CN201142562Y - 具有可调阻抗的短路故障限流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有可调阻抗的短路故障限流器,由旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成;旁路电感并联在桥路交流端;可控开关T1和电阻R并联组成可控电阻,和直流电感L1串联后,接在桥路的直流侧。本实用新型应用于交流电压供电系统,使得整流桥路和直流电抗器L1既能限制短路故障初期的短路电流上升率,也能限制短路故障发生后短路电流的稳态值,能够减小旁路电感L2、L3、L4的电流定额,降低整个限流器的成本,而且,通过调节自关断开关管T1驱动信号的频率和占空比,还可以调整限流器在短路限流期间所提供的阻性含量,提高电力系统的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型是一种应用于交流电压供电系统,对短路故障电流及其上升率进行限制的装置,属于交流柔性输电技术的技术领域。
背景技术
随着电力系统规模和容量的不断扩大,短路电流的水平快速增加,当短路电流水平超过断路器的断开容量时,短路故障可能造成主要电力设备如变压器、高压开关设备、电力电缆等的严重损坏,引起系统不稳定,甚至造成系统的瘫痪。短路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,将短路电流限制在允许的水平,以保护电力设备,已经成为柔性交流输电系统的关键元件之一。
附图1中的虚线部分为一种具有单个自关断器件的桥式短路限流器,图中,L1为直流电感,L2为旁路电感,D1-D4等组成了一个不控整流桥,T1为自关断开关器件,D5为续流二极管。在系统正常的情况下,控制T1导通,完成L1充磁之后,在稳态情况下,忽略D1-D5、T1及L1的功率损耗,限流器两端无压降。当短路故障发生后,经过T1和L1的电流会快速上升,当该电流大于某一设定值之后,控制关断T1,L1电流经过D5续流,桥路和L1退出系统,短路电流受到L2的限制。
由于桥路和直流电感只在短路故障初期,限制短路电流上升速度,在短路故障被检测到之后,退出系统,不参与限制稳态短路电流,因而利用率较低。另外,有研究表明,如果限流器中含有阻性元件,则可以吸收短路故障引起的暂态分量,阻尼振荡,有利于电力系统的稳定。为此,提出一种具有可调阻抗的桥式短路故障限流器,不但提供可调的阻性限流成分,提高电力系统的可靠性,而且保证桥路和L1能够同L2一起承担稳态的短路电流,提高桥路和L1的利用率,减小旁路电感L2的电流应力,降低限流器成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷,在可控开关两端并联电阻,在短路故障发生后,以一定频率和占空比的方波信号来控制开关管,进而控制可调阻抗的等效阻值,不但使桥路和L1参与限制短路电流的稳态值,从而提高桥路和L1的利用率,减小旁路电感L2、L3、L4的电流定额,降低整个限流器的成本,还能够为系统提供可以调节的电阻负载特性,提高系统稳定性。
本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器,由旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成;旁路电感并联在桥路交流端;可控开关T1和电阻R并联组成可控电阻,和直流电感L1串联后,接在桥路的直流侧。在电力系统正常的情况下,控制T1处于常通状态,电阻R被短路,由于电感L1承受直流电压,其两端电压接近于零,并联电感两端电压也接近零,限流器呈现零阻抗状态。在短路故障发生并被检测到之后,立即用一定频率和占空比的方波信号去控制开关管T1,T1和R组成的可调阻抗和直流电感L1串联后,和桥路一起呈现出一个等效阻感负载,与旁路电感并联后,串入交流供电系统,以限制短路电流的稳态值。由于桥路和直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成的等效阻感负载承担了稳态短路电流的一部分,因而可以减小旁路电感的电流定额,从而降低限流器成本。
本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器,包括旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R;其中,整流桥中二极管D1、D2的公共阴极、自关断开关管T1的集电极(或漏极)、电阻R的一端接在一起;自关断开关管T1的发射极(或源极)、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端接在一起;直流电抗器L1的另一端与整流桥中二极管D3、D4的公共阳极接在一起;旁路电抗器L2的一端和二极管D 3的阴极、二极管D1的阳极接在一起,为限流器的一个出线端子;旁路电抗器L2的另一端和二极管D4的阴极、二极管D2的阳极接在一起,为限流器的另一个出线端子。使用时,该限流器通过两个出线端子串联接在电源和负载之间。
该限流器还可以采用下述结构,用于三相不接地系统。本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器,由二极管D1~D6组成的二极管整流桥、自关断开关管T1、电阻R、直流电抗器L1、旁路电抗器L2~L4等构成;其中,二极管D1、D2、D3的阴极、自关断开关管T1的集电极(或漏极)和电阻R的一端接在一起;自关断开关管T1的发射极(或源极)、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端接在一起;D4、D5、D6的阳极和直流电抗器L1的另一端接在一起;旁路电抗器L2的一端、二极管D1的阳极、二极管D4的阴极接在一起,构成限流器a相的出线端子;旁路电抗器L3的一端、二极管D2的阳极、二极管D5的阴极接在一起,构成限流器b相的出线端子;旁路电抗器L4的一端、二极管D3的阳极、二极管D6的阴极接在一起,构成限流器c相的出线端子;旁路电抗器L2、L3、L4的另一端接在一起。使用时,限流器的a、b、c相出线端子分别和三相电源的a、b、c相的参考端接在一起,构成正常运行情况下三相电源的等效中性点。
