CN201887453U - 故障限流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用液体蒸发冷却MOV（MetalOxideVoltageLimiter，金属氧化物限压器）和快速合闸开关的串联谐振型故障限流器，它包括限压器MOV，限压器MOV与电抗器L串联，在限压器MOV两端还并联电容器C和快速合闸开关K。应用于高压电网中，既能实现电力系统短路故障限流自动投切，又能保证短路故障时短路电流对限流器本体设备的损害程度减至最小，提高故障限流器的运行可靠性，有利于电力系统的安全稳定运行。它包括限压器MOV，限压器MOV与电抗器L串联，在限压器MOV两端还并联电容器C和快速合闸开关K。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采用液体蒸发冷却MOV（Metal Oxide Voltage Limiter，金属氧化物限压器）和快速合闸开关的串联谐振型故障限流器，属于电力系统中短路故障电流限制研究领域。
背景技术
随着电力系统输送容量的不断扩大，电网短路电流水平也不断增大，限制短路电流已成为现代电网发展中一个不可回避的重大技术和经济问题。而基于氧化锌避雷器的串联谐振型故障限流器，不仅可把短路电流限制到较低水平，而且具有运行可靠性高、无需外加控制而实现自动投切、价格低廉和技术经济性能好等明显优点，可望在高压电网中首先获得实用。
氧化锌避雷器作为串联谐振型故障限流器的关键部件，当系统发生故障时，数倍于负载电流的短路电流将流过串联在线路中的电容器，随故障电流的增加，电容器上的电压迅速增大。为避免电容器过电压损坏，通常在电容上并联氧化锌避雷器，其高速动作可将电容器短路，将电容器两端电压限制在避雷器的残压水平，同时把电抗器串入系统实现限流，并有效抑制短路电流的首峰值。系统故障期间，由于氧化锌避雷器的非线性电阻特性，使得故障电流主要从避雷器上流过，它必须在相当时间内(如80 ms)承受限制后的系统短路电流, 需要吸收巨大的短路能量，导致自身发热温度升高。避雷器所能承受的短路能量注入和温度是有一定限度的，当超过该限度时，可能导致避雷器爆炸，影响到故障限流器的运行安全。因此故障限流器对避雷器的暂态吸能能力要求极高, 而通常变电设备用金属氧化物避雷器可吸收的能量有限，为解决避雷器吸收能量过大的问题, 必须将大量的避雷器并联使用。在多支路避雷器并联的情况下，微小的电压差异将会导致严重的电流分配不平均，从而导致能量分配的严重不均衡，控制每柱电流分布成为避雷器组件结构设计的关键问题。依靠大量避雷器多柱并联的方法来解决能耗问题，这在技术和经济上都有很大困难。
实用新型内容
本实用新型针对基于氧化锌避雷器的串联谐振型故障限流器存在的缺陷，设计一种采用液体蒸发冷却MOV（Metal Oxide Voltage Limiter，金属氧化物限压器）和快速合闸开关的串联谐振型故障限流器，应用于高压电网中，既能实现电力系统短路故障限流自动投切，又能保证短路故障时短路电流对限流器本体设备的损害程度减至最小，提高故障限流器的运行可靠性，有利于电力系统的安全稳定运行。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种故障限流器，它包括限压器MOV，限压器MOV与电抗器L串联，在限压器MOV两端还并联电容器C和快速合闸开关K。
所述快速合闸开关K的合闸动作时间<20ms。
本实用新型采用液体蒸发冷却MOV（Metal Oxide Voltage Limiter，金属氧化物限压器）和快速合闸开关的串联谐振型故障限流器，由电容器C和串联电抗器L、限压器MOV、快速合闸开关K组成。MOV作为串联谐振型故障限流器的关键部件，当系统发生短路故障时，并联在电容两端的MOV快速动作使电容器C短路，打破串联谐振条件，把电抗器L串入系统实现限流，有效抑制短路电流的首峰值。MOV同时作为电容器的过电压保护，使电容器电压限制在MOV残压水平。快速合闸开关K作为MOV短时热耐受能力的后备保护。
本实用新型的有益效果是：
MOV（Metal Oxide Voltage Limiter，金属氧化物限压器）作为电容器的过电压保护，它引入液体介质蒸发冷却技术，具备液体蒸发冷却功能，克服现有的高能氧化锌避雷器可吸收的能量有限，必须大量并联使用的缺点，可提高故障限流器的经济性、可靠性。快速合闸开关K作为MOV短时热耐受能力的后备保护，其合闸动作时间<20ms，其快速合闸可释放MOV吸收的短路容量，大大减轻MOV限压器的负担，延长MOV使用寿命，提高故障限流器的经济性、可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的实施电路图。
