CN101521374B - 一种磁饱和电抗器短路电流限制装置 - Google Patents
一种磁饱和电抗器短路电流限制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101521374B CN101521374B CN2008101604501A CN200810160450A CN101521374B CN 101521374 B CN101521374 B CN 101521374B CN 2008101604501 A CN2008101604501 A CN 2008101604501A CN 200810160450 A CN200810160450 A CN 200810160450A CN 101521374 B CN101521374 B CN 101521374B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic saturation
- coil
- saturation reactor
- short
- iron core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种磁饱和电抗器短路电流限制装置。其结构简单，可靠性高；成本低；直流电流有自我调节能力，利于限制短路电流。其结构为：在磁饱和电抗器铁芯I上安装有磁饱和电抗器线圈L1和直流线圈L2；在磁饱和电抗器铁芯II上安装有磁饱和电抗器线圈L3和直流线圈L4；其中磁饱和电抗器线圈L1一端与磁饱和电抗器线圈L3一端串联，磁饱和电抗器线圈L1另一端与输入端子连接，磁饱和电抗器线圈L3另一端与输出端子连接；直流线圈L2、L4串联，直流线圈L2、L4的其余端则与整流电路输出回路连接；整流电路则与电流互感器的二次侧绕组L6连接；电流互感器的一次侧绕组L5一端与输入端子连接，另一端与接地端子连接。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统送变电领域，特别涉及一种磁饱和电抗器短路电流限制装置。
背景技术
由于电能具有转换容易、输送方便、控制灵活以及洁净、经济等优点，已经成为工业、农业、国防、交通等部门不可缺少的动力，成为改善和提高人们物质文化生活的重要因素。随着电力系统的不断发展，发电容量的不断上升，电力系统发生短路引起的短路电流很大。电力系统发生短路引起的短路电流对电力系统的危害是很大的，短路电流流过故障点，引燃电弧，使故障设备烧毁；强大的短路电流流过故障和非故障的电气设备时，电动力可能使电气设备产生机械变形而损坏；造成电能质量严重恶化，影响电力用户的正常生产，损害用户的产品质量。破坏电力系统的稳定性，引起发电机失步，甚至造成整个电力系统瓦解。因此，近年来研究限制短路电流的方法与装置(也称电流限制器)成为热门课题。但是，大部分研究和专利还局限在理论研究、实验室样机、以及在电压等级不是太高的实际系统试运行。
利用超导材料构成电流限制器。超导材料在流过正常负荷电流时，呈现零电阻；串联在输电线路中的电流限制器对正常输电没有影响。当电力系统发生短路时，超导材料流过很大电流，超导材料呈现大电阻；串联在输电线路中的电流限制器对短路电流起限制作用，减小短路电流。超导材料构成电流限制器的缺点是：机构复杂、价格昂贵、超导材料技术不成熟、超导材料呈现大电阻时的散热问题。
利用串联谐振原理构成电流限制器。电感线圈与电容器串联谐振时，呈现小电阻；串联在输电线路中的电流限制器对正常输电没有影响。当电力系统发生短路时，控制模块测到短路电流，控制并联于电容器两端的阀晶闸管导通；电容器失效；串联在输电线路中的电感线圈对短路电流起限制作用，减小短路电流。串联谐振原理构成电流限制器的缺点是：电容器组体积大，用地面积大，运行维护困难，价格昂贵、串联谐振引起电力系统过电压，以及阀晶闸管耐短路电流的问题。
利用磁饱和电抗器铁芯的饱和特性构成电流限制器。在磁饱和电抗器铁芯上增加一组直流线圈，电力系统正常运行时，直流电源给直流线圈提供直流电流，使磁饱和电抗器的铁芯深度饱和。磁饱和电抗器的铁芯深度饱和时，磁饱和电抗器呈现小电抗；串联在输电线路中的电流限制器对正常输电没有影响。当电力系统发生短路时，控制模块测到短路电流，切断直流线圈的直流电流，磁饱和电抗器的铁芯脱离饱和；磁饱和电抗器呈现很大电抗。串联在输电线路中的磁饱和电抗器对短路电流起限制作用，减小短路电流。现有磁饱和电抗器电流限制器的缺点是：给直流线圈提供直流电流的电路复杂；直流电流回路的耐压绝缘水平要求高；相应的设备技术要求高；设备造价高；等等。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种简单、可靠、制造成本低、更符合限制短路电流要求的磁饱和电抗器短路电流限制装置，以提高磁饱和电抗器短路电流限制装置的性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种磁饱和电抗器短路电流限制装置，它包括磁饱和电抗器铁芯I和磁饱和电抗器铁芯II，在磁饱和电抗器铁芯I上安装有磁饱和电抗器线圈L1和直流线圈L2；在磁饱和电抗器铁芯II上安装有磁饱和电抗器线圈L3和直流线圈L4；其中磁饱和电抗器线圈L1一端与磁饱和电抗器线圈L3一端串联，磁饱和电抗器线圈L1另一端与输入端子连接，磁饱和电抗器线圈L3另一端与输出端子连接；
