故障限流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及限流，并且更具體地涉及飽和磁芯類型的故障限流器（FCL)。
【背景技術(shù)】
[0002] 貫穿本說明書對【背景技術(shù)】的任何討論絕不應(yīng)被視為對此現(xiàn)有技術(shù)是廣泛已知或 形成本領(lǐng)域中常見的一般知識的部分的認(rèn)可。
[0003] 磁飽和核心故障限流器通常是已知的。例如，參考美國專利7, 551，410和 7, 193,825。例如，從PCT公開W02009/121，143中開口核心FCL是已知的。雖然這些FCL 提供有效的功能，但已發(fā)現(xiàn)可基本上改進(jìn)它們的運(yùn)行特性。
[0004] 理想地，以簡單和緊密結(jié)合形式制成任何FCL裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供具有許多有利特征的有用的替代FCL。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供這種類型的故障限流器，其具有借助于周圍磁場朝向 飽和磁性地偏置的至少一個伸長核心，以及圍繞核心的交流線圈，故障限流器包括：伸長核 心，具有在交流線圈的鄰近區(qū)域中沿著核心的軸可變的截面，從而輔助核心飽和。
[0007] 在一些實施方式中，在交流線圈的鄰近區(qū)域中放大截面積。在其他實施例中，截面 積經(jīng)歷朝向核心的端部的逐漸縮減。優(yōu)選地，在磁場強(qiáng)度沿著伸長核心軸向變化的地方，在 磁場的較大強(qiáng)度的鄰近區(qū)域中的軸向可變截面可更大?？赏ㄟ^圍繞核心的至少一個直流線 圈，或者通過包括磁芯端蓋，永久或相反，或鄰近核心的直流線圈的其他方式產(chǎn)生磁場。
[0008] 在一些實施方式中，兩個間隔直流線圈圍繞核心并且核心優(yōu)選地包括兩個間隔直 流線圈之間區(qū)域中的減小的截面積。
[0009] 在其他實施例中，直流線圈的數(shù)目可以是一并且伸長核心優(yōu)選地可包括與直流線 圈相鄰的第一區(qū)域中的放大的截面積，與直流線圈間隔的第二區(qū)域中減小的截面積。
[0010] 在一些實施方式中，伸長核心可進(jìn)一步優(yōu)選地包括伸長核心的端部第三區(qū)域中放 大的截面積。第三區(qū)域的放大截面可由放置在伸長核心的端部的單獨(dú)核心塊形成。
[0011] 在一些實施方式中，限流器每功率相位具有兩個伸長核心，其中每個核心彼此間 隔開并具有圍繞每個相位的兩個核心的直流線圈。
[0012] 在一些實施方式中，核心具有基本D形截面。
[0013] 在一些實施方式中，相位的數(shù)目可以是三并且核心的數(shù)目可以是六，且以圓形或 其他緊湊的方式布置核心。
[0014] 核心優(yōu)選地由層壓狀高導(dǎo)磁材料形成。
[0015] 在一些實施方式中，磁屏蔽可布置在核心和交流繞組周圍。這可由諸如銅或不銹 鋼的導(dǎo)電材料制成。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種改善故障限流器的操作的方法，故障限流器為這 樣一種類型，即，具有借助于周圍磁場朝向飽和磁性地偏置的至少一個伸長核心，以及圍繞 核心的交流線圈，該方法包括以下步驟：(a)確定沿著伸長核心的軸的潛在磁場；(b)改動 沿著核心的軸的截面積以增強(qiáng)故障限流器的運(yùn)行特性。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種改善以上故障限流器的操作的方法，其中步驟 (b)可優(yōu)選地包括，無論通過錐形、梯形或其他幾何圖形，增大高磁場強(qiáng)度的區(qū)域中的截面 積，減小低磁場強(qiáng)度的截面積并增大伸長核心的端部的截面積。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供該種類型的故障限流器，具有在正常操作過程中朝向 飽和磁性地偏置的至少一個核心以及核心周圍的交流載流線圈，故障限流器包括：圍繞其 纏繞交流線圈的至少一個伸長核心，伸長核心在交流線圈鄰近區(qū)域中包括沿其長度的可變 截面，且優(yōu)化可變截面以降低誘導(dǎo)核心飽和所需的圍繞核心的周圍磁場力度。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供該種類型的故障限流器，具有借助于周圍磁場朝向飽 和磁性地偏置的至少一個核心的伸長部分，以及圍繞核心部分的交流線圈，核心的伸長部 分進(jìn)一步包括沿著伸長軸的可變截面積從而輔助故障限流器的運(yùn)行特性。
【附圖說明】
[0020] 現(xiàn)在將參照附圖僅以實例的方式描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，附圖中：
