一種短路故障限流器的製作方法

2023-10-18 07:59:34

專利名稱：一種短路故障限流器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用於限制電網短路電流的故障限流器，涉及一種具有交流旁路電感的短路故障限流器。
背景技術：
短路故障是電網中危害最嚴重的故障類型之一，嚴重的短路故障會導致整個電網癱瘓，給社會經濟和生活造成巨大損失。為了將短路故障的危害降到最低，電網中一般採用電路故障限流器進行保護，現有技術中比較有代表性的是故障限流器是帶有旁路電感的故障限流器，專利號為ZL02112334.9，但該專利技術存在以下四個方面不足(1)限流電路採用單相橋式結構的限流器，在短路故障發生時，只能採用封鎖晶閘管控制、驅動信號的控制方式，無法實現逆變控制方式；對於限流電路採用三相橋式不接地、接地結構的故障限流器，其中一個限流方式同樣是封鎖晶閘管控制、驅動信號，上述兩種控制方式，從短路故障發生到封鎖晶閘管控制、驅動信號的時間內，直流限流電抗器的電流有一個非常快的增加過程，而線路電流為流過直流電抗器與交流旁路電感電流之和，因此此時關斷流過直流電抗器電流通路，從效果而言，其實與經典GTO限流器限流方式相同，都會造成系統高頻振蕩及過電壓。(2)限流效果差，體現在兩個方面。一是當短路故障發生時，變壓器在短路故障發生的第一個周波內，短路電流達到峰值，而帶旁路電感的故障限流器，在短路故障發生的最初一個周波左右時間內，交流旁路電感與直流限流電抗器並聯，因此等效串聯限流阻抗大幅度降低，勢必造成限流效果受到比較大的影響。二是由於交流旁路電感是否串入電網線路無法控制，因此對於永久性短路故障，根本無法實現系統軟重合閘，此時短路電流依然很大，上述兩方面的因素導致該方案實際限流效果較差。(3)根據目前電網繼電保護裝置動作時間的現狀，對於交流旁路電感而言，在其發揮限流作用的零點幾秒時間內，交流旁路電感尚未達到穩定運行狀態，相比通過控制立即使交流旁路電感進入穩定運行狀態而言，目前所採用的交流旁路電感具有體積龐大、重量大、成本高等缺點。(4)在系統正常運行時，由於旁路電感流過一定的電流，因此旁路電感存在比較大的鐵損和銅損，系統效率下降，同時系統運行成本則大幅度增加了。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對目前帶旁路電感的故障限流器存在的上述四方面問題，提供一種限流效果好、不會造成系統高頻振蕩及過電壓，系統運行效率高、成本低的短路故障限流器。
解決本實用新型的技術問題所採用的技術方案是該短路故障限流器，包括橋式限流電路、直流限流電抗器、交流旁路電感，在交流旁路電感線路上串聯有反向並聯的晶閘管，共同組成交流旁路單元。
本實用新型的故障限流器在發揮限流作用時，不會產生高頻振蕩及過電壓，限流效果好。同時交流旁路電感在系統正常運行時，不會產生損耗，系統運行效率高、成本低；交流旁路電感具有體積小、重量輕、成本低等優點。