直流线圈L2与直流线圈L4串联，直流线圈L2和直流线圈L4的其余端则与整流电路输出回路连接；整流电路则与电流互感器的二次侧绕组L6连接；
电流互感器的一次侧绕组L5一端与输入端子连接，另一端与接地端子连接。
所述整流电路为二极管D1、D2、D3、D4组成的全桥整流电路，该整流电路与一个电容C并联。
所述磁饱和电抗器线圈L1的同名端与输入端子连接，磁饱和电抗器线圈L1的异名端连接磁饱和电抗器线圈L3的同名端，磁饱和电抗器线圈L3的异名端连接输出端子；
直流线圈L2的同名端连接直流线圈L4的同名端，直流线圈L2的异名端与直流线圈L4的异名端分别连接电容C两端从而与整流电路的输出回路连接。
所述电流互感器的二次侧绕组L6经压板与整流电路的输入端连接。
所述磁饱和电抗器铁芯I和磁饱和电抗器铁芯II均为具有饱和特性的口字型结构。
所述磁饱和电抗器线圈L1、L3匝数与结构相同，且分别绕在磁饱和电抗器铁芯I与II上；所述直流线圈L2、L4匝数与结构相同，直流线圈L2绕在磁饱和电抗器铁芯I上，直流线圈L4绕在磁饱和电抗器铁芯II上。
电流互感器一次侧绕组L5的匝数大于二次侧绕组L6，二次侧绕组L6有两只以上抽头。
所述输入端子接电源，输出端子接输电回路。
电流互感器从输入端子获得交流电流，电流互感器通过一、二次线圈变比把交流电流增大后经压板送给所述桥式整流电路，桥式整流电路把交流电流整成直流电流，直流电流流过磁饱和电抗器直流线圈L2、L4。
改变压板与电流互感器二次绕组L6不同抽头的连接，可调整输入磁饱和电抗器直流线圈L2、L4直流电流的大小，以保证输入磁饱和电抗器直流线圈L2、L4的直流电流值乘以直流线圈L2匝数的安匝值大于线路最大负荷电流的峰值乘以磁饱和电抗器线圈L1匝数的安匝值。
本发明的有益效果是：直流电路结构简单，没有弱电控制设备，可靠性高；设备成本低；直流电流有自我调节能力，短路点越近，直流电流下降越多，有利于限制短路电流。
附图说明
图1表示磁饱和电抗器短路电流限制装置结构与连接方式；
图2表示口字型磁饱和电抗器铁芯的饱和特性。
其中，1.磁饱和电抗器铁芯I，2.磁饱和电抗器铁芯II，3.电流互感器，4.压板，5.输入端子，6.输出端子，7.接地端子。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
磁饱和电抗器短路电流限制装置结构与连接方式如图1所示。装置串联接入输电线路，输入端子5接断路器，输出端子6接输电线路，接地端子7接地。电力系统正常运行时，断路器闭合。由于电流互感器3一次侧绕组L5的其中一端连接输入端子5，一次侧绕组L5的另一端连接接地端子7，电流互感器3二次才绕组L6经压板4连接桥式整流电路的输入，桥式整流电路的输出送至磁饱和电抗器直流线圈L2、L4。桥式整流电路采用二极管D1、D2、D3、D4组成全桥整流电路，其输出是直流电，磁饱和电抗器直流线圈L2、L4对直流电的电抗为零，磁饱和电抗器直流线圈L2、L4对直流电有电阻，电阻很小；加大磁饱和电抗器直流线圈L2、L4的直径，可进一步减小电阻。磁饱和电抗器直流线圈L2、L4对于电流互感器3二次才绕组L6相当短接。改变压板4与电流互感器3二次侧绕组L6不同抽头的连接，可调整输入磁饱和电抗器直流线圈L2、L4直流电流的大小，以保证输入磁饱和电抗器直流线圈L2、L4的直流电流值Id乘以直流线圈L2匝数N2的安匝值IdN2大于线路最大负荷电流的峰值Im乘以磁饱和电抗器线圈L1匝数Nl的安匝值IdNl。直流线圈L2匝数与磁饱和电抗器线圈L1匝数相等时，磁饱和电抗器铁芯1，2中磁通Φ与直流线圈L2、L4直流电流的大小的关系，如图2所示。图2所示磁饱和电抗器铁芯I、II已进入深饱和状态。
电流互感器3通过一、二次线圈变比增大二次侧绕组L6电流，减小一次侧绕组L5电流；减小一次侧绕组L5电流，减小磁饱和电抗器短路电流限制装置对电力系统的影响。
电源送来的正常负荷电流经输入端子5、磁饱和电抗器线圈L1、磁饱和电抗器线圈L2、输出端子6，给输电回路送电。电力系统正常运行时，磁饱和电抗器铁芯I、II已经饱和，如图2所示；只要(Id-Im)进入磁饱和电抗器铁芯I1、II2饱和区，线路无论流过多大正常电流，磁饱和电抗器铁芯I1和II2都处于饱和状态；磁饱和电抗器铁芯I1、II2饱和，正常负荷电流在磁饱和电抗器线圈L1、L4遇到的阻抗很小。对电力系统正常输电没有影响。磁饱和电抗器线圈L1、磁饱和电抗器线圈L2对交流电流的电抗很小。磁饱和电抗器短路电流限制装置对正常负荷电流影响很小。
当电力系统发生短路时，欲增大的正半波短路电流首先抵消直流磁通，使磁饱和电抗器铁芯I1脱离饱和，脱离饱和的电抗器铁芯I1使磁饱和电抗器线圈L1有很大电抗，限制短路电流的增大。欲增大的负半波短路电流首先抵消直流磁通，使磁饱和电抗器铁芯II2脱离饱和，脱离饱和的电抗器铁芯II2使磁饱和电抗器线圈L3有很大电抗，限制短路电流的增大。磁饱和电抗器铁芯I1、II2交替脱离饱和，限制交流短路电流的增大，使短路电流限制在较小值。
