CN102664393B - 短路电流限流装置 - Google Patents

短路电流限流装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102664393B
CN102664393B CN201210157358.6A CN201210157358A CN102664393B CN 102664393 B CN102664393 B CN 102664393B CN 201210157358 A CN201210157358 A CN 201210157358A CN 102664393 B CN102664393 B CN 102664393B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
operation winding
short
short circuit
limiting
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.)
Active
Application number
CN201210157358.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102664393A (zh
Inventor
陈迅
陈柏超
田翠华
袁佳歆
孙闻
范旭娟
王朋
曾永胜
张晨萌
汪一雄
岳梦奎
程翔
刘亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUHAN HIGH VOLTAGE CO Ltd
Wuhan University WHU
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
WUHAN HIGH VOLTAGE CO Ltd
Wuhan University WHU
Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUHAN HIGH VOLTAGE CO Ltd, Wuhan University WHU, Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd filed Critical WUHAN HIGH VOLTAGE CO Ltd
Priority to CN201210157358.6A priority Critical patent/CN102664393B/zh
Publication of CN102664393A publication Critical patent/CN102664393A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102664393B publication Critical patent/CN102664393B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种短路电流限流装置，包括：交流工作绕组、铁芯、直流工作绕组、直流偏置电源以及限流电感；其中，所述交流工作绕组连接在输电线路上，所述铁芯设于所述交流工作绕组与所述直流工作绕组之间，所述直流工作绕组、限流电感以及直流偏置电源串联连接构成直流偏置回路。上述短路电流限流装置，基于磁饱和原理工作的，通过控制铁芯的饱和程度以控制装置的“闭”与“合”，并通过将限流电感接入短路回路来限制短路电流，只需少量的器件，突破了材料物理特性的限制，具有容量大、损耗小、结构简单、可靠性高、成本低的优点，满足了电网系统高电压大容量的要求，在电力系统中具有广阔的应用前景。

