短路電流限流裝置的製作方法

2024-03-21 19:09:05

專利名稱：短路電流限流裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電流限流技術，特別是涉及一種短路電流限流裝置。
背景技術：
近年來，隨著我國經濟持續高速增長，用電需求量不斷增加，電力系統的規模日益增大。由於單機和發電廠容量、變電站容量、城市和工業中心的負荷和負荷密度不斷增加，以及電力系統之間的互聯和大區域電網的形成，導致了現代電力系統各級電網中的短路電流水平不斷增加，部分地區的短路電流水平已經達到甚至超過斷路器的遮斷容量，而且上 升趨勢越來越明顯，嚴重威脅到系統的安全運行，採取適當措施限制短路電流勢在必行。在眾多短路電流限制措施中，故障限流器(Fault Current Limiter, FCL)以其優越的綜合性能、廣闊的應用前景受到越來越多人的關注，已成為故障限流技術領域熱點之
O目前，故障限流器按其工作方式，主要包括以下兩類一是基於開關技術的故障限流器，包括GTO固態故障限流器、諧振型故障限流器、串聯補償型故障限流器、基於TPSC技術串聯諧振型故障限流器等。這類故障限流器主要以大功率電力電子開關作為主旁路技術，要製作高電壓大容量故障限流器往往需要多個器件的串、並聯，損耗大、造價昂貴、可靠性也難以保障。二是基於元件突增特性的故障限流器，包括超導型故障限流器、PTC故障限流器等。這類基於新材料、新技術發展起來的故障限流器、高壓限流熔斷器，由於受材料物理特性的制約，允許的最大電流值非常有限，存在較長的恢復時間，且受發熱影響大，不能多次反覆使用，遠不能滿足電力系統高電壓大容量的需求。

實用新型內容基於此，有必要針對上述現有故障限流器的不足和缺點，提供一種短路電流限流
>J-U ρ α裝直。一種短路電流限流裝置包括交流工作繞組、鐵芯、直流工作繞組、直流偏置電源以及限流電感；其中，所述交流工作繞組連接在輸電線路上，所述鐵芯設於所述交流工作繞組與所述直流工作繞組之間，所述直流工作繞組、限流電感以及直流偏置電源串聯連接構成直流偏置迴路。上述短路電流限流裝置，基於磁飽和原理工作的，通過控制鐵芯的飽和程度以控制裝置的「閉」與「合」，並通過將限流電感接入短路迴路來限制短路電流，只需少量的器件，突破了材料物理特性的限制，具有容量大、損耗小、結構簡單、可靠性高、成本低的優點，滿足了電網系統高電壓大容量的要求，在電力系統中具有廣闊的應用前景。在其中一個實施例中，所述直流工作繞組包括串聯的第一直流工作繞組和第二直流工作繞組；[0012]其中，所述第一直流工作繞組和第二直流工作繞組的匝數相同，且同名端反接。通過設置第一直流工作繞組Tdi和第二直流工作繞組Td2匝數相同且同名端反接，使得感應的交流電壓相互抵消，從而消除了交流側對直流偏置迴路的影響。在其中一個實施例中，短路電流限流裝置還包括連接在所述輸電線路與直流偏置電源之間的短路故障檢測電路。在其中一個實施例中，所述短路故障檢測電路包括電壓互感器、電壓A/D轉換器、電流互感器、電流A/D轉換器以及處理器；其中，所述電壓互感器和電流互感器分別連接在所述傳輸線路上，並分別通過所述電壓A/D轉換器和電流A/D轉換器與所述處理器連接，所述處理器連接所述直流偏置電源。在其中一個實施例中，所述直流偏置電源包括依次連接的交流電壓源、整流變壓器、橋式整流電路以及晶閘管觸發電路；所述晶閘管觸發電路分別與所述直流工作繞組和短路故障檢測電路連接。

