當系統發(fā)生短路故障時，主邊繞組導線中的電流迅速增大許多倍(幾倍、十幾倍甚至幾十倍)，接副邊繞組的電力快速開關迅速斷開，相當于副邊開路，電抗極劇增大，從而達到限制短路電流的目的。
本發(fā)明對于單相線路，設一個主邊繞組，副邊繞組根據不同電壓和短路電流等級，可以為多個；每個副邊繞組與電力快速開關連接。故障時，通過快速開關裝置(晶閘管或快速開關)迅速開斷副邊電流，增大線路電抗來實現短路電流限制功能。
主邊繞組位于副邊繞組外側，對于低壓線路兩者可以包圍相等面積的鐵芯截面；對于高壓線路，兩者包圍的鐵芯面積可以不同主邊繞組包圍所有副邊繞組鐵芯，而副邊繞組只包圍自身鐵芯。其核心是將一個高壓大電流變換為多個低壓、小電流，從而使之適用于現有的晶閘管或快速開關。
本發(fā)明能夠很好地解決電力系統中短路電流的問題，而且其設計簡單，成本低廉，工藝成熟，加工制作周期短，有著非常廣泛的市場空間。
以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明

圖1為本發(fā)明原理示意圖，A，a連接輸變電線路接線端子，1，2，...n-1，n為n個副邊繞組，S1，S2，...Sn表示與副邊繞組連接的n個快速電力開關，G1，g1，G2，g2...Gn-1，gn，Gn，gn為各自副邊繞組與快速電力開關連接點；圖2a、2b為電力快速開關實施例示意圖，G，g為圖2a開關接頭端子，K1和K2為2個并聯反接晶閘管；H，h為圖2b開關接頭端子，S1為1個快速電力開關；圖3為本發(fā)明低壓電抗器具體實施方式
示意圖；圖4為本發(fā)明高壓電抗器具體實施方式
之一示意圖，圖中1鐵芯，2主邊繞組，3副邊繞組，4殼體，5變壓器油；圖5為本發(fā)明高壓電抗器具體實施方式
之二示意圖，圖中1鐵芯，2主邊繞組，3副邊繞組，4殼體，5變壓器油。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括電力快速開關、鐵芯、繞組、外殼(油箱)、引線、高壓終端、套管、絕緣子。由于主邊繞組與輸變電線路相連，輸變電線路一般為高壓，所以主邊繞組通過連接輸變電線路接線端子A，a與輸變電線路連接，接線端子A，a包括套管、絕緣端子、引線。n個副邊繞組1，2，...n-1，n繞在鐵芯上，主邊繞組繞在副邊繞組外面。每個副邊繞組有2個抽頭，如G1，g1，可以拉出繞組外面，分別與對應的快速電力開關，如S1連接，n個副邊繞組1，2，...n-1，n分別與對應的快速電力開關S1，S2...Sn直接連接。n個副邊繞組與對應的快速電力開關S1，S2，...Sn連接點為端子G1，g1，G2，g2...Gn-1，gn，Gn，gn。
電力快速開關可采用晶閘管開關或空氣快速開關。如采用商品化晶閘管開關，如圖2a所示，每個副邊兩只晶閘管K1和K2反向并聯后與副邊繞組短接。在電流正負半周內總有一支管子導通。端子G、g為副邊接頭端；如采用空氣快速開關，如圖2b所示，每一副邊需要一只空氣快速開關，空氣快速開關端子H，h直接與副邊繞組連接。
圖3所示為本發(fā)明一種低壓(小于10kV)單相限流電抗器實施實例，該實施實例主要由以下幾部分組成鐵芯1、一個主邊繞組2、多個副邊繞組3，還包括引線、套管、終端等。鐵芯為圓形閉合鐵芯，鐵芯材料可采用硅鋼片、非晶合金材料。主副邊繞組繞制在鐵芯柱上，繞組可以有外殼也可以不加外殼。在正常額定工作狀態(tài)下，副邊與開關短接，表現為很小的電抗值；當系統發(fā)生短路故障時，繞組中的電流迅速增大到額定運行時的幾倍、十幾倍甚至幾十倍，副邊電力快速開關迅速關斷，繞組的電抗激增進而達到限流的作用。此實施例也可以做成三相，實施方案相同。
