一种高压大容量分裂电抗型限流器的制作方法

本发明涉及一种应用于短路故障限流的分裂电抗型限流器。

背景技术：

随着国民经济的快速发展，各级电网中的短路电流水平不断提高，电网故障短路电流的开断容量不足已经越来越成为限制电网发展的重要瓶颈问题。考虑到断路器的开断容量不足，在电网中装设故障电流限制器这一解决方案得到了广泛关注。故障电流限制器在正常条件下阻抗很小，在短路故障时阻抗变大而限流。当前的故障限流器技术主要有分裂电抗型限流器、串联谐振型限流器、固态限流器等利用常规电力器件实现的限流技术，以及超导限流器、ptc热敏电阻限流器等应用新材料实现的限流技术。

考虑到现有高压大容量机械开关和电力电子开关的开断容量不足、故障限流器技术尚不成熟，如果在当前能够用一种非常廉价的方式构造大容量断路器或限流器，将具有非常积极的意义。为了降低流过开关器件的电流，中国发明专利200610011904.x公布了一种基于分裂电抗器的超导故障限流器、中国发明专利200710052947.7和201210252205.x分别公开了基于分裂电抗器的并联型断路器和限流断路器，中国发明专利201310007027.9公开了基于分裂电抗器的串联谐振型限流器。上述几个专利的保护内容仅涉及到电路拓扑，并未涉及到具体的分裂电抗器结构。发明专利200810197118.2和200910208943.2公开了一种应用于并联断路器的紧耦合空心电抗器的结构，高耦合空心分裂电抗器采用同轴设置的第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组的包封由内到外依次交叉设置，任何两个包封之间、以及包封和接线臂之间都要承受限流开断时过电压的2倍。在限流状态时紧耦合电抗器的端口电压为电抗器限流电压的2倍，实用新型专利201220373229.6、201620340866.1和201721528069.7分别公开了紧耦合电抗器的新型结构和出线方式，可以将限流状态紧耦合电抗器的端口电压降低一半。但是，各包封一般都采用环氧浇注工艺，造价高、耐压低、散热能力差、室外应用易老化，难以直接应用于室外场合。环氧浇注结构的电抗器在室外场合应用时，通常要在电抗器的顶部和外围采用防雨罩，进一步降低了散热能力。发明专利201410117670.1提出一种双柱结构的分裂电抗器，可以采用空心、铁心或半铁芯结构，线圈采用环氧浇注或油浸式结构，分裂电抗器的端口电压也可以降低一半。采用环氧浇注结构一般最高应用的电压等级为35kv，且难以用于室外场合，采用油浸式结构，在高压大电流冲击下绕组强度较低，且安全性较差。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有分裂电抗器的端口耐压比较低、需要多个模块串联、占地面积较大等缺陷，提出一种高压大容量的分裂电抗型限流器。本发明首先将高压分裂电抗器的单个支路与多断口快速断路器串联，然后此串联支路再与高压分裂电抗器的另一个支路并联，将断路器的开断容量降至短路容量的50％。同时，当该断路器断开后，高压分裂电抗器的阻抗迅速增加，故障电流被快速限制，从而有利于系统主断路器对故障线路的有效开断。本发明的高压分裂电抗型限流器，分裂电抗器的端口耐压和多断口断路器的端口耐压均比较高，占地面积小，单台限流器即可用于220kv及以上电压等级，可应用于高压及超高压的电网系统中。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明分裂电抗型限流器采用三相独立结构，单相的分裂电抗型限流器由单台高压分裂电抗器和单台多断口快速断路器构成，多断口快速断路器位于分裂电抗器的一个臂上，分裂电抗型限流器通过常规断路器串联在电网中。

所述的高压分裂电抗器由内电抗器绕组、外电抗器绕组和绝缘挡板组成，内电抗器绕组、外电抗器绕组和绝缘挡板同轴设置，绝缘挡板位于内电抗器绕组和外电抗器绕组之间。内电抗器绕组和外电抗器绕组均采用多包封干式空心电抗器结构，内电抗器绕组和外电抗器绕组的绕向相反，内电抗器绕组和外电抗器绕组在底部的进线端共用一个接线端子，在顶部的出线端相互独立，内电抗器绕组顶部的出线端在内电抗器绕组的内侧，外电抗器绕组顶部的出线端在外电抗器绕组的外侧；内电抗器绕组和外电抗器绕组之间采用绝缘挡板隔离，以防止在限流状态内电抗器绕组的外侧和外电抗器绕组内侧之间发生击穿和沿面放电。单台高压分裂电抗器端口可承受的短时冲击耐压可达400kv以上，单台本发明的分裂电抗型限流器可用于220kv及以上电压等级。

