CN108092250A - 一种故障限流设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种故障限流设备，故障限流设备包含串联变压器、至少一个快速开关以及至少一个电抗器。串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接一个电抗器或者一个电抗器组，每个电抗器与一个快速开关并联连接。本发明还提出了一种故障限流设备的控制方法，在线路运行时，合闸与电抗器并联的快速开关，在线路发生故障时，迅速断开快速开关将电抗器接入回路，对线路电流进行限制。本发明设备通过间接的投入限流模块有效的限制系统的短路电流，且快速开关的开断电流小，限流支路的电压等级低，提高了限流设备的可靠性。

Description

一种故障限流设备及控制方法

技术领域

本发明涉及一种故障限流设备及其控制方法。

背景技术

随着电力系统容量和规模的扩大，电力系统短路故障电流的水平也不断提高，短路故障对电力系统及与其相连的电气设备的破坏性也越来越大。故障限流器在检测到短路故障发生后，通过快速改变故障线路的阻抗参数，将短路电流限制在低水平，以保护电力设备，满足已有断路器在不超过其遮断能力的前提下切断短路故障。

目前已公开的故障限流器有谐振式故障限流器、固态故障限流器和超导故障限流器等，均是直接在线路上安装限流设备，在系统正常运行时将限流的设备旁路退出，在系统故障时将限流设备投入。目前需要在故障时限流的交流系统基本上是高电压系统，限流设备直接安装在高电压系统的某条线路上时，限流设备所承受的故障电流较大，限流设备相应的分断开关或器件在分断时电流也较大，影响了设备的可靠性，需要一种更安全、可靠的故障限流设备。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种可靠性高、且适用于工程应用的故障限流设备，并提供相应的控制方法。

本发明的解决方案是：

提供一种故障限流设备，

所述故障限流设备包含串联变压器、至少一个快速开关以及至少一个电抗器；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接至少一个电抗器；所述电抗器与所述至少一个快速开关并联连接；

所述电抗器的数量大于等于二时，所述电抗器串联连接。

进一步地，所述快速开关为机械开关或者由电力电子设备构成的开关。

进一步地，所述的电抗器并联电容，组合形成阻抗单元；所述阻抗单元与所述快速开关并联连接。

进一步地，所述串联变压器接入线路侧绕组的两端连接至少一个旁路设备。

进一步地，所述旁路设备为机械旁路开关或者由电力电子设备构成的旁路开关。

进一步地，所述串联变压器接入线路侧绕组的其中一端通过断路器与所述旁路设备的一端连接，另一端通过隔离刀闸与所述旁路设备连接；或者，所述串联变压器接入线路侧绕组的两端分别通过断路器与所述旁路设备的两端连接。

进一步地，所述串联变压器的至少一侧绕组的两端并联至少一个过电压保护设备。

进一步地，所述过电压保护设备包括避雷器和火花间隙。

本发明还提供一种故障限流设备，所述故障限流设备包含一个串联变压器、N个快速开关和N个电抗器，N为自然数，且N大于1；所述N个电抗器分别与所述N个快速开关并联连接，每个电抗器与一个快速开关并联连接，构成一个限流模块，一共构成N个限流模块；

所述N个限流模块依次串联连接构成限流模块组；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接所述限流模块组。

进一步地，所述故障限流设备还包括N个电容，所述N个电抗器分别与所述N个电容并联连接，每个电抗器与一个电容并联，构成一个阻抗单元，一共构成N个阻抗单元；所述N个阻抗单元分别与所述N个快速开关并联连接，每个阻抗单元与一个快速开关并联连接，构成一个限流模块，一共构成N个限流模块。

本发明提供一种故障限流设备的控制方法，所述故障限流设备包含一个串联变压器、一个快速开关以及一个电抗器；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接所述电抗器；所述快速开关与所述电抗器并联连接；

所述控制方法为，交流系统正常运行时，与电抗器并联的快速开关保持闭合状态，当判断出线路或线路近端发生严重故障后，断开与电抗器并联的快速开关。

进一步地，所述判断出线路或线路近端发生严重故障具体指，检测到流过所述故障限流设备接入线路的电流值大于预设电流阈值，且持续时间大于预设时间。

本发明还提供一种故障限流设备的控制方法，所述故障限流设备包含一个串联变压器、N个快速开关和N个电抗器，N为自然数，且N大于1；所述N个电抗器分别与所述N个快速开关并联连接，每个电抗器与一个快速开关并联连接，构成一个限流模块，一共构成N个限流模块；

