本實用新型屬于變壓器技術領域，更具體地，涉及一種限制故障電流的保護裝置。

背景技術：

隨著電力系統的高速發展，系統短路電流水平急劇增加，短路電流水平的不斷增大對電網造成了嚴重的后果。當變壓器低壓側發生短路故障時，部分短路電流超過斷路器的開斷能力，導致變壓器繞組經受不住短路電流的沖擊而損壞，給企業和社會造成重大損失。因此，必須采取有效的措施來限制變壓器低壓側短路故障電流水平，保證電網安全穩定運行。

目前限制變壓器低壓側短路故障電流的措施主要有以下幾種，(1)將限流電抗器串接在變壓器低壓側，然而限流電抗器長期接入系統，會增加能耗，降低電能質量、供電能力及系統的穩定性。(2)將快速隔離器和高壓限流熔斷器并聯后接在變壓器低壓側，該方案在開斷故障電流中快速隔離器采用爆破切割技術，專利CN202473563U提出了一種“過流自保護變壓器”，在變壓器的高壓繞組端設置限流熔斷器，然而該方案在出現過流時斷開，不能重復使用，以上方案都降低了裝置的使用效率。(3)采用基于耦合電抗器的并聯斷路器：專利申請號為200920268629.9的實用新型專利申請文件中提出了一種“基于緊耦合空心電抗器的并聯型斷路器”，專利CN201510801252.9提出了一種“限流型開斷裝置”，然而以上技術中都需要兩臺斷路器與耦合電抗器相連接入系統，因此增加了裝置的復雜性，限制了其實際應用。

技術實現要素：

針對現有技術的缺陷，本實用新型提供了一種限制故障電流的保護裝 置，其目的在于減少故障電流對變壓器的沖擊的影響，減小對系統的影響并提高使用效率。

本實用新型提供了一種限制故障電流的保護裝置，設置在所述變壓器的低壓側，所述保護裝置包括耦合電抗器和第一斷路器；所述第一斷路器和所述耦合電抗器中的一臂串聯后構成第一支路，所述耦合電抗器中的另一臂為第二支路，所述第一支路與所述第二支路并聯后接入待保護的線路中；所述耦合電抗器用于在額定工況下對外表現為小漏電抗；在短路故障工況下在兩臂通流時分配電流，使第一斷路器斷開，在單臂限流時限制故障電流；所述第一斷路器用于在短路故障工況下，所述耦合電抗器的兩臂通流時快速開斷所述第一支路的故障電流。

更進一步地，工作時，在短路故障工況下，故障電流由并聯的兩支路共同承擔，其開斷過程可分為兩個階段，第一階段：第一斷路器接到故障信號并迅速動作，第一斷路器開斷對應第一支路的故障電流，第一支路斷開；第二階段：第一支路斷開后故障電流轉移到第二支路，由于限流電感L₂的作用，將故障電流限制到線路斷路器CB2的開斷能力范圍內。

更進一步地，所述耦合電抗器單臂電感L₂的選取需保證第一支路斷開后，第二支路處于單臂限流工況時，L₂能將故障電流限制在線路斷路器CB2的開斷能力范圍內。

更進一步地，所述耦合電抗器兩臂電感L₁與L₂比值n，需保證在短路故障工況下兩臂通流時流過第一支路的故障電流I₁在斷路器CB1的開斷能力范圍內。

本實用新型具有以下優點：

(1)在正常工況下，由于耦合電抗器具有較高的耦合度，電抗器對外的漏電抗很小，因此對系統的影響可忽略不計。

(2)在短路故障工況下，斷路器CB1迅速動作，第一支路斷開，使第 二支路處于限流工況，通過線路斷路器CB2開斷故障電流。該裝置能夠將故障電流限制到可靠范圍內，有效減小變壓器低壓側中大的故障電流的持續時間，降低了故障電流對變壓器的沖擊。當故障消除后，CB1重新投入使用，提高了裝置使用效率。