圖4為本發(fā)明的一種高壓(大于10kV如110kV、220kV、500kV、750kV)單相限流電抗器實施例的示意圖。該實施例主要由以下幾部分組成鐵芯1、一個主邊繞組2、多個副邊繞組3、外殼4、變壓器油5，引線、套管、終端等。鐵芯為與常規(guī)變壓器類似的矩形閉合鐵芯，鐵芯材料可為硅鋼片、非晶合金材料，主副邊繞組繞制在鐵芯柱上，副邊繞組在主邊繞組內，兩者包圍的鐵芯截面面積不同。在正常額定工作狀態(tài)下，副邊繞組與開關短接，表現為很小的電抗值；當系統發(fā)生短路故障時，副邊繞組中的電流迅速增大到額定運行時的幾倍、十幾倍甚至幾十倍，副邊電力快速開關迅速關斷，繞組的電抗激增進而達到限流的作用。此實施例也可以做成三相，實施方案相同。
圖5為本發(fā)明的另一種高壓(大于10kV如110kV、220kV、500kV、750kV)單相限流電抗器實施例的示意圖。該實施例主要由以下幾部分組成四柱鐵芯1、一個主邊繞組2、多個副邊繞組3，外殼4，變壓器油5，引線、套管、終端等。鐵芯采用與常規(guī)變壓器類似的矩形閉合鐵芯，鐵芯材料可為硅鋼片、非晶合金材料，主副邊繞組繞制在鐵芯柱上，副邊繞組在主邊繞組內，兩者包圍的鐵芯截面面積不同。與圖4所示的實施例不同的是，鐵芯柱中間部分沒有凹槽。在正常額定工作狀態(tài)下，副邊繞組與開關短接，表現為很小的電抗值；當系統發(fā)生短路故障時，副邊繞組中的電流迅速增大到額定運行時的幾倍、十幾倍甚至幾十倍，副邊電力快速開關迅速關斷，繞組的電抗激增，進而達到限流的作用。此實施例也可以做成三相，實施方案相同。
本發(fā)明利用快速開關在輸變電線路發(fā)生短路時開斷變壓器型電抗器副邊電流的方法來實現短路電流限制功能。與現有電力系統限流技術比較，本發(fā)明具有正常運行狀態(tài)下無功小，損耗低的優(yōu)點，且其成本低廉，制作方便，運行可靠性高，免維護，并且大大降低了系統中各元器件耐受容量的要求，因此有很大的市場應用前景。
權利要求
1.一種電力限流電抗器，其特征在于主邊繞組通過連接輸變電線路接線端子A，a與輸變電線路連接，n個副邊繞組1，2，...n-1，n繞在鐵芯上，主邊繞組繞在副邊繞組外面，n個副邊繞組1，2，...n-1，n分別與對應的快速電力開關S1，S2，...Sn連接。
2.按照權利要求1所述的電力限流電抗器，其特征在于電力快速開關S1，S2，...Sn可采用晶閘管開關或空氣快速開關；采用晶閘管開關時，每個副邊需要兩只晶閘管K1和K2反向并聯并與副邊繞組短接；采用空氣快速開關時，每個副邊只需要一只空氣快速開關，空氣快速開關端子H，h直接與副邊繞組連接。
3.按照權利要求1所述的電力限流電抗器，其特征在于對于單相線路，設一個主邊繞組，副邊繞組根據不同電壓和短路電流等級，可以為多個；每個副邊繞組與電力快速開關短接；故障時，通過快速電力開關迅速開斷副邊電流來實現短路電流限制功能。
4.按照權利要求1至3的任何一項所述的電力限流電抗器，其特征在于主邊繞組位于副邊繞組外測，對于低壓線路，主邊繞組和副邊繞組可以包圍相等面積的鐵芯；對于高壓線路，主邊繞組包圍所有副邊繞組鐵芯，而副邊繞組只包圍自身鐵芯。
全文摘要
一種電力限流電抗器，其特征在于主邊繞組通過連接輸變電線路接線端子A，a與輸變電線路連接，n個副邊繞組1，2，…n－1，n繞在鐵芯上，主邊繞組繞在副邊繞組外面，n個副邊繞組1，2，…n－1，n分別與對應的快速電力開關S1，S2，…Sn直接連接?？焖匐娏﹂_關S1，S2，…Sn可采用晶閘管開關或空氣快速開關；單相線路可設一個主邊繞組，副邊繞組根據不同電壓和短路電流等級，可以為多個；對于低壓線路，主邊繞組和副邊繞組可以包圍相等的鐵芯面積；對于高壓線路，主邊繞組包圍所有副邊繞組鐵芯，而副邊繞組只包圍自身鐵芯。本發(fā)明可限制系統中的短路電流，提高電力系統的安全可靠性，正常運行狀態(tài)下無功消耗少、免維護、損耗低、效率高，且成本低廉，施工方便，能自動恢復。
文檔編號H01F27/40GK101013625SQ20061016549
公開日2007年8月8日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權日2006年12月21日
發(fā)明者肖立業(yè), 王銀順, 趙彩宏, 惠東, 林良真 申請人:中國科學院電工研究所