Description

短路电流限流装置
技术领域
本发明涉及电流限流技术，特别是涉及一种短路电流限流装置。
背景技术
近年来，随着我国经济持续高速增长，用电需求量不断增加，电力系统的规模日益增大。由于单机和发电厂容量、变电站容量、城市和工业中心的负荷和负荷密度不断增加，以及电力系统之间的互联和大区域电网的形成，导致了现代电力系统各级电网中的短路电流水平不断增加，部分地区的短路电流水平已经达到甚至超过断路器的遮断容量，而且上升趋势越来越明显，严重威胁到系统的安全运行，采取适当措施限制短路电流势在必行。
在众多短路电流限制措施中，故障限流器（Fault Current Limiter，FCL）以其优越的综合性能、广阔的应用前景受到越来越多人的关注，已成为故障限流技术领域热点之一。
目前，故障限流器按其工作方式，主要包括以下两类：
一是基于开关技术的故障限流器，包括GTO固态故障限流器、谐振型故障限流器、串联补偿型故障限流器、基于TPSC技术串联谐振型故障限流器等。这类故障限流器主要以大功率电力电子开关作为主旁路技术，要制作高电压大容量故障限流器往往需要多个器件的串、并联，损耗大、造价昂贵、可靠性也难以保障。
二是基于元件突增特性的故障限流器，包括超导型故障限流器、PTC故障限流器等。这类基于新材料、新技术发展起来的故障限流器、高压限流熔断器,由于受材料物理特性的制约，允许的最大电流值非常有限，存在较长的恢复时间，且受发热影响大，不能多次反复使用，远不能满足电力系统高电压大容量的需求。
发明内容
基于此，有必要针对上述现有故障限流器的不足和缺点，提供一种短路电流限流装置。
一种短路电流限流装置包括：交流工作绕组、铁芯、直流工作绕组、直流偏置电源以及限流电感；
其中，所述交流工作绕组连接在输电线路上，所述铁芯设于所述交流工作绕组与所述直流工作绕组之间，所述直流工作绕组、限流电感以及直流偏置电源串联连接构成直流偏置回路。
上述短路电流限流装置，基于磁饱和原理工作的，通过控制铁芯的饱和程度以控制装置的“闭”与“合”，并通过将限流电感接入短路回路来限制短路电流，只需少量的器件，突破了材料物理特性的限制，具有容量大、损耗小、结构简单、可靠性高、成本低的优点，满足了电网系统高电压大容量的要求，在电力系统中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为一个实施例的短路电流限流装置的结构示意图；
图2为一个较佳实施例的短路电流限流装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的短路电流限流装置的具体实施方式作详细描述。
如图1所示，图1示出了一个实施例的短路电流限流装置的结构示意图；包括：交流工作绕组IA、铁芯T、直流工作绕组TD、直流偏置电源Ek以及限流电感L0。
其中，交流工作绕组IA连接在输电线路上，铁芯T设于交流工作绕组IA与直流工作绕组TD之间；直流工作绕组TD、限流电感L0以及直流偏置电源Ek串联连接构成直流偏置回路。
在一个实施例中，直流偏置电源Ek输出直流偏置电流控制铁芯T的磁通量，当输电线路正常运行时，控制铁芯T的磁通量处于非饱和状态，当输电线路发生短路时，控制铁芯T处于磁饱和状态。
具体地，在电网系统正常运行中，直流偏置电源Ek输出足够大的直流偏置电流ih至直流工作绕组TD，在该电流的作用下，铁芯T达到深度饱和状态，此时交流工作绕组IA的电抗值很小，短路电流限流装置相当于为“闭合”，且限流电感L0被短接，此时，整个短路电流限流装置呈低阻抗状态，其上的电压损耗极小，不影响电网系统的正常运行。
在电网系统发生短路故障时，直流偏置电源Ek输出极小的直流偏置电流il至直流工作绕组TD，使铁芯T快速退出饱和，此时交流工作绕组IA的电抗值很大，整个短路电流限流装置相当于为“断开”，限流电感L0被接入短路回路中，限制输电线路上的短路电流。
上述实施例的短路电流限流装置，是基于磁饱和原理工作的，控制铁芯T的饱和程度以控制磁开关的“闭”与“合”，并通过限流电感接入短路回路来达到减小短路电流的目的，具有响应速度快的特点，与继电保护装置相配合，可以快速有效的限制电网系统的短路电流。
为了更加清晰本发明的技术方案，下面结合附图阐述短路电流限流装置的较佳实施例。
如图2所示，图2示出了一个较佳实施例的短路电流限流装置的结构示意图。
在一个实施例中，直流工作绕组TD包括串联的第一直流工作绕组TD1和第二直流工作绕组TD2；其中，第一直流工作绕组TD1和第二直流工作绕组TD2的匝数相同，且同名端反接。
通过设置第一直流工作绕组TD1和第二直流工作绕组TD2匝数相同且同名端反接，使得感应的交流电压相互抵消，从而消除了交流侧对直流偏置回路的影响。
在一个实施例中，短路电流限流装置还包括短路故障检测模块，用于判断传输线路是否发生短路故障，并输出相应的控制信号控制直流偏置电源Ek。
在一个实施例中，短路故障检测模块包括：电压互感器PT、电压A/D转换器、电流互感器CT、电流A/D转换器以及处理器（CPU）；其中，电压互感器PT和电流互感器CT分别连接在传输线路上，并分别通过电压A/D转换器和电流A/D转换器与处理器连接，处理器连接直流偏置电源Ek。
具体地，在电网系统运行过程中，电压互感器PT、电流互感器CT分别检测输电线路上的电压信号、电流信号，电压信号、电流信号分别经电压A/D转换器、电流A/D转换器转换后传输给CPU，由CPU根据已检测到的电压下，对电流信号进行判断，确定电网系统是否产生短路故障，若电流信号大于整定值，则判定系统发生短路故障；若电流信号小于整定值，则判定系统正常运行，电流信号进行计算和判断电网系统是否产生短路故障，并发送相应的脉冲控制信号至直流偏置电源Ek。
在一个实施例中，直流偏置电源Ek包括依次连接的交流电压源、整流变压器、桥式整流电路以及晶闸管触发电路，晶闸管触发电路连接直流工作绕组TD，晶闸管触发电路根据输入的脉冲控制信号，调整直流偏置电源Ek输出的偏置电流的大小。
综述上述实施例的短路电流限流装置，具有以下明显的特点和有益效果：
在电网系统正常运行时，短路电流限流装置呈低阻抗状态，电压损耗小，不影响电网的运行状态；在电网系统发生短路故障时，限流电感能够快速接入短路回路，有效地限制短路电流；装置满足了高压大容量化的要求，符合电力系统的发展趋势，且装置结构相对简单，成本低，易于在电力系统中广泛使用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种短路电流限流装置，其特征在于，包括：交流工作绕组、铁芯、直流工作绕组、直流偏置电源以及限流电感；
其中，所述交流工作绕组连接在输电线路上，所述铁芯设于所述交流工作绕组与所述直流工作绕组之间，所述直流工作绕组、限流电感以及直流偏置电源串联连接构成直流偏置回路；
所述直流偏置电源输出直流偏置电流控制所述铁芯的磁通量，当输电线路正常运行时，直流偏置电源输出足够大的直流偏置电流至直流工作绕组，控制所述铁芯的磁通量处于饱和状态，限流电感被短接；当输电线路发生短路时，直流偏置电源输出极小的直流偏置电流至直流工作绕组，控制所述铁芯快速退出饱和，处于非饱和状态，限流电感被接入短路回路中，限制输电线路上的短路电流。
2.根据权利要求1所述的短路电流限流装置，其特征在于，所述直流工作绕组包括串联的第一直流工作绕组和第二直流工作绕组；
其中，所述第一直流工作绕组和第二直流工作绕组的匝数相同，且同名端反接。
3.根据权利要求1所述的短路电流限流装置，其特征在于，还包括短路故障检测模块，用于判断传输线路是否发生短路故障，并输出脉冲控制信号控制所述直流偏置电源。
4.根据权利要求3所述的短路电流限流装置，其特征在于，所述短路故障检测模块包括：电压互感器、电压A/D转换器、电流互感器、电流A/D转换器以及处理器；
其中，所述电压互感器和电流互感器分别连接在所述传输线路上，并分别通过所述电压A/D转换器和电流A/D转换器与所述处理器连接，所述处理器连接所述直流偏置电源。
5.根据权利要求3所述的短路电流限流装置，其特征在于，所述直流偏置电源包括：依次连接的交流电压源、整流变压器、桥式整流电路以及晶闸管触发电路；
所述晶闸管触发电路连接直流工作绕组，晶闸管触发电路根据输入的脉冲控制信号，调整直流偏置电源输出的偏置电流的大小。
CN201210157358.6A 2012-05-18 2012-05-18 短路电流限流装置 Active CN102664393B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210157358.6A CN102664393B (zh) 2012-05-18 2012-05-18 短路电流限流装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210157358.6A CN102664393B (zh) 2012-05-18 2012-05-18 短路电流限流装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102664393A CN102664393A (zh) 2012-09-12
CN102664393B true CN102664393B (zh) 2015-08-12