图2是不安装故障限流器，流过母线断路器的电流波形。
图3是安装故障限流器，流过母线断路器的电流波形。
图4是快速合闸开关合闸动作时间为40ms时，MOV吸能曲线。
图5是快速合闸开关合闸动作时间为20ms时，MOV吸能曲线。
具体实施方式
图1中，它由电容器C和串联电抗器L、限压器MOV、快速合闸开关K组成。发生系统短路故障时，MOV快速动作使电容器C短路，打破串联谐振条件，将电抗器L串入线路实现故障限流。MOV同时作为电容器的过电压保护，快速合闸开关K作为MOV短时热耐受能力的后备保护。
快速合闸开关K，其额定电压为12kV，额定电流为630A，额定短路关合电流峰值为50kA，采用双稳态永磁操动机构，其合闸操作满行程时间控制在20ms以内。电容器C采用串补用电容器组，额定电容量为3900uF。串联电抗器L采用空心限流电抗器，额定电感值为2.4mL。限压器MOV（Metal Oxide Voltage Limiter，金属氧化物限压器）采用液体介质蒸发冷却技术，其过电压保护水平为2.5p.u，最大能量吸收能力为4.5MJ。
上述结构的本实用新型的采用液体蒸发冷却MOV（Metal Oxide Voltage Limiter，金属氧化物限压器）和快速合闸开关的串联谐振型故障限流器，被试用证明限流效果良好，工作稳定、安全可靠，完全达到设计要求。
安装采用液体蒸发冷却MOV（Metal Oxide Voltage Limiter，金属氧化物限压器）和快速合闸开关的串联谐振型故障限流器限流效果对比：
如图2所示：高压电网线路中未安装故障限流器，系统发生短路故障时，流过母线断路器的电流高达24.87kA（有效值）。随着电网运行方式及负荷容量的增大，可能会出现预期最大短路电流超过断路器额定短路开断电流，负荷线路断路器无法开断短路故障的问题，需要在母线中安装故障限流器。
如图3所示，在高压电网线路中安装故障限流器，系统发生短路故障时，流过母线断路器的电流为7.19kA（有效值）。实验结果表明：正常情况下，故障限流器对于电网的正常运行没有任何影响。在短路故障的情况下，故障限流器能够有效限制短路电流，保证断路器顺利开断短路故障。
快速合闸开关K合闸动作时间的长短对MOV吸能大小影响的对比：
如图4所示：快速合闸开关K合闸动作时间为40ms时，短路故障期间MOV需要吸收的能量为1874.5kJ。
如图5所示，快速合闸开关K合闸动作时间为20ms时，短路故障期间MOV需要吸收的能量为829.3kJ。实验结果表明：快速合闸开关K作为MOV短时热耐受能力的后备保护，其合闸动作时间<20ms，其快速合闸可释放MOV吸收的短路容量，大大减轻MOV限压器的负担，延长MOV使用寿命，提高故障限流器的经济性、可靠性。
Claims (2)
1.一种故障限流器，其特征是，它包括限压器MOV，限压器MOV与电抗器L串联，在限压器MOV两端还并联电容器C和快速合闸开关K。
2.如权利要求1所述的故障限流器，其特征是，所述快速合闸开关K的合闸动作时间<20ms。
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|---|---|---|---|---|
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| CN103117538A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-22 | 中国科学院电工研究所 | 一种基于绝缘体-金属相变电阻的谐振型限流器 |
| WO2014108010A1 (zh) * | 2013-01-09 | 2014-07-17 | 中国科学院电工研究所 | 一种基于组合式快速合闸开关的故障电流限制器 |
| CN103997026A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-20 | 张健 | 电网短路故障限流用瞬变型电阻抗器 |
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