CN201656456U - 超高压电网短路电流限制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种超高压电网短路电流限制装置，包括串联连接的电抗器和电容器组，其中所述电容器组两端并联有快速旁路开关回路，所述快速旁路开关回路包括并联连接的火花间隙，晶闸管阀和旁路断路器。本实用新型提出的超高压电网短路电流限制装置，用于超高压电网中在发生短路故障后限制短路电流的上升率和幅值，使其小于断路器的遮断能力，从而改善断路器切除故障的工况，减少断路器维修并延长其使用寿命；限制流过电气设备的短路电流幅值，减少灾难性故障发生的可能性。

Description

超高压电网短路电流限制装置

技术领域

本实用新型涉及超高压输变电技术和电力电子技术，且特别涉及一种超高压电网短路电流限制装置。

背景技术

随着电力系统容量的不断增大，电网之间的电气联系日趋紧密，电网的短路电流水平也迅速提高，部分超高压电网中短路电流已接近或超过断路器的开断容量，迫切需要限制电网的短路电流水平。目前的限制短路电流的方法和装置包括：

1)发展高一级电网，将下一级电网分片或将母线分列、分段运行。缺点在于会降低供电可靠性，需要系统运行调度方式的改变。

2)采用高阻抗变压器限制其低压侧的短路电流。缺点在于投资较大、工期较长。

3)更换断路器进行增容改造。缺点在于投资大、工作量大、改造工程复杂。

4)在线路端或母线间装设串联电抗器，增大短路的阻抗。请参考图1所示的串联电抗在系统中的两种连接方式。缺点在于增大了电能传输损耗，有时会降低系统的稳定性，并需对现有线路的距离保护方案进行修改。

5)配电网采用的可控串联电抗器，主要是串联谐振型。请参考图2所示的串联谐振型限流器，系统正常工作时，L、C处于串联谐振状态(阻抗Z＝0)。短路故障时，导通控制器快速导通，短接C，LC电路脱离谐振状态，电抗器L起到限制短路电流的作用。采用ZnO作为过电压保护器件。缺点在于不满足超高压电网的高可靠性和检修维护的要求。

实用新型内容

本实用新型提出一种超高压电网短路电流限制装置，用于超高压电网中在发生短路故障后限制短路电流的上升率和幅值，使其小于断路器的遮断能力，从而改善断路器切除故障的工况，减少断路器维修并延长其使用寿命；限制流过电气设备的短路电流幅值，减少灾难性故障发生的可能性。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种超高压电网短路电流限制装置，包括串联连接的电抗器和电容器组，其中所述电容器组两端并联有快速旁路开关回路，所述快速旁路开关回路包括并联连接的火花间隙，晶闸管阀和旁路断路器。

进一步的，所述快速旁路开关回路与阻尼回路串联之后再并联于所述电容器组两端。

进一步的，所述电容器组两端并联有避雷器。

进一步的，所述电抗器前端和所述电容器组后端分别串联有带地刀的隔离刀闸。

进一步的，该装置两端并联有旁路刀闸。

进一步的，所述电容器组和所述火花间隙，晶闸管阀设置于绝缘平台上。

本实用新型提出的超高压电网短路电流限制装置，具有以下优点：

1)在系统未发生短路时，阻抗为零，不改变潮流的分布，不增加输电的损耗；

2)在系统发生短路后，呈现高阻抗，将短路电流限制在要求值以下；

3)在短路故障成功处理后，可恢复阻抗为零的正常状态，不需更换器件；

4)在需要对成套装置进行检修时，可从系统分离，不影响输电；

5)在检修和维护中，各设备可靠接地，保证人员安全。

附图说明

图1所示为串联电抗在系统中的两种连接方式示意图。

图2所示为串联谐振型限流器结构示意图。

图3所示为超高压电网短路电流限制成套装置原理图。

图4所示为超高压电网短路电流限制成套装置结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图说明如下。

本实用新型提出一种超高压电网短路电流限制装置，用于超高压电网中在发生短路故障后限制短路电流的上升率和幅值，使其小于断路器的遮断能力，从而改善断路器切除故障的工况，减少断路器维修并延长其使用寿命；限制流过电气设备的短路电流幅值，减少灾难性故障发生的可能性。

请参考图3，图3所示为超高压电网短路电流限制成套装置原理图。短路电流限制成套装置主要由电抗器L、电容器C及快速旁路开关K(可采用如晶闸管、火花间隙、快速机械开关等类型的开关或其组合)组成，电抗器L的工频感抗与电容器C的容抗大小相同，正常工作条件下，开关K处于打开状态(晶闸管处于阻断状态)，电容C和电感L处于工频串联谐振状态，总的阻抗几乎为零，当检测到故障后，开关K迅速闭合(晶闸管快速导通)，电容被旁路，相当于在线路中接入电感L从而起到限流作用。

