CN2657256Y - 一种短路故障限流器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种短路故障限流器,包括桥式限流电路、直流限流电抗器、交流旁路电感,在交流旁路电感线路上串联有反向并联的晶闸管,共同组成交流旁路单元。通过利用反向并联的晶闸管与交流电感串联所组成的交流旁路单元替代交流旁路电感,同时将限流电路中二极管替换为可控的晶闸管,短路故障发生时桥式限流电路采用逆变控制方式。相比现有专利中带旁路电感的故障限流器,本实用新型的短路故障限流器在发挥限流作用时,不会产生高频振荡及过电压,限流效果好。同时交流旁路电感在系统正常运行时,不会产生损耗,系统运行效率高、成本低;交流旁路电感具有体积小、重量轻、成本低等优点。

Description

一种短路故障限流器
技术领域
本实用新型是一种用于限制电网短路电流的故障限流器,涉及一种具有交流旁路电感的短路故障限流器。
背景技术
短路故障是电网中危害最严重的故障类型之一,严重的短路故障会导致整个电网瘫痪,给社会经济和生活造成巨大损失。为了将短路故障的危害降到最低,电网中一般采用电路故障限流器进行保护,现有技术中比较有代表性的是故障限流器是带有旁路电感的故障限流器,专利号为ZL02112334.9,但该专利技术存在以下四个方面不足:(1)限流电路采用单相桥式结构的限流器,在短路故障发生时,只能采用封锁晶闸管控制、驱动信号的控制方式,无法实现逆变控制方式;对于限流电路采用三相桥式不接地、接地结构的故障限流器,其中一个限流方式同样是封锁晶闸管控制、驱动信号,上述两种控制方式,从短路故障发生到封锁晶闸管控制、驱动信号的时间内,直流限流电抗器的电流有一个非常快的增加过程,而线路电流为流过直流电抗器与交流旁路电感电流之和,因此此时关断流过直流电抗器电流通路,从效果而言,其实与经典GTO限流器限流方式相同,都会造成系统高频振荡及过电压。(2)限流效果差,体现在两个方面。一是当短路故障发生时,变压器在短路故障发生的第一个周波内,短路电流达到峰值,而带旁路电感的故障限流器,在短路故障发生的最初一个周波左右时间内,交流旁路电感与直流限流电抗器并联,因此等效串联限流阻抗大幅度降低,势必造成限流效果受到比较大的影响。二是由于交流旁路电感是否串入电网线路无法控制,因此对于永久性短路故障,根本无法实现系统软重合闸,此时短路电流依然很大,上述两方面的因素导致该方案实际限流效果较差。(3)根据目前电网继电保护装置动作时间的现状,对于交流旁路电感而言,在其发挥限流作用的零点几秒时间内,交流旁路电感尚未达到稳定运行状态,相比通过控制立即使交流旁路电感进入稳定运行状态而言,目前所采用的交流旁路电感具有体积庞大、重量大、成本高等缺点。(4)在系统正常运行时,由于旁路电感流过一定的电流,因此旁路电感存在比较大的铁损和铜损,系统效率下降,同时系统运行成本则大幅度增加了。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对目前带旁路电感的故障限流器存在的上述四方面问题,提供一种限流效果好、不会造成系统高频振荡及过电压,系统运行效率高、成本低的短路故障限流器。
解决本实用新型的技术问题所采用的技术方案是该短路故障限流器,包括桥式限流电路、直流限流电抗器、交流旁路电感,在交流旁路电感线路上串联有反向并联的晶闸管,共同组成交流旁路单元。
本实用新型的故障限流器在发挥限流作用时,不会产生高频振荡及过电压,限流效果好。同时交流旁路电感在系统正常运行时,不会产生损耗,系统运行效率高、成本低;交流旁路电感具有体积小、重量轻、成本低等优点。
附图说明
以下结合实施例附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图1为本实用新型的单相故障限流器图图2为本实用新型的由三个单相故障限流器组成的三相故障限流器图图3为本实用新型有耦合变压器具有磁通补偿功能的单相故障限流器图图4为本实用新型有三个耦合变压器具有磁通补偿功能的单相故障限流器组成的三相故障限流器图图5为本实用新型的三相不接地故障限流器图图6为本实用新型的三相接地故障限流器图图7为本实用新型有耦合变压器具有磁通补偿功能的三相不接地故障限流器图图8为本实用新型有耦合变压器具有磁通补偿功能的三相接地故障限流器图图9为现有专利中单相故障限流器,其交流旁路电感在短路故障发生时,流过的电流波形图图10为本实用新型的单相故障限流器,在与图9中交流旁路电感具有相同的电路参数情况下,其交流旁路电感在短路故障发生时,流过的电流波形图图中:T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17、T18、T19、T20、T21、T22、T23、T24、T25、T26、T27、T28、T29、T30、T31、T32----晶闸管VS、Va、Vb、VC----交流电源  Lbyp-----旁路电感  TR1、TR2、TR3-----耦合变压器  R-----负载1-----由晶闸管和直流电抗器组成的桥式限流电路单元  2-----直流限流电抗器  3-----由反并联的晶闸管和交流电感组成的交流旁路单元  4-----耦合变压器  5-----可控电流源  6-----电网线路电流检测单元具体实施方式图1、图2中,在单相桥式故障限流器和由三个单相桥式故障限流器组成的三相故障限流器中,交流旁路单元(3)与桥式限流电路单元(1)并联。
图5中,在三相不接地故障限流器中,三个交流旁路单元(3)的一端,分别与三相交流电源连接桥式限流电路单元(1)的一端相连,另一端则连接在一起。
图6中,在三相接地故障限流器中,三个交流旁路单元(3)的一端,分别与三相交流电源连接桥式限流电路单元(1)的一端相连,另一端连接到一起后与地相连。
图3中,在有耦合变压器具有磁通补偿功能的单相故障限流器中,交流旁路单元(3)与耦合变压器(4)的原边绕组并联,耦合变压器的(4)一个副边绕组与桥式限流电路单元(1)的两端并联,另一个副边绕组与可控电流源(5)串联。
图4、图7、图8中,在有耦合变压器(4)具有磁通补偿功能的三相故障限流器中,交流旁路单元(3)与耦合变压器(4)每一相的原边绕组并联;在有三个耦合变压器(4)具有磁通补偿功能的单相故障限流器组成的三相故障限流器中,耦合变压器每一相的一个副边绕组与桥式限流电路单元(1)的两端并联,另一个副边绕组与可控电流源(5)串联;在有耦合变压器(4)具有磁通补偿功能的三相接地、不接地故障限流器中,耦合变压器每一相的一个副边绕组的一端分别与三相交流电源连接桥式限流电路单元(1)的一端相连,另一端连与一起,另一个副边绕组与可控电流源(5)串联。
图9为专利ZL02112334.9中交流旁路电感在短路故障发生时,流过的电流波形图。由于交流旁路电感不可控,同时由于在其发挥限流作用的零点几秒内,流过其电流尚处在载态,因此一方面电流瞬时值比较大,而且存在明显的偏磁现象,为了使铁心不出现饱和,必须大幅度增加铁心的截面积;另一方面,电流有效值同样比较大,考虑到重合闸于永久性短路故障时,流过同样电流,因此从热稳定性的角度出发,交流旁路电感绕组导线截面积同样必须大幅度增加。综合上述两个因素,交流旁路电感的体积、重量、成本均大幅度增加。
图10为采用本实用新型后交流旁路电感在短路故障发生时,流过的电流波形图。当电网线路电流检测单元(6)检测到短路故障时,由于交流旁路电感完全可以控制,通过控制可以使交流旁路电感非常迅速地进入稳定运行状态,因此电流不会出现偏磁,电流瞬时值与有效值都比较小。而且对于永久性重合闸,交流旁路电感不会再有电流通过,因此本实用新型的交流旁路电感具有体积小、重量轻、成本低的优点。
本实用新型提出了下列改进措施:(1)单相桥式结构的限流电路中功率器件全部采用晶闸管,同时在电网短路故障发生时,限流电路全部采用逆变控制方式;(2)反向并联的晶闸管与交流旁路电感串联后,替代现有专利中的交流旁路电感。
采用上述改进措施后,本实用新型的故障限流器具有以下优点:(1)短路故障限流器发挥限流作用时,不会使系统产生高频振荡和过电压。(2)由于交流旁路电感何时串入线路是完全可控的,在短路故障发生的第一个周波内及对永久性短路故障,交流旁路电感并不串入线路,短路电流的峰值大幅度下降,同时系统软重合闸也可以容易实现,因此限流效果大幅度提高,(3)系统正常运行时,封锁与交流旁路电感串联的晶闸管控制、驱动信号,因此交流旁路电感无电流通过,其运行成本完全消失,系统运行效率提高。(4)通过控制使交流旁路电感在短路故障发生时,立即进入稳定运行状态,从而使交流旁路电感体积、重量、成本大幅度下降。