以下結合實施例附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的單相故障限流器圖圖2為本實用新型的由三個單相故障限流器組成的三相故障限流器圖圖3為本實用新型有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器圖圖4為本實用新型有三個耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器組成的三相故障限流器圖圖5為本實用新型的三相不接地故障限流器圖圖6為本實用新型的三相接地故障限流器圖圖7為本實用新型有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相不接地故障限流器圖圖8為本實用新型有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相接地故障限流器圖圖9為現有專利中單相故障限流器，其交流旁路電感在短路故障發生時，流過的電流波形圖圖10為本實用新型的單相故障限流器，在與圖9中交流旁路電感具有相同的電路參數情況下，其交流旁路電感在短路故障發生時，流過的電流波形圖圖中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----晶閘管VS、Va、Vb、VC----交流電源 Lbyp-----旁路電感 TR1、TR2、TR3-----耦合變壓器 R-----負載1-----由晶閘管和直流電抗器組成的橋式限流電路單元 2-----直流限流電抗器 3-----由反並聯的晶閘管和交流電感組成的交流旁路單元 4-----耦合變壓器 5-----可控電流源 6-----電網線路電流檢測單元具體實施方式
圖1、圖2中，在單相橋式故障限流器和由三個單相橋式故障限流器組成的三相故障限流器中，交流旁路單元(3)與橋式限流電路單元(1)並聯。
圖5中，在三相不接地故障限流器中，三個交流旁路單元(3)的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元(1)的一端相連，另一端則連接在一起。
圖6中，在三相接地故障限流器中，三個交流旁路單元(3)的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元(1)的一端相連，另一端連接到一起後與地相連。
圖3中，在有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器中，交流旁路單元(3)與耦合變壓器(4)的原邊繞組並聯，耦合變壓器的(4)一個副邊繞組與橋式限流電路單元(1)的兩端並聯，另一個副邊繞組與可控電流源(5)串聯。
圖4、圖7、圖8中，在有耦合變壓器(4)具有磁通補償功能的三相故障限流器中，交流旁路單元(3)與耦合變壓器(4)每一相的原邊繞組並聯；在有三個耦合變壓器(4)具有磁通補償功能的單相故障限流器組成的三相故障限流器中，耦合變壓器每一相的一個副邊繞組與橋式限流電路單元(1)的兩端並聯，另一個副邊繞組與可控電流源(5)串聯；在有耦合變壓器(4)具有磁通補償功能的三相接地、不接地故障限流器中，耦合變壓器每一相的一個副邊繞組的一端分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元(1)的一端相連，另一端連與一起，另一個副邊繞組與可控電流源(5)串聯。
圖9為專利ZL02112334.9中交流旁路電感在短路故障發生時，流過的電流波形圖。由於交流旁路電感不可控，同時由於在其發揮限流作用的零點幾秒內，流過其電流尚處在載態，因此一方面電流瞬時值比較大，而且存在明顯的偏磁現象，為了使鐵心不出現飽和，必須大幅度增加鐵心的截面積；另一方面，電流有效值同樣比較大，考慮到重合閘於永久性短路故障時，流過同樣電流，因此從熱穩定性的角度出發，交流旁路電感繞組導線截面積同樣必須大幅度增加。綜合上述兩個因素，交流旁路電感的體積、重量、成本均大幅度增加。
圖10為採用本實用新型後交流旁路電感在短路故障發生時，流過的電流波形圖。當電網線路電流檢測單元(6)檢測到短路故障時，由於交流旁路電感完全可以控制，通過控制可以使交流旁路電感非常迅速地進入穩定運行狀態，因此電流不會出現偏磁，電流瞬時值與有效值都比較小。而且對於永久性重合閘，交流旁路電感不會再有電流通過，因此本實用新型的交流旁路電感具有體積小、重量輕、成本低的優點。
本實用新型提出了下列改進措施(1)單相橋式結構的限流電路中功率器件全部採用晶閘管，同時在電網短路故障發生時，限流電路全部採用逆變控制方式；(2)反向並聯的晶閘管與交流旁路電感串聯後，替代現有專利中的交流旁路電感。
採用上述改進措施後，本實用新型的故障限流器具有以下優點(1)短路故障限流器發揮限流作用時，不會使系統產生高頻振蕩和過電壓。(2)由於交流旁路電感何時串入線路是完全可控的，在短路故障發生的第一個周波內及對永久性短路故障，交流旁路電感並不串入線路，短路電流的峰值大幅度下降，同時系統軟重合閘也可以容易實現，因此限流效果大幅度提高，(3)系統正常運行時，封鎖與交流旁路電感串聯的晶閘管控制、驅動信號，因此交流旁路電感無電流通過，其運行成本完全消失，系統運行效率提高。(4)通過控制使交流旁路電感在短路故障發生時，立即進入穩定運行狀態，從而使交流旁路電感體積、重量、成本大幅度下降。
權利要求1.一種短路故障限流器，包括橋式限流電路、直流限流電抗器、交流旁路電感，其特徵在於在交流旁路電感線路上串聯有反向並聯的晶閘管，共同組成交流旁路單元。
2.根據權利要求1所述的短路故障限流器，其特徵在於在單相橋式故障限流器和由三個單相橋式故障限流器組成的三相故障限流器中，交流旁路單元與橋式限流電路單元並聯。
3.根據權利要求1所述的短路故障限流器，其特徵在於在三相不接地故障限流器中，三個交流旁路單元的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元的一端相連，另一端則連接在一起。
4.根據權利要求1所述的短路故障限流器，其特徵在於在三相接地故障限流器中，三個交流旁路單元的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元的一端相連，另一端連接到一起後與地相連。
5.根據權利要求1所述的短路故障限流器，其特徵在於在有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器中，交流旁路單元與耦合變壓器的原邊繞組並聯。
6.根據權利要求5所述的短路故障限流器，其特徵在於在有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器中，耦合變壓器的一個副邊繞組與橋式限流電路單元的兩端並聯，另一個副邊繞組與可控電流源串聯。
7.根據權利要求1所述的短路故障限流器，其特徵在於在有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相故障限流器中，交流旁路單元與耦合變壓器每一相的原邊繞組並聯。
8.根據權利要求7所述的短路故障限流器，其特徵在於在有三個耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器組成的三相故障限流器中，每一相的耦合變壓器的一個副邊繞組與橋式限流電路單元的兩端並聯，另一個副邊繞組與可控電流源串聯。
9.根據權利要求7所述的短路故障限流器，其特徵在於在有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相接地、不接地故障限流器中，耦合變壓器每一相的一個副邊繞組的一端分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元的一端相連，另一端連與一起，另一個副邊繞組與可控電流源串聯。
專利摘要本實用新型涉及一種短路故障限流器，包括橋式限流電路、直流限流電抗器、交流旁路電感，在交流旁路電感線路上串聯有反向並聯的晶閘管，共同組成交流旁路單元。通過利用反向並聯的晶閘管與交流電感串聯所組成的交流旁路單元替代交流旁路電感，同時將限流電路中二極體替換為可控的晶閘管，短路故障發生時橋式限流電路採用逆變控制方式。相比現有專利中帶旁路電感的故障限流器，本實用新型的短路故障限流器在發揮限流作用時，不會產生高頻振蕩及過電壓，限流效果好。同時交流旁路電感在系統正常運行時，不會產生損耗，系統運行效率高、成本低；交流旁路電感具有體積小、重量輕、成本低等優點。
文檔編號H02H3/08GK2657256SQ20032011387
公開日2004年11月17日 申請日期2003年10月17日 優先權日2003年10月17日
發明者王明江 申請人:新疆特變電工股份有限公司