所述N个限流模块依次串联连接构成限流模块组；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接所述限流模块组；其特征在于：

所述控制方法为，交流系统正常运行时，与电抗器并联的快速开关保持闭合状态，当交流系统发生故障后，按照指定规则断开所述N个限流模块里的所述快速开关。

进一步地，所述指定规则为，设置m个预设电流阈值和m个预设时间，当检测到流过所述故障限流设备接入线路的电流值大于第m个预设电流阈值、且持续时间大于第m个预设时间，则断开所述N个限流模块里的m个限流模块的快速开关，m为自然数，m小于等于N。

采用上述方案后，本发明可以避免故障限流设备安装在高电压等级系统所承受的高电压和大电流，提高了故障限流设备的可靠性和经济性；当采用多个限流模块串联时，可根据系统故障的严重程度进行不同等级的限流，且当部分限流模块故障后，不影响其它的故障模块运行，进一步提高了故障限流设备的利用率和可靠性；此外，还可以在稳态运行时，仅投入部分限流模块，调节系统的潮流，其经济效益更加明显。

附图说明

图1是本发明第一个实施例的故障限流设备；

图2是本发明第二个实施例的故障限流设备；

图3是本发明第三个实施例的故障限流设备；

图4是本发明第四个实施例的故障限流设备；

图5是本发明第五个实施例的故障限流设备；

其中：1-串联变压器，2-快速开关，3-电抗器，4-旁路设备，5-电容，6-过电压保护设备，7-限流模块，8-限流模块组，9-阻抗单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明提出一种故障限流设备，其一个较优的实施例如图1所示。所述故障限流设备包含一个串联变压器1、一个快速开关2以及一个电抗器3；串联变压器1一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接一个电抗器3；电抗器3与快速开关2并联连接；快速开关2为机械开关或者由电力电子设备构成的开关。

相应的控制方法为：当交流系统正常运行时，与电抗器并联的快速开关保持闭合状态；当线路或线路近端发生严重故障，检测到流过所述故障限流设备接入线路的电流大于预设电流阈值、且持续时间大于预设时间,断开与电抗器并联的快速开关。

本发明提出的一种故障限流设备的第二个较优实施例如图2所示，串联变压器1接入线路的绕组的两端连接一个旁路设备4；旁路设备4为机械旁路开关或者由电力电子设备构成的旁路开关，旁路设备4主要用于将故障限流设备退出运行。串联变压器2接入线路侧绕组的其中一端通过断路器与旁路设备4的一端连接，另一端通过隔离刀闸与所述旁路设备4连接；或者，串联变压器1接入线路侧绕组的两端分别通过断路器与所述旁路设备4的两端连接；在故障限流设备故障或者检修时，通过断开所述的断路器将故障限流设备隔离。通常，断路器两端会配有隔离刀闸和接地刀闸。

本发明提出的一种故障限流设备的第三个较优实施例如图3所示，电抗器3并联一个电容5，组合形成一个阻抗单元后再与所述快速开关2并联连接。

在串联变压器1接入线路侧绕组的两端并联至少一个过电压保护设备6，所述的过电压保护设备6包括避雷器和火花间隙；或者，过电压保护设备6并联在串联变压器1连接电抗器侧绕组的两端；或者，串联变压器1两侧绕组都并联过电压保护设备6。

本发明提出的一种故障限流设备的第四个较优实施例如图4所示。故障限流设备包含一个串联变压器1、N个快速开关2和N个电抗器3，N为自然数，且N大于1；所述N个电抗器3分别与所述N个快速开关2并联连接，每个电抗器3与一个快速开关2并联连接，构成一个限流模块7，一共构成N个限流模块7；N个限流模块7依次串联连接构成限流模块组8；串联变压器1一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接上述限流模块组8；串联变压器1接入线路侧绕组的两端连接一个旁路设备4，旁路设备4主要用于将故障限流设备退出运行。

或者，如图5所示的第五个实施例，故障限流设备还包括N个电容5，N个电抗器3分别与所述N个电容5并联连接，每个电抗器3与一个电容5并联，构成一个阻抗单元9，一共构成N个阻抗单元9；所述N个阻抗单元9分别与所述N个快速开关2并联连接，每个阻抗单元9与一个快速开关2并联连接，构成一个限流模块7，一共构成N个限流模块7；

实施例4和实施例5相应的控制方法为：设置m个预设电流阈值，当检测到流过所述故障限流设备接入线路的电流大于第m个预设电流阈值、且持续时间大于第m个预设时间，则断开所述N个限流模块7里的m个限流模块7的快速开关2，m为自然数，m小于等于N。