电抗器L1可以为超导型的,也可以为常规型的。根据经济性要求,L2、L3、L4最好采用常规型的电感。
本实用新型应用于交流电压供电系统,使得整流桥路和直流电抗器L1既能限制短路故障初期的短路电流上升率,也能限制短路故障发生后短路电流的稳态值,能够减小旁路电感L2、L3、L4的电流定额,降低整个限流器的成本,而且,通过调节自关断开关管T1驱动信号的频率和占空比,还可以调整限流器在短路限流期间所提供的阻性含量,提高电力系统的稳定性。
附图说明
图1为现有技术的限流器电路图;
图2为本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器的主电路原理图(单相结构);
图3为本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器的主电路原理图(用于不接地系统的三相结构);
具体实施方式
以下参照附图和实施例对本本实用新型作进一步详细说明。
实施例1、如图2所示,由旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成。旁路电感并联在桥路交流端;可控开关T1和电阻R并联组成可控电阻,和直流电感L1串联后,接在桥路的直流侧。在电力系统正常的情况下,控制T1处于常通状态,电阻R被短路,由于电感L1承受直流电压,其两端电压接近于零,并联电感两端电压也接近零,限流器呈现零阻抗状态。在短路故障发生并被检测到之后,立即用一定频率和占空比的方波信号去控制开关管T1,T1和R组成的可调阻抗和直流电感L1串联后,和桥路一起呈现出一个等效阻感负载,与旁路电感并联后,串入交流供电系统,以限制短路电流的稳态值。由于桥路和直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成的等效阻感负载承担了稳态短路电流的一部分,因而可以减小旁路电感的电流定额,从而降低限流器成本。采用一定频率和占空比的信号控制开关管T1,可以改变等效的电阻值,从而实现短路限流时的可调阻抗。
实施例2、如图3所示,用于三相不接地系统。本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器,由二极管D1~D6组成的二极管整流桥、自关断开关管T1、电阻R、直流电抗器L1、旁路电抗器L2~L4等构成。其中,二极管D1、D2、D3的阴极、自关断开关管T1的集电极(或漏极)和电阻R的一端接在一起;自关断开关管T1的发射极(或源极)、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端接在一起;D4、D5、D6的阳极和直流电抗器L1的另一端接在一起;旁路电抗器L2的一端、二极管D1的阳极、二极管D4的阴极接在一起,构成限流器a相的出线端子;旁路电抗器L 3的一端、二极管D2的阳极、二极管D5的阴极接在一起,构成限流器b相的出线端子;旁路电抗器L4的一端、二极管D3的阳极、二极管D6的阴极接在一起,构成限流器c相的出线端子;旁路电抗器L2、L3、L4的另一端接在一起。使用时,限流器的a、b、c相出线端子分别和三相电源的a、b、c相的参考端接在一起,构成正常运行情况下三相电源的等效中性点。通过改变T1管控制信号的频率和占空比,可以调节短路故障下的限流阻抗的大小。
Claims (2)
1、一种具有可调阻抗的短路故障限流器,由旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成;其特征是:整流桥中二极管D1、D2的公共阴极、自关断开关管T1的集电极或漏极、电阻R的一端接在一起;自关断开关管T1的发射极或源极、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端接在一起;直流电抗器L1的另一端与整流桥中二极管D3、D4的公共阳极接在一起;旁路电抗器L2的一端和二极管D3的阴极、二极管D1的阳极接在一起,为限流器的一个出线端子;旁路电抗器L2的另一端和二极管D4的阴极、二极管D2的阳极接在一起,为限流器的另一个出线端子。
2、一种具有可调阻抗的短路故障限流器,由二极管D1~D6组成的二极管整流桥、自关断开关管T1、电阻R、直流电抗器L1、旁路电抗器L2~L4等构成;其特征在于:二极管D1、D2、D3的阴极、自关断开关管T1的集电极或漏极和电阻R的一端接在一起;自关断开关管T1的发射极或源极、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端接在一起;D4、D5、D6的阳极和直流电抗器L1的另一端接在一起;旁路电抗器L2的一端、二极管D1的阳极、二极管D4的阴极接在一起,构成限流器a相的出线端子;旁路电抗器L 3的一端、二极管D2的阳极、二极管D5的阴极接在一起,构成限流器b相的出线端子;旁路电抗器L4的一端、二极管D3的阳极、二极管D6的阴极接在一起,构成限流器c相的出线端子;旁路电抗器L2、L3、L4的另一端接在一起。
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