Claims (9)

1.一种短路故障限流器,包括桥式限流电路、直流限流电抗器、交流旁路电感,其特征在于在交流旁路电感线路上串联有反向并联的晶闸管,共同组成交流旁路单元。
2.根据权利要求1所述的短路故障限流器,其特征在于在单相桥式故障限流器和由三个单相桥式故障限流器组成的三相故障限流器中,交流旁路单元与桥式限流电路单元并联。
3.根据权利要求1所述的短路故障限流器,其特征在于在三相不接地故障限流器中,三个交流旁路单元的一端,分别与三相交流电源连接桥式限流电路单元的一端相连,另一端则连接在一起。
4.根据权利要求1所述的短路故障限流器,其特征在于在三相接地故障限流器中,三个交流旁路单元的一端,分别与三相交流电源连接桥式限流电路单元的一端相连,另一端连接到一起后与地相连。
5.根据权利要求1所述的短路故障限流器,其特征在于在有耦合变压器具有磁通补偿功能的单相故障限流器中,交流旁路单元与耦合变压器的原边绕组并联。
6.根据权利要求5所述的短路故障限流器,其特征在于在有耦合变压器具有磁通补偿功能的单相故障限流器中,耦合变压器的一个副边绕组与桥式限流电路单元的两端并联,另一个副边绕组与可控电流源串联。
7.根据权利要求1所述的短路故障限流器,其特征在于在有耦合变压器具有磁通补偿功能的三相故障限流器中,交流旁路单元与耦合变压器每一相的原边绕组并联。
8.根据权利要求7所述的短路故障限流器,其特征在于在有三个耦合变压器具有磁通补偿功能的单相故障限流器组成的三相故障限流器中,每一相的耦合变压器的一个副边绕组与桥式限流电路单元的两端并联,另一个副边绕组与可控电流源串联。
9.根据权利要求7所述的短路故障限流器,其特征在于在有耦合变压器具有磁通补偿功能的三相接地、不接地故障限流器中,耦合变压器每一相的一个副边绕组的一端分别与三相交流电源连接桥式限流电路单元的一端相连,另一端连与一起,另一个副边绕组与可控电流源串联。
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