当电力系统发生短路时，电力系统电压下降，使电流互感器3一次绕组L5的电流下降，输入磁饱和电抗器直流线圈L2、L4直流电流下降；使磁饱和电抗器铁芯I1、II2更容易脱离饱和，有利于限制交流短路电流。短路点越近，电力系统电压下降越大，直流电流下降越多，有利于限制短路电流。直流电流有自我调节能力。
电容器C两端分别连接桥式整流电路的两个输出端，使直流电流平稳。
磁饱和电抗器线圈L1在磁饱和电抗器铁芯I1中产生工频磁通，该工频磁通在直流线圈L2产生感生电动势；磁饱和电抗器线圈L3在磁饱和电抗器铁芯II2中产生工频磁通，该工频磁通在直流线圈L4产生感生电动势；直流线圈L2的工频感生电动势与直流线圈L4的工频感生电动势相减为零，磁饱和电抗器线圈L1、L3的交流电流对直流回路不产生影响。
所述磁饱和电抗器短路电流限制装置结构简单，没有弱电控制设备，可靠性高，各部件可用现有技术设计制造，完全可以实现，有广阔应用前景。
Claims (7)
1.一种磁饱和电抗器短路电流限制装置，其特征是，它包括磁饱和电抗器铁芯I和磁饱和电抗器铁芯II，在磁饱和电抗器铁芯I上安装有磁饱和电抗器线圈L1和直流线圈L2；在磁饱和电抗器铁芯II上安装有磁饱和电抗器线圈L3和直流线圈L4；其中磁饱和电抗器线圈L1一端与磁饱和电抗器线圈L3一端串联，磁饱和电抗器线圈L1另一端与输入端子连接，磁饱和电抗器线圈L3另一端与输出端子连接；
直流线圈L2与直流线圈L4串联，直流线圈L2和直流线圈L4的其余端则与整流电路输出回路连接；整流电路输入端则与电流互感器的二次侧绕组L6连接；
电流互感器的一次侧绕组L5一端与输入端子连接，另一端与接地端子连接；
其中，所述磁饱和电抗器线圈L1的同名端与输入端子连接，磁饱和电抗器线圈L1的异名端连接磁饱和电抗器线圈L3的同名端，磁饱和电抗器线圈L3的异名端连接输出端子；
直流线圈L2的同名端连接直流线圈L4的同名端，直流线圈L2的异名端与直流线圈L4的异名端分别连接电容C两端从而与整流电路的输出回路连接；
整流电路输出端与一个电容C并联。
2.如权利要求1所述的磁饱和电抗器短路电流限制装置，其特征是，所述整流电路为二极管D1、D2、D3、D4组成的全桥整流电路。
3.如权利要求1所述的磁饱和电抗器短路电流限制装置，其特征是，所述电流互感器的二次侧绕组L6经压板与整流电路的输入端连接。
4.如权利要求1所述的磁饱和电抗器短路电流限制装置，其特征是，所述磁饱和电抗器铁芯I和磁饱和电抗器铁芯II均为具有饱和特性的口字型结构。
5.如权利要求1所述的磁饱和电抗器短路电流限制装置，其特征是，所述磁饱和电抗器线圈L1、L3匝数与结构相同，且分别绕在磁饱和电抗器铁芯I与II上；所述直流线圈L2、L4匝数与结构相同，直流线圈L2绕在磁饱和电抗器铁芯I上，直流线圈L4绕在磁饱和电抗器铁芯II上。
6.如权利要求1所述的磁饱和电抗器短路电流限制装置，其特征是，电流互感器一次侧绕组L5的匝数大于二次侧绕组L6，二次侧绕组L6有两只以上抽头。
7.如权利要求1所述的磁饱和电抗器短路电流限制装置，其特征是，所述输入端子接电源，输出端子接输电回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101604501A CN101521374B (zh) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | 一种磁饱和电抗器短路电流限制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101604501A CN101521374B (zh) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | 一种磁饱和电抗器短路电流限制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101521374A CN101521374A (zh) | 2009-09-02 |
| CN101521374B true CN101521374B (zh) | 2011-01-12 |
Family
ID=41081806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101604501A Expired - Fee Related CN101521374B (zh) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | 一种磁饱和电抗器短路电流限制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101521374B (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102130447B (zh) * | 2011-03-25 | 2013-10-23 | 山东大学 | 一种晶闸管控制的短路电流限制器 |
| CN102005749B (zh) * | 2010-12-06 | 2013-08-07 | 山东大学 | 具有柔性开关特性的电流限制装置及方法 |