所述的内电抗器绕组和外电抗器绕组的各个包封可采用预浸渍玻璃丝布缠绕或环氧浇筑结构；内电抗器绕组和外电抗器绕组底部的接线臂采用一体化的星型臂结构，内电抗器绕组顶部的接线臂采用星型臂结构，外电抗器绕组顶部的接线臂采用带内环的星型臂结构；多断口快速断路器的操动机构采用电磁斥力机构，采用一套机构同时开断多个断口。

本发明具有以下优点：

1)本发明分裂电抗型限流器结构简单、易实现，且可靠性高，在正常运行时，分裂电抗器的具有较小的阻抗，对系统影响小，在快速断路器未断开时起到一定抑制短路电流的作用，在快速断路器断开时，分裂电抗器的阻抗快速增加，从而有效限制短路电流。

2)本发明可用于构造高压大容量的限流器。由于高压分裂电抗器采用了进出线端距离、两出线间端口距离和爬电距离均很长的高端口耐压绝缘结构，无需采用防雨罩，端口可承受的短时工频耐压可达400kv以上，无需采用多个分裂电抗器和多个快速断路器串联的结构，占地面积小、价格低。

附图说明

图1为多模块分裂电抗型限流器的等效电路图；

图2为本发明高压大容量分裂电抗型限流器的等效电路图；

图3为现有的高耦合分裂电抗器的结构示意图；

图4为本发明高压分裂电抗器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1所示为常规的多模块分裂电抗型限流器的等效电路图。如图1所示，多模块的分裂电抗型限流器由多个高耦合度分裂电抗器模块和多个快速断路器模块构成。

图2所示为本发明高压大容量分裂电抗型限流器实施例的等效电路图。如图2所示，高压分裂电抗型限流器由一台高压分裂电抗器和一台多断口快速断路器构成。高压分裂电抗器采用高端口耐压的线圈结构和出线方式；多断口快速断路器的操动机构采用电磁斥力机构，采用一套机构同时开断多个断口。

图3所示为现有的高耦合分裂电抗器的结构示意图。如图3所示，高耦合分裂电抗器采用同轴设置的第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组的包封由内到外依次交叉设置，任何两个包封之间、以及包封和接线臂之间都要承受限流开断时的过电压。因此，各包封一般都采用环氧浇注工艺，造价高、耐压低、难以应用于室外场合。

图4所示为本发明高压分裂电抗器的结构示意图。如图4所示，本发明高压分裂电抗器由内电抗器绕组、外电抗器绕组和绝缘挡板组成，内电抗器绕组、外电抗器绕组和绝缘挡板同轴设置，绝缘挡板位于内电抗器绕组和外电抗器绕组之间；内电抗器绕组和外电抗器绕组均采用多包封干式空心电抗器结构，内电抗器绕组和外电抗器绕组的绕向相反，内电抗器绕组和外电抗器绕组在底部的出线端公用一个接线端子，在顶部的出线端相互独立，内电抗器绕组顶部的出线端1在内电抗器绕组的内侧，外电抗器绕组顶部的出线端2在外电抗器绕组的外侧，出线端1和出线端2留有大于0.5m的端口绝缘距离；内电抗器绕组和外电抗器绕组之间采用绝缘挡板隔离，绝缘挡板的厚度1cm以上，绝缘挡板的高度比内电抗器绕组和外电抗器绕组高0.5m以上，留有1m以上的爬电距离，以防止在限流状态内电抗器绕组的外侧和外电抗器绕组内侧之间发生击穿和沿面放电。高压分裂电抗器的短时冲击耐压可达400kv以上；高压分裂电抗器，内电抗器绕组和外电抗器绕组的各个包封可采用预浸渍玻璃丝布缠绕结构；内电抗器绕组和外电抗器绕组底部的接线臂采用一体化的星型臂结构，内电抗器绕组顶部的接线臂采用星型臂结构，外电抗器绕组顶部的接线臂采用带内环的星型臂结构。