(3)該裝置中耦合電抗器兩臂電感L₁與L₂比值n可大于、小于或等于1，可以根據實際需求選擇合適的斷路器CB1的參數及耦合電抗器參數，使用范圍廣泛。同時該保護裝置僅采用一臺斷路器與耦合電抗器，因此裝置結構、控制簡單，減少了裝置的復雜性。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的限制變壓器低壓側故障電流保護裝置電路圖。

圖2為本實用新型提供的一種應用于變壓器低壓側的保護裝置整體電路圖。

其中1為變壓器，2為耦合電抗器，3為斷路器CB1，4為線路斷路器CB2。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

本實用新型涉及一種限制變壓器低壓側故障電流保護裝置，特別是針對能快速開斷故障電流，減小故障電流對變壓器的沖擊，同時控制簡單、對系統影響小和使用效率高的一種裝置。

為了解決現有的問題，減少故障電流對變壓器的沖擊的影響，減小對系統的影響和提高使用效率，本實用新型提出了一種限制變壓器低壓側故障電流保護裝置。在正常工況下，電流流過兩并聯的支路，由于耦合電抗器具有較高的耦合度，此時耦合電抗器對外的漏電抗很小，對系統的影響 可忽略不計；在短路故障工況下，故障電流由并聯的兩支路共同承擔，其開斷過程可分為兩個階段，第一階段：短路器CB1接到故障信號并迅速動作，斷路器CB1開斷對應第一支路的故障電流，第一支路斷開；第二階段：第一支路斷開后故障電流轉移到第二支路，由于限流電感L₂的作用，將故障電流限制到線路斷路器CB2的開斷能力范圍內。

本實用新型采用以下技術方案，一種限制變壓器低壓側故障電流保護裝置，其電路主要組成部分包括：耦合電抗器、斷路器CB1。

上述耦合電抗器設計中，根據系統實際運行參數選擇合適的電抗器兩臂電感L₁與L₂比值n，n可大于、小于或等于1，參數n需滿足在短路故障工況下，兩臂通流時流過第一支路的故障電流在斷路器CB1的開斷能力范圍內，斷路器CB1能成功開斷第一支路的故障電流，同時保證單臂電感L₂能將故障電流限制到線路斷路器CB2的開斷能力范圍內。

圖2所示，在正常工況下，兩并聯支路通過額定電流時對外表現為很小的漏電抗，對系統的影響可忽略不計；在短路故障工況下，斷路器CB1動作，使第一支路先斷開，故障電流轉移到第二支路，由于限流電感的作用將故障電流限制到線路斷路器CB2的開斷能力范圍內。

耦合電抗器1、2臂電感分別為L₁、L₂，在短路故障工況下，兩臂通流時流過第一支路、第二支路的電流分別為I₁、I₂。

耦合電抗器選取原則：在額定工況下，兩臂通流時應減小該保護裝置對系統的影響；在短路故障工況下，需綜合考慮變壓器低壓側短路故障電流水平和斷路器CB1、線路斷路器CB2的開斷能力，從而保證成功開斷故障電流。因此耦合電抗器選取原則如下：(1)耦合電抗器具有較高的耦合系數；(2)根據系統實際工況，合理匹配斷路器CB1及耦合電抗器參數，其中所選的耦合電抗器兩臂電感L₁與L₂比值n，需保證在短路故障工況下兩臂通流時流過第一支路的故障電流I₁在斷路器CB1的開斷能力范圍內；(3) 耦合電抗器單臂電感L₂的選取需保證第一支路斷開后，第二支路處于單臂限流工況時，L₂能將故障電流限制在線路斷路器CB2的開斷能力范圍內。

斷路器CB1選取原則：(1)在短路故障下，為降低故障電流對變壓器繞組的沖擊，斷路器CB1需快速動作從而保證第一支路故障電流能夠快速轉移到第二支路，減少大的故障電流的持續時間，因此斷路器CB1應由具備快速開斷能力的斷路器組成。根據具體情況可以采用基于快速斥力機構或快速永磁機構的多斷口真空斷路器或其它具有快速分閘能力的斷路器。(2)在短路故障工況下，在兩支路通流時，耦合電抗器的參數決定了第一支路及第二支路的電流分配，因此斷路器CB1的開斷能力需根據系統實際變壓器低壓端的短路電流水平及耦合電抗器參數進行選擇。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。