[0021] 圖1示出通過第一單相故障限流器的示意性截面圖；
[0022] 圖2示出通過第二故障限流器的示意性截面圖；
[0023] 圖3是與圖2描述的相似的多相故障限流器的側(cè)透視圖；
[0024] 圖4示出單相故障限流器的替代核心的側(cè)透視圖；
[0025] 圖5示出了圖4的核心的，示出各種核心測量的側(cè)平面圖；
[0026] 圖6示出具有'D'形核心的另一替代單相故障限流器的側(cè)透視圖；布置；
[0027] 圖7是圖6的布置的俯視平面圖；
[0028] 圖8是另一替代單相FCL布置的側(cè)透視圖；
[0029] 圖9示出圖8的核心的外形視圖；
[0030] 圖10是圖8的布置的核心和纏繞交流線圈的側(cè)透視圖；
[0031] 圖11是另一替代單相FCL布置的側(cè)透視圖；
[0032] 圖12是與圖11相似但具有額外屏蔽的布置的側(cè)透視圖；
[0033] 圖13是具有兩個直流飽和線圈的另一交錯布置的側(cè)透視圖；
[0034] 圖14示出另一替代FCL布置的側(cè)透視圖；
[0035] 圖15示出另一替代FCL布置的側(cè)透視圖；
[0036] 圖16示出與圖15相似的另一替代FCL布置的側(cè)透視圖；
[0037] 圖17示出通過圖14的布置的截面圖；
[0038] 圖18是相對于兩個FCL裝置的安培匝數(shù)的比較阻抗的曲線圖；
[0039] 圖19示出了未故障穩(wěn)態(tài)條件中圖18的裝置兩端間的電壓；
[0040] 圖20示出故障電流檢測結(jié)果的曲線圖；
[0041] 圖21是示出在故障電流環(huán)境期間檢測的FCL裝置兩端間的電壓的曲線圖；
[0042] 圖22示出第二組的兩個檢測FCL裝置兩端的故障電流；
[0043] 圖23示出故障電流狀態(tài)期間第二組的兩個檢測FCL裝置兩端產(chǎn)生的反電動勢；
[0044] 圖24示出未故障穩(wěn)態(tài)條件中第三組檢測FCL裝置兩端的穩(wěn)定狀態(tài)電壓；
[0045] 圖25示出預(yù)期故障電流和受限故障電流作為第三組檢測FCL裝置的時間函數(shù)；以 及
[0046] 圖26示出故障期間第三組檢測FCL產(chǎn)生的反電動勢。
【具體實施方式】
[0047] 在優(yōu)選的實施方式中，優(yōu)化沿著故障限流器的長度的鋼核心的截面以提供改善的 故障電流限制效果。通過實驗發(fā)現(xiàn)所需磁場強(qiáng)度基本上較低。這對于三相裝置或單相裝置 兩者均適用。已進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)通過優(yōu)化核心截面積，核心比通過使用具有恒定的截面積的核 心的傳統(tǒng)設(shè)計方法所需要的更短。
[0048] 以限定方式改變沿著核心長度的鋼核心的截面積允許鋼核心利用較少的安培匝 數(shù)偏置（例如，對于一個設(shè)計，與710kAT相比，為500kAT)并可用較少用的故障安培匝數(shù)去 偏置。這對磁場規(guī)格具有極少的預(yù)期故障電流的設(shè)計特別有用。
[0049] 先看圖1，示出通過單相故障限流器10的操作部分的截面圖。故障限流器包括由 層疊鋼形成的兩個核心11、12。核心11、12形成為使周圍直流線圈13提供的核心的磁飽和 最大化。核心11、12也支撐互相連接（未示出）并在反指向電連接的周圍交流線圈15、16 以便提供故障的交替半循環(huán)的故障覆蓋率。
[0050] 單直流線圈13的使用建議相應(yīng)對稱的核心結(jié)構(gòu)。在這種情況下，核心結(jié)構(gòu)由頂 部漸變部分18、19，部分20、21，其他部分22、23，中間部分24、25和與上部分對稱的下部分 26-31構(gòu)成。圖1也不出各種測量尺寸。
[0051] 圖2示出通過可替代錐形核心布置的截面圖。在該實例中，提供用于偏置核心47、 48的兩個直流線圈41、42和43、44。直流線圈的定位導(dǎo)致核心與末端相比具有較薄的腰部。 每個核心47、48周圍纏繞相應(yīng)的交流線圈45、46。線圈形成在裝滿變壓器油49的槽50內(nèi) 并在沒有故障的情況下能夠處理高壓。
[0052] 圖3示出圖2的布置的截面的側(cè)透視圖，更清晰地示出對稱三相布置40的一半。 兩半的截面是對稱的。三芯52、53各自是關(guān)于較薄腰部（例如，54)和較厚端部（例如，52、 56)對稱的錐形形狀。兩個直流線圈42、44圍繞槽50的外表面以使核心飽和。而且，每個 核心具有交流線圈纏繞圍繞在其周圍（如陰影部分所示）。在填充變壓器流體49的槽中形 成布置40。核心可由根據(jù)需要切割并粘結(jié)到一起的層疊鋼片形成。
[0053] 圖4示出雙芯布置的另一分布更復(fù)雜的異形核心。在該核心中，截面一般是具有