需要说明的是,本发明中的各元件，如电抗器、电容、开关等，大多是指等效元件；也就是说，电路结构中的等效元件既可以是单个的元件，也可以是多个同样的元件级联(串联、并联等)而成。对于本发明实施例中的任何等效元件，能够实现同样功能的任何等效电路应当都涵盖在本发明实施例的保护范围之内。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的专利要求保护范围之内。

Claims (14)

1.一种故障限流设备，其特征在于：

所述故障限流设备包含串联变压器、至少一个快速开关以及至少一个电抗器；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接至少一个电抗器；所述电抗器与所述至少一个快速开关并联连接；

所述电抗器的数量大于等于二时，所述电抗器串联连接。

2.如权利要求1所述的一种故障限流设备，其特征在于：所述快速开关为机械开关或者由电力电子设备构成的开关。

3.如权利要求1所述的一种故障限流设备，其特征在于：

所述的电抗器并联电容，组合形成阻抗单元；所述阻抗单元与所述快速开关并联连接。

4.如权利要求1所述的一种故障限流设备，其特征在于：

所述串联变压器接入线路侧绕组的两端连接至少一个旁路设备。

5.如权利要求4所述的一种故障限流设备，其特征在于：

所述旁路设备为机械旁路开关或者由电力电子设备构成的旁路开关。

6.如权利要求4所述的一种故障限流设备，其特征在于：所述串联变压器接入线路侧绕组的其中一端通过断路器与所述旁路设备的一端连接，另一端通过隔离刀闸与所述旁路设备连接；或者，所述串联变压器接入线路侧绕组的两端分别通过断路器与所述旁路设备的两端连接。

7.如权利要求1所述的一种故障限流设备，其特征在于：所述串联变压器的至少一侧绕组的两端并联至少一个过电压保护设备。

8.如权利要求7所述的一种故障限流设备，其特征在于：所述过电压保护设备包括避雷器和火花间隙。

9.一种故障限流设备，其特征在于：

所述故障限流设备包含一个串联变压器、N个快速开关和N个电抗器，N为自然数，且N大于1；所述N个电抗器分别与所述N个快速开关并联连接，每个电抗器与一个快速开关并联连接，构成一个限流模块，一共构成N个限流模块；

所述N个限流模块依次串联连接构成限流模块组；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接所述限流模块组。

10.如权利要求9所述的一种故障限流设备，其特征在于：所述故障限流设备还包括N个电容，所述N个电抗器分别与所述N个电容并联连接，每个电抗器与一个电容并联，构成一个阻抗单元，一共构成N个阻抗单元；所述N个阻抗单元分别与所述N个快速开关并联连接，每个阻抗单元与一个快速开关并联连接，构成一个限流模块，一共构成N个限流模块。

11.一种故障限流设备的控制方法，

所述故障限流设备包含一个串联变压器、一个快速开关以及一个电抗器；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接所述电抗器；所述快速开关与所述电抗器并联连接；其特征在于：

所述控制方法为，交流系统正常运行时，与电抗器并联的快速开关保持闭合状态，当判断出线路或线路近端发生严重故障后，断开与电抗器并联的快速开关。

12.如权利要求11所述的一种故障限流设备的控制方法，其特征在于：所述判断出线路或线路近端发生严重故障具体指，检测到流过所述故障限流设备接入线路的电流值大于预设电流阈值，且持续时间大于预设时间。

13.一种故障限流设备的控制方法，

所述故障限流设备包含一个串联变压器、N个快速开关和N个电抗器，N为自然数，且N大于1；所述N个电抗器分别与所述N个快速开关并联连接，每个电抗器与一个快速开关并联连接，构成一个限流模块，一共构成N个限流模块；

所述N个限流模块依次串联连接构成限流模块组；所述串联变压器一侧绕组的两端串联接入线路，另一侧绕组两端连接所述限流模块组；其特征在于：

所述控制方法为，交流系统正常运行时，与电抗器并联的快速开关保持闭合状态，当交流系统发生故障后，按照指定规则断开所述N个限流模块里的所述快速开关。

14.如权利要求13所述的一种故障限流设备的控制方法，其特征在于：所述指定规则为，设置m个预设电流阈值和m个预设时间，当检测到流过所述故障限流设备接入线路的电流值大于第m个预设电流阈值、且持续时间大于第m个预设时间，则断开所述N个限流模块里的m个限流模块的快速开关，m为自然数，m小于等于N。