再请参考图4，图4所示为超高压电网短路电流限制成套装置结构示意图。本实用新型提出一种超高压电网短路电流限制装置，包括串联连接的电抗器和电容器组，其中所述电容器组两端并联有快速旁路开关回路，所述快速旁路开关回路包括并联连接的火花间隙，晶闸管阀和旁路断路器。

进一步的，所述快速旁路开关回路与阻尼回路串联之后再并联于所述电容器组两端，所述电容器组两端并联有避雷器，所述电抗器前端和所述电容器组后端分别串联有带地刀的隔离刀闸，该超高压电网短路电流限制装置两端并联有旁路刀闸，所述电容器组和所述火花间隙，晶闸管阀设置于绝缘平台上。

本实用新型的主要组件及功能如下：(1)限流电抗器，在短路期间起到限流作用；(2)电容器组，在正常工作条件下补偿短路限流器感抗；系统短路期间电容器组退出。(3)晶闸管阀，这是旁路电容器的主要手段。当发生短路故障后应快速导通，旁路电容器组，使得电抗器起到限流作用。(4)可控火花间隙，是电容器组的过电压保护装置。短路故障下，如果晶闸管导通失败电容器组电压迅速上升到危及电容器安全的水平，则火花间隙应能够迅速动作。(5)旁路机械开关，在发生短路故障后30ms内将电容器可靠短接，也为电容器组投入、退出操作提供手段。(6)MOV，是电容器组过电压保护的必要措施。(7)阻尼回路，限制并阻尼放电电流，确保电容器组、晶闸管阀、火花间隙、旁路断路器的安全运行。(8)旁路刀闸及带地刀的隔离刀闸，为系统操作及检修提供手段。在正常工作条件下，旁路闸刀分闸，隔离闸刀合闸，接地闸刀分闸，电抗器和电容器串入系统中；当检修时，旁路闸刀合闸，隔离闸刀分闸，接地闸刀合闸，电抗器和电容器从系统中切除并接地。(9)短路故障检测诊断及触发控制系统，根据电流的变化判断短路故障并触发各部分配合动作，通常承担成套装置各部分状态的监测功能。

与背景技术中提到的已有技术相比，本发明具有如下的改进：

1)快速旁路开关由晶闸管阀、火花间隙、旁路断路器共同组成，短路时由监控系统同时向三者发出导通指令，晶闸管阀和火花间隙先导通(数毫秒内)，旁路断路器最后导通(数十毫秒内)，提供了快速可靠的关合功能，具有承受瞬时和短时大电流的能力；

2)在电容器两端并联了金属氧化物非线性电阻器(MOV)，保护电容器在通过短路电流时不会产生过高的过电压；

3)在快速旁路开关的回路中串入阻尼回路，限制在旁路中通过快速旁路开关的电流(该电流包括系统短路电流和电容器组的放电电流)，改善快速旁路开关的工作条件，延长寿命；

4)电容器组采用桥形接线，并在中点监测不平衡电流，可灵敏反应电容器组各元件的损坏情况。正常时各桥臂上的电容量相等，不平衡电流很小；当某个桥臂上的电容元件损坏后，桥臂电容的平衡被破坏，不平衡电流显著增加。

对于长距离输电的线路，在参数选配中可设计为电容量大于电感量，使整套装置呈现容性，提供串联补偿的功能，减少长线路的电感对电能输送的限制；晶闸管阀可以用任何可快速导通的电力电子器件，包括GTO、IGBT、IGCT等；串联电抗器可与小容量的电容器并联，以限制线路开关切断短路电流时断口两端的暂态恢复电压幅值及其上升率；对于断路器旁路操作的快速性和可靠性要求不高的场合，可以根据需要使用晶闸管阀、火花间隙和旁路开关的一个或组合。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (6)

1.一种超高压电网短路电流限制装置，其特征在于，包括串联连接的电抗器和电容器组，其中所述电容器组两端并联有快速旁路开关回路，所述快速旁路开关回路包括并联连接的火花间隙，晶闸管阀和旁路断路器。

2.根据权利要求1所述的超高压电网短路电流限制装置，其特征在于，所述快速旁路开关回路与阻尼回路串联之后再并联于所述电容器组两端。

3.根据权利要求1所述的超高压电网短路电流限制装置，其特征在于，所述电容器组两端并联有避雷器。

4.根据权利要求1所述的超高压电网短路电流限制装置，其特征在于，所述电抗器前端和所述电容器组后端分别串联有带地刀的隔离刀闸。

5.根据权利要求1所述的超高压电网短路电流限制装置，其特征在于，该装置两端并联有旁路刀闸。

6.根据权利要求1所述的超高压电网短路电流限制装置，其特征在于，所述电容器组和所述火花间隙，晶闸管阀设置于绝缘平台上。

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