| CN102074331B (zh) * | 2010-12-13 | 2012-07-04 | 山东大学 | 一种磁饱和电抗器 |
| CN102035197B (zh) * | 2011-01-06 | 2013-07-17 | 山东大学 | 一种三相电流限制装置及方法 |
| CN102184765B (zh) * | 2011-02-21 | 2012-11-21 | 山东大学 | 一种饱和电抗器 |
| CN102157924B (zh) * | 2011-04-07 | 2013-07-17 | 山东大学 | 一种电流互感器控制的短路电流限制器 |
| GB2493772B (en) * | 2011-08-18 | 2014-01-01 | Gridon Ltd | Fault current limiter |
| CN102592807B (zh) * | 2012-02-09 | 2014-07-16 | 山东大学 | 一种开关特性饱和电抗器有载分接开关 |
| CN102664393B (zh) * | 2012-05-18 | 2015-08-12 | 广东电网公司电力科学研究院 | 短路电流限流装置 |
| CN103971882B (zh) * | 2014-05-27 | 2016-10-05 | 山东大学 | 一种交流饱和电抗器 |
| CN104217847B (zh) * | 2014-09-29 | 2016-06-01 | 福州大学 | 一种多磁芯饱和电抗器 |
| CN105652062A (zh) * | 2014-11-21 | 2016-06-08 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种全桥变换器功率回路的电流检测电路 |
| CN105811387B (zh) * | 2016-05-12 | 2018-07-24 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种耦合型电力故障限流器 |
| EP3723254A1 (de) * | 2019-04-10 | 2020-10-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung, elektrolyseeinrichtung und verfahren zum betrieb einer schaltungsanordnung oder einer elektrolyseeinrichtung |
| CN111157775A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-05-15 | 江苏轶一电力科技有限公司 | 一种双线圈电流传感器 |
| CN114994389B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-09-26 | 北京中联太信科技有限公司 | 一种磁超导微直流检测装置及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1571233A (zh) * | 2004-04-29 | 2005-01-26 | 浙江大学 | 一种电力电子型短路故障限流器 |
| CN1790853A (zh) * | 2005-12-06 | 2006-06-21 | 电子科技大学 | 复合高温超导电力故障电流限流器 |
-
2008
- 2008-11-18 CN CN2008101604501A patent/CN101521374B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1571233A (zh) * | 2004-04-29 | 2005-01-26 | 浙江大学 | 一种电力电子型短路故障限流器 |
| CN1790853A (zh) * | 2005-12-06 | 2006-06-21 | 电子科技大学 | 复合高温超导电力故障电流限流器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘洪顺等.磁饱和型故障限流器的研究与发展.《山东大学学报》.2008,第38卷(第1期),第18页至第23页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101521374A (zh) | 2009-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101521374B (zh) | 一种磁饱和电抗器短路电流限制装置 | |
| CN101521373B (zh) | 短路电流限制装置及方法 | |
| CN105322665A (zh) | 用于高压输电线路的共振式无线供电系统 | |
| CN101814775A (zh) | 用于架空高压输电线路的感应取电装置参数匹配方法 | |
