CN205863909U - 一种220kV母线限流电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的220kV母线限流电路，包括：第一段母线单元；第二段母线单元；第一母线分段断路器；第一限流单元，其与第一母线分段断路器串联后连接于第一段母线单元和第二段母线单元之间；第一限流单元包括：第一电抗器和第一电容器，第一电抗器与第一电容器并联连接后与第一母线分段断路器串联。在分段母线单元之间串联的限流单元在母线正常运行时不改变潮流分布，而在母线出现故障时，增大了母线短路故障时系统的短路阻抗，降低了短路电流，可以有效的限制短路电流，且不会造成系统可靠性的显著下降。

Description

一种220kV母线限流电路

技术领域

本实用新型涉及电力系统领域，具体涉及一种220kV母线限流电路。

背景技术

随着电力系统规模的日益扩大，区域电网互联，短路电流水平也随之上升，短路故障对电力系统及其设备的破坏也越来越严重，直接影响了电网的安全稳定运行。部分220kV变电站的母线短路电流水平已经接近或者超过断路器的开断容量，如不采取措施将会导致电网事故，因此需要采取措施限制母线短路电流水平。

传统的电力系统中限制母线短路电流的主要措施有：电网分层分区运行、变电站母线分段运行、变压器中性点小电抗接地以及采用高阻抗变压器和发电机等。但是，上述方法都有一定的局限性，如：电网分段分区运行和变电站母线分段运行会降低系统的安全性和可靠性；变压器中性点小电抗接地主要用于限制单相短路电流，普适性差；采用高阻抗变压器和发电机则会增加无功损耗和电压降落。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的限制母线短路电流的措施会造成系统可靠性下降的缺陷，从而提供一种220kV母线限流电路。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种220kV母线限流电路，包括：

第一段母线单元；

第二段母线单元；

第一母线分段断路器；

第一限流单元，其与所述第一母线分段断路器串联后连接于所述第一段母线单元和所述第二段母线单元之间；其中，所述第一限流单元包括：第一电抗器和第一电容器，所述第一电抗器与所述第一电容器并联连接后与所述第一母线分段断路器串联。

优选地，所述的220kV母线限流电路第三段母线单元；

第二母线分段断路器；

第二限流单元，其与所述第二母线分段断路器串联后连接于所述第一段母线单元和所述第三段母线单元之间；其中，所述第二限流单元包括：第二电抗器和第二电容器，所述第二电抗器与所述第二电容器并联连接后与所述第二母线分段断路器串联。

优选地，所述的220kV母线限流电路还包括：

第三母线分段断路器；

第三限流单元，其与所述第三母线分段断路器串联后连接于所述第二段母线单元和所述第三段母线单元之间；其中，所述第三限流单元包括：第三电抗器和第三电容器，所述第三电抗器与所述第三电容器并联连接后与所述第三母线分段断路器串联。

优选地，所述第一段母线单元包括：220kVⅠ段母线、第一220kV进线断路器，第一进线隔离开关，其中，所述第一220kV进线断路器的一端和所述第一进线隔离开关的一端连接，所述第一进线隔离开关的另一端和所述220kVⅠ段母线连接；

所述第二段母线单元包括：220kVⅡ段母线、第二220kV进线断路器，第二进线隔离开关，其中，所述第二220kV进线断路器的一端和所述第二进线隔离开关的一端连接，所述第二进线隔离开关的另一端和所述220kVⅡ段母线连接。

优选地，所述第一电抗器的电抗值可调和/或所述第一电容器的电容值可调。

优选地，所述第一电容器的电容值的范围为：0.02μF≤C≤1μF。

优选地，所述第一电抗器的电抗值为14Ω。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的220kV母线限流电路，在分段母线单元之间串联限流单元，该限流单元包括并联连接的电抗器和电容器。该限流单元在母线正常运行时不改变潮流分布，而在母线出现故障时，增大了母线短路故障时系统的短路阻抗，降低了短路电流，可以有效的限制短路电流，且不会造成系统可靠性的显著下降。