Family

ID=46773835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210157358.6A Active CN102664393B (zh) 2012-05-18 2012-05-18 短路电流限流装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102664393B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723704B (zh) * 2012-06-14 2014-12-03 武汉大学 一种磁开关式短路电流故障检测方法及用于该方法的装置
CN103887760B (zh) * 2012-12-20 2017-11-03 通用电气公司 故障保护系统和方法
CN104332978A (zh) * 2014-11-12 2015-02-04 湖南大学 改进型饱和铁芯高温超导限流器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004036715A1 (en) * 2002-10-15 2004-04-29 Dongah Tech Inc. Electric power savings device used saturable reactor
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
CN1635641A (zh) * 2003-12-26 2005-07-06 北京云电英纳超导电缆有限公司 超导饱和铁心故障限流器
CN1728495A (zh) * 2004-07-28 2006-02-01 北京云电英纳超导电缆有限公司 快速限流型超导故障限流器
CN101521374A (zh) * 2008-11-18 2009-09-02 李晓明 一种磁饱和电抗器短路电流限制装置
CN102324736A (zh) * 2011-08-30 2012-01-18 丹东欣泰电气股份有限公司 一种磁控型故障限流器
CN202663104U (zh) * 2012-05-18 2013-01-09 广东电网公司电力科学研究院 短路电流限流装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004036715A1 (en) * 2002-10-15 2004-04-29 Dongah Tech Inc. Electric power savings device used saturable reactor
CN1635641A (zh) * 2003-12-26 2005-07-06 北京云电英纳超导电缆有限公司 超导饱和铁心故障限流器
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
CN1728495A (zh) * 2004-07-28 2006-02-01 北京云电英纳超导电缆有限公司 快速限流型超导故障限流器
CN101521374A (zh) * 2008-11-18 2009-09-02 李晓明 一种磁饱和电抗器短路电流限制装置
CN102324736A (zh) * 2011-08-30 2012-01-18 丹东欣泰电气股份有限公司 一种磁控型故障限流器
CN202663104U (zh) * 2012-05-18 2013-01-09 广东电网公司电力科学研究院 短路电流限流装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
新型磁控开关型故障限流器拓扑及试验研究;潘艳霞等;《电网技术》;20080831;第32卷(第15期);第16-19页 *
磁饱和式和变压器式可控并联电抗器;田铭兴等;《高电压技术》;20030731;第29卷(第7期);第26-27页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102664393A (zh) 2012-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102723704B (zh) 一种磁开关式短路电流故障检测方法及用于该方法的装置
CN105826063B (zh) 三相配电变压器无触点有载自动正反调压分接开关装置
CN105470911B (zh) 一种直流限流器
CN103138171B (zh) 一种电力电子变电站
CN202663104U (zh) 短路电流限流装置
CN102684179B (zh) 一种混合型短路故障限流器
CN101741076B (zh) 一种基于ybco高温超导带材的短路故障限流器
CN202840498U (zh) 新型磁屏蔽空心变压器耦合桥式固态限流器
CN101557096A (zh) 变压器无励磁涌流空载合闸控制器
CN201331555Y (zh) 高压变频器功率单元输入缺相检测器
CN102820646A (zh) 一种柔性直流输电系统电网故障穿越控制装置及方法
CN102664393B (zh) 短路电流限流装置
CN101447667A (zh) 一种高压变频器功率单元输入缺相检测器
CN108539872A (zh) 一种基于输电线路负荷电流的取电系统
CN105140889A (zh) 变频器过流保护电路
CN104810793A (zh) 一种变压器中性点直流隔直装置
CN103633632A (zh) 一种饱和桥式短路故障限流器
CN103825261A (zh) 一种抑制电路短路故障的电流控制系统
WO2012092698A1 (zh) 一种三相电流限制装置及方法
CN204597457U (zh) 变压器中性点直流隔直装置
CN201130853Y (zh) 故障电流限制器
CN110868076B (zh) 一种用于船舶区域配电的dc-dc斩波装置
CN107404110A (zh) 一种非隔离储能三相离网逆变供电系统
CN203933147U (zh) 一种切换主备电源的箱式变电站
CN203674688U (zh) 统一电能质量控制器的保护系统

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