CN201142562Y

CN201142562Y - 具有可调阻抗的短路故障限流器

Info

Publication number: CN201142562Y
Application number: CNU2007201309874U
Authority: CN
Inventors: 费万民; 张艳莉; 都小利
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing Normal University
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2017-12-14

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

具有可调阻抗的短路故障限流器

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

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。