2.本实用新型提供的220kV母线限流电路，第一电容器的电容值的范围为：0.02μF≤C≤1μF，其满足了降低进线断路器瞬态恢复过电压的功效，且节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中220kV母线限流电路的一个具体示例的电路示意图；

图2为本实用新型实施例1中220kV变电站母线发生接地短路故障时的等效原理图；

附图标记：1-第一段母线单元，2-第二段母线单元，3-第一限流单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施提供一种220kV母线限流电路，可以包括：

第一段母线单元1，其中，第一段母线单元1可以包括：220kVⅠ段母线、第一220kV进线断路器CB1，第一进线隔离开关QS1，其中，第一220kV进线断路器CB1的一端和第一进线隔离开关QS1的一端连接，第一进线隔离开关QS1的另一端和220kVⅠ段母线连接；

第二段母线单元2，其中，第二段母线单元2可以包括：220kVⅡ段母线、第二220kV进线断路器CB2，第二进线隔离开关QS2，其中，第二220kV进线断路器CB2的一端和第二进线隔离开关QS2的一端连接，第二进线隔离开关QS2的另一端和220kVⅡ段母线连接。

第一母线分段断路器D₁；

第一限流单元3，其与第一母线分段断路器D₁串联后连接于第一段母线单元1和所述第二段母线单元2之间；其中，第一限流单元3包括：第一电抗器L和第一电容器C，第一电抗器L与第一电容器C并联连接后与第一母线分段断路器D₁串联。在具体使用中，第一电抗器L的电抗值可调和/或第一电容器C的电容值可调，如此设置，便于适合不同的需求。

第一限流单元中的第一电抗器L的作用为：限制系统的短路电流，它的本质是通过增加系统联系阻抗，降低电网的紧密程度，从而减小变电站母线的短路电流。电容器C的作用为：第一，限制断路器瞬态恢复过电压(限流单元中电抗器的接入造成母线上的断路器瞬态恢复过电压的陡度超过《中华人民共和国标准.GB1984-2003.交流高压断路器》中规定的5.0kV/μs)。第二，限制串联电抗器与电容器两端的操作过电压水平。它的本质是降低母线侧对地电压的振荡频率，从而降低断路器瞬态恢复过电压和操作过电压。

优选地，第一电抗器L在系统中可以等效为电感，其参数为：L＝44.56mH，X＝14Ω；第一电容器C的电容值的范围为：0.02μF≤C≤1μF，X＝1.25*10⁷Ω～1*10⁸Ω，等效为开路。因此，通过安装限流单元增大了母线短路故障时系统的短路阻抗，降低了短路电流，达到限制母线短路电流的目的；而在母线正常运行时不改变潮流分布。

图2示出了220kV变电站母线发生接地短路故障时的等效原理图，下面结合图2说明限流单元中电容器容值选择原理：

以220kV母线Ⅰ段发生接地故障为例，可利用图2分析母线串联限流单元对断路器瞬态恢复过电压的影响。如图2所示，R_s1、L_s1为母线Ⅰ段的系统等效阻抗，R_s2、L_s2为母线Ⅱ段的系统等效阻抗，C_s1为母线Ⅰ段的系统等效电容，C_s2为母线Ⅱ段的系统等效电容，C_d1为母线Ⅰ段的对地杂散电容，C_d2为母线Ⅱ段的对地杂散电容，L为串联电抗器，C为电容器。CB2为母线Ⅱ段的断路器，CB1为Ⅰ母线段的断路器，1为CB2左侧的电压测量点，2为CB2右侧的电压测量点。

当母线Ⅰ段及其附近发生故障后，与母线Ⅱ段相连的第二220kV进线断路器CB₂分闸，第一电抗器L与C_d2,第一电容器C形成二阶振荡回路，电压测量点1处振荡回路的振荡频率为：电压测量点2处的振荡频率为：

断路器CB2的瞬态恢复过电压即为电压测量点1处和电压测量点2处电压之差。将瞬态恢复过电压的振荡频率降低到4kHz以下时，即可将断路器CB2的瞬态恢复过电压的陡度降低到5kV/μs以下(满足《中华人民共和国标准.GB1984-2003.交流高压断路器》的要求)。一般电容器C的容值选为大于0.02μF时可满足条件，具体数值需要统计220kV变电站的系统等效阻抗、系统等效电容、对地杂散电容，并计算得出，考虑到实际并联电容器的生产条件及经济效益，一般建议电容值不超过1μF。

同理，当母线其他各处发生短路故障时可按此方法进行分析。

在上述方案的基础上，本实施例提供的220kV母线限流电路，还可以包括：第三段母线单元；第二母线分段断路器；第二限流单元，其与第二母线分段断路器串联后连接于第一段母线单元和第三段母线单元之间；其中，第二限流单元包括：第二电抗器和第二电容器，第二电抗器与第二电容器并联连接后与所述第二母线分段断路器串联。

在上述方案的基础上，本实施例提供的220kV母线限流电路，还可以包括：第三母线分段断路器；第三限流单元，其与第三母线分段断路器串联后连接于第二段母线单元和第三段母线单元之间；其中，第三限流单元包括：第三电抗器和第三电容器，第三电抗器与第三电容器并联连接后与第三母线分段断路器串联。

综上所述，一般可以选择在任意两段母线之间均设置限流单元，每个限流单元的结构可以是相同的，即由电抗器和电容器并联形成，电抗器和电容器的参数选择根据上述的方法即可；每个母线单元的结构也可以是相同的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种220kV母线限流电路，其特征在于，包括：

第一段母线单元；

第二段母线单元；

第一母线分段断路器(D₁)；

第一限流单元，其与所述第一母线分段断路器(D₁)串联后连接于所述第一段母线单元和所述第二段母线单元之间；其中，所述第一限流单元包括：第一电抗器(L)和第一电容器(C)，所述第一电抗器(L)与所述第一电容器(C)并联连接后与所述第一母线分段断路器(D₁)串联。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：

第三段母线单元；

第二母线分段断路器；

第二限流单元，其与所述第二母线分段断路器串联后连接于所述第一段母线单元和所述第三段母线单元之间；其中，所述第二限流单元包括：第二电抗器和第二电容器，所述第二电抗器与所述第二电容器并联连接后与所述第二母线分段断路器串联。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括：

第三母线分段断路器；

第三限流单元，其与所述第三母线分段断路器串联后连接于所述第二段母线单元和所述第三段母线单元之间；其中，所述第三限流单元包括：第三电抗器和第三电容器，所述第三电抗器与所述第三电容器并联连接后与所述第三母线分段断路器串联。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一段母线单元包括：220kVⅠ段母线、第一220kV进线断路器(CB1)，第一进线隔离开关(QS1)，其中，所述第一220kV进线断路器(CB1)的一端和所述第一进线隔离开关(QS1)的一端连接，所述第一进线隔离开关(QS1)的另一端和所述220kVⅠ段母线连接；

所述第二段母线单元包括：220kVⅡ段母线、第二220kV进线断路器(CB2)，第二进线隔离开关(QS2)，其中，所述第二220kV进线断路器(CB2)的一端和所述第二进线隔离开关(QS2)的一端连接，所述第二进线隔离开关(QS2)的另一端和所述220kVⅡ段母线连接。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电抗器(L)的电抗值可调和/或所述第一电容器(C)的电容值可调。

6.根据权利要求1或5所述的电路，其特征在于，所述第一电容器(C)的电容值的范围为：0.02μF≤C≤1μF。

7.根据权利要求1或5所述的电路，其特征在于，所述第一电抗器(L)的电抗值为14Ω。