| CN202373970U (zh) | 一种变阻抗自耦变压器型短路限流器 | |
| CN102005749B (zh) | 具有柔性开关特性的电流限制装置及方法 | |
| CN202663104U (zh) | 短路电流限流装置 | |
| CN102694477A (zh) | 高压交流与低压交流和低压直流三电源共地的电路 | |
| CN102035197B (zh) | 一种三相电流限制装置及方法 | |
| CN202931197U (zh) | 一种基于变压器变换的反激式变换器 | |
| CN208939586U (zh) | 一种适用于电动钻机的网电供电系统 | |
| CN101557093B (zh) | 小电弧大电流直流开关 | |
| CN113193661B (zh) | 感应取电设备 | |
| CN103134976A (zh) | 基于磁路阻断技术的矿用线路带电指示装置及实现方法 | |
| CN102664393A (zh) | 短路电流限流装置 | |
| CN209562246U (zh) | 一种电网隔离取电电路 | |
| CN109888935B (zh) | 一种电网隔离取电方法及电路 | |
| CN102097794A (zh) | 一种利用变压器饱和特性的短路电流限制装置及方法 | |
| CN202616791U (zh) | 一种磁控电抗器快速励磁装置 | |
| CN208782738U (zh) | 一种基于磁开关控制的分布式电源装置、充电桩、充电器、保护电路装置 | |
| CN202750315U (zh) | 一种磁控管灯丝供电电路 | |
| CN201611803U (zh) | 高压电缆电流互感器感应取电装置 | |
| CN201716400U (zh) | 一种用于切合背对背电容器组高压断路器的试验回路 | |
| CN109546745A (zh) | 一种新型高压输电线路避雷线直接取源方法 | |
| CN204013233U (zh) | 基于平面变压器的高效pfc开关电源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE POWER SHANXI JINZHONG POWER SUPPLY COMPANY Free format text: FORMER OWNER: LI XIAOMING Effective date: 20140722 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 250061 JINAN, SHANDONG PROVINCE TO: 030600 JINZHONG, SHAANXI PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140722 Address after: 030600 No. 85 Yingbin street, Yuci District, Shanxi, Jinzhong Patentee after: Guodian Shanxi electric power company Jinzhong power supply company Address before: 250061, No. ten, No. 73, Lixia District, Ji'nan City, Shandong Province Patentee before: Li Xiaoming |
|
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: JINZHONG POWER SUPPLY COMPANY STATE GRID SHANXI EL Free format text: FORMER NAME: STATE POWER SHANXI JINZHONG POWER SUPPLY COMPANY |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 030600 No. 85 Yingbin street, Yuci District, Shanxi, Jinzhong Patentee after: JINZHONG POWER SUPPLY COMPANY, STATE GRID SHANXI ELECTRIC POWER CO., LTD. Address before: 030600 No. 85 Yingbin street, Yuci District, Shanxi, Jinzhong Patentee before: Guodian Shanxi electric power company Jinzhong power supply company |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110112 Termination date: 20141118 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |