CN203632229U - 一种短路故障限流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种短路故障限流器，将限流电阻与含磁芯的电抗器串联，再与一个快速断路器并联，最后在其上并联一个避雷器而组成。与现有的含直流系统的饱和铁芯短路故障限流器相比，本实用新型涉及的限流器结构简单，避免了直流系统和超导直流线圈的使用，从而提高了限流器的可靠性，降低了制造成本。此外，该限流器还实现了电抗与电阻的共同限流，可限制故障电流的峰值和稳态值，提高了限流能力，有利于提高电网电能质量及系统的稳定性和安全性。
Description
技术领域
本实用新型属于短路电流限制技术领域，涉及一种短路故障限流器。
背景技术
随着国民经济的快速发展，电力系统容量和规模不断扩大，各级电网中的短路电流水平也随之增大，短路故障对电力系统及电力设备具有非常大的潜在威胁。此外，人们对电能质量、供电的安全性与可靠性也提出了更高的要求。然而，目前世界上短路电流主要依靠断路器的全额开断，致使电力系统容量的增长受到了断路器水平的限制。同时，断路器研发费用昂贵，周期长，因此采取更为有效的替代或辅助措施是非常必要的。
目前国内外电力系统中限制短路电流的主要措施包括：采用高阻抗变压器等增大系统与配电设备之间的阻抗，通过分割母线、分割系统等改变系统运行方式，以及采用短路故障限流器来降低故障短路电流等。其中，短路故障限流器结构更简单，对系统影响更小，成本也相对较小，因而更具有应用前景。
短路故障限流器可有效降低故障电流的上升率与幅值，进而降低系统对断路器等设备的要求，是一种非常有潜力的辅助方案。现有的短路故障限流器多为固态限流器、超导饱和铁芯故障限流器等。固态限流器多采用电力电子器件来控制，电力电子器件的通流能力有限，需要采用多个器件并联的方式，同时在动作的同步性上也有要求，导致限流器成本升高，可靠性受到影响。超导饱和铁芯故障限流器需要额外的直流系统为超导直流线圈供电，以使正常工作时铁芯处于深度饱和状态，致使限流器制造成本增加，体积增大，可靠性降低。
实用新型内容
本实用新型解决的问题在于提供一种短路故障限流器，不需要直流系统和超导直流线圈，同时将电抗器与限流电阻有机结合，可以有效限制故障电流的上升率和峰值，该限流器结构简单、体积小、成本低。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种短路故障限流器，包括三个并联的支路，其中第一支路设有快速断路器，第二支路设有相串联的限流电阻和含磁芯的电抗器，第三支路设有避雷器。
在正常工作时，电流流过快速断路器所在的支路；而当短路故障发生时，快速断路器快速打开，迅速将故障电流转移至限流电阻与含磁芯的电抗器串联的支路来限制短路电流。
当短路故障发生时，快速断路器在5ms以内将故障短路电流转移。
当短路故障发生时，利用含磁芯的电抗器和限流电阻的串联结构来限制短路电流，从而限制故障电流的上升率和峰值，限制故障电流的稳态值。
所述的避雷器限制电力系统的过电压，防止过电压对短路故障限流器产生的损坏。
通常情况下，避雷器呈高阻态，当其端电压达到避雷器的启动电压时迅速呈现低阻态，限制过电压幅值；当其端电压达到正常后，避雷器又迅速恢复至高阻态，保证电力系统正常工作。
所述的避雷器为压敏电阻。
所述的含磁芯的电抗器，其磁芯根据电力系统中故障短路电流的限流要求选择不同的材料或结构，从而使含磁芯的电抗器值随电流变化呈现非线性变化。
所述的限流电阻的阻值根据系统中故障短路电流的限流要来选择。
根据电力系统限流要求，所述的限流电阻的阻值可取0，即去掉限流电阻。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型提供的短路故障限流器，采用电抗和电阻共同限流的方式，不但可以限制故障电流的上升率和峰值，而且可以限制故障电流的稳态值，其中电抗器可限制故障电流的上升率和峰值，电阻器可限制故障电流的稳态值。提高了限流器的限流能力。
本实用新型提供的短路故障限流器，不需要直流系统和超导直流线圈，从而结构简单、体积小、制造成本低，不需要直流系统和超导直流线圈，同时将电抗器与限流电阻有机结合，从而可以有效限制故障电流的上升率和峰值，提高了限流器的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本实用新型的带限流电阻R的磁效应短路故障限流器电路原理示意图；
图2为本实用新型的不带限流电阻R的磁效应短路故障限流器电路原理示意图；
图3为不含限流器时的短路电流仿真结果；
图4为电路中增加不带限流电阻R的磁效应短路故障限流器的短路电流仿真结果；
图5为电路中增加带限流电阻R的磁效应短路故障限流器的短路电流仿真结果。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
如图1所示，一种短路故障限流器，包括三个并联的支路，其中第一支路设有快速断路器，第二支路设有相串联的限流电阻和含磁芯的电抗器，第三支路设有避雷器。
具体的，短路故障限流器由含磁芯的电抗器L、避雷器、限流电阻R和快速断路器CB组成，将限流电阻R与含磁芯的电抗器L串联，再与快速断路器CB并联，最后再与一个避雷器并联。
快速断路器CB，一般要求在5ms以内将故障短路电流转移，并且具有一定的短路电流开断能力，从而保证在正常工作时，电流流过快速断路器CB，当短路故障发生时，快速断路器CB能够快速打开，同时将故障电流转移至限流电阻R与电抗器L串联的支路，利用含磁芯的电抗器L和限流电阻R的串联结构来限制短路电流。因而可以限制故障电流的上升率和峰值，也可限制故障电流的稳态值。
而并联的避雷器用于限制系统过电压，防止过电压对设备等产生的损坏，避雷器可采用氧化锌等压敏电阻。一般情况下，避雷器呈高阻态，当其端电压达到避雷器的启动电压时迅速呈现低阻态，限制过电压幅值；电压值正常后，避雷器又迅速恢复至高阻态，以保证系统正常工作。
此外，含磁芯的电抗器L，所含的磁芯可根据系统中故障短路电流的限流要求选择不同的材料或结构，从而使电抗器值随电流变化呈现非线性变化，实现不同的限流效果。
如图2所示，根据系统的具体情况与限流要求，可调整与含磁芯的电抗器L串联的限流电阻R值，甚至可以将电阻R值设置为0或者去掉限流电阻R，以降低成本。
图3～5分别为不含限流器、含不带限流电阻R的限流器、含带限流电阻R的限流器的电路短路电流仿真结果。图3所示不含限流器时，短路电流幅值为57.5A，电流平均上升率为11504A/s；图4所示含不带限流电阻R的限流器时，短路电流幅值为29.7A，电流平均上升率为5944A/s；图5所示含带限流电阻R的限流器时，短路电流幅值为17.9A，电流平均上升率为3586A/s。可以看出本实用新型的短路故障限流器能够快速、大幅限制短路电流的上升率和幅值，限流电阻R对电流幅值的作用也非常明显。
如上所述，在本实用新型的磁效应短路故障限流器中，避免了使用现有的饱和铁芯故障限流器中的直流系统和超导直流线圈，同时实现了限流电阻与非线性电抗器的共同限流，限流效果好，可靠性高，结构简单，体积小，制造成本低。
Claims (2)
1.一种短路故障限流器，其特征在于，包括三个并联的支路，其中第一支路设有快速断路器，第二支路设有相串联的限流电阻和含磁芯的电抗器，第三支路设有避雷器。
2.如权利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于，所述的避雷器为压敏电阻。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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2013
- 2013-07-29 CN CN201320456348.2U patent/CN203632229U/zh not_active Expired - Fee Related
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