圖I為一個實施例的短路電流限流裝置的結構示意圖；圖2為一個較佳實施例的短路電流限流裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型短路電流限流裝置的具體實施方式
作詳細描述。如圖I所示，圖I示出了一個實施例的短路電流限流裝置的結構示意圖；包括交流工作繞組Ia、鐵芯T、直流工作繞組TD、直流偏置電源Ek以及限流電感U。其中，交流工作繞組Ia連接在輸電線路上，鐵芯T設於交流工作繞組Ia與直流工作繞組Td之間；直流工作繞組TD、限流電感Ltl以及直流偏置電源Ek串聯連接構成直流偏置迴路。在一個實施例中，直流偏置電源Ek輸出直流偏置電流控制鐵芯T的磁通量，當輸電線路正常運行時，控制鐵芯T的磁通量處於非飽和狀態，當輸電線路發生短路時，控制鐵芯T處於磁飽和狀態。具體地，在電網系統正常運行中，直流偏置電源Ek輸出足夠大的直流偏置電流ih至直流工作繞組TD，在該電流的作用下，鐵芯T達到深度飽和狀態，此時交流工作繞組Ia的電抗值很小，短路電流限流裝置相當於為「閉合」，且限流電感Ltl被短接，此時，整個短路電流限流裝置呈低阻抗狀態，其上的電壓損耗極小，不影響電網系統的正常運行。在電網系統發生短路故障時，直流偏置電源Ek輸出極小的直流偏置電流I1至直流工作繞組TD，使鐵芯T快速退出飽和，此時交流工作繞組Ia的電抗值很大，整個短路電流限流裝置相當於為「斷開」，限流電感Ltl被接入短路迴路中，限制輸電線路上的短路電流。上述實施例的短路電流限流裝置，是基於磁飽和原理工作的，控制鐵芯T的飽和程度以控制磁開關的「閉」與「合」，並通過限流電感接入短路迴路來達到減小短路電流的目的，具有響應速度快的特點，與繼電保護裝置相配合，可以快速有效的限制電網系統的短路電流。[0028]為了更加清晰本實用新型的技術方案，
以下結合附圖闡述短路電流限流裝置的較佳實施例。如圖2所示，圖2示出了一個較佳實施例的短路電流限流裝置的結構示意圖。在一個實施例中，直流工作繞組Td包括串聯的第一直流工作繞組Tdi和第二直流工作繞組Td2 ;其中，第一直流工作繞組Tdi和第二直流工作繞組Td2的匝數相同，且同名端反接。通過設置第一直流工作繞組Tdi和第二直流工作繞組Td2匝數相同且同名端反接，使得感應的交流電壓相互抵消，從而消除了交流側對直流偏置迴路的影響。在一個實施例中，短路電流限流裝置還包括連接在輸電線路與直流偏置電源Ek之間的短路故障檢測電路100 ;該短路故障檢測電路100用於判斷傳輸線路是否發生短路故障，並輸出相應的控制信號控制直流偏置電源Ek。··[0033]在一個實施例中，短路故障檢測電路100包括電壓互感器PT、電壓A/D轉換器、電流互感器CT、電流A/D轉換器以及處理器(CPU);其中，電壓互感器PT和電流互感器CT分別連接在傳輸線路上，並分別通過電壓A/D轉換器和電流A/D轉換器與處理器連接，處理器連接直流偏置電源Ek。具體地，在電網系統運行過程中，電壓互感器PT、電流互感器CT分別檢測輸電線路上的電壓信號、電流信號，電壓信號、電流信號分別經電壓A/D轉換器、電流A/D轉換器轉換後傳輸給CPU，由CPU根據已檢測到的電壓下，對電流信號進行判斷，確定電網系統是否產生短路故障，若電流信號大於整定值，則判定系統發生短路故障；若電流信號小於整定值，則判定系統正常運行，電流信號進行計算和判斷電網系統是否產生短路故障，並發送相應的脈衝控制信號至直流偏置電源Ek。在一個實施例中，直流偏置電源Ek包括依次連接的交流電壓源201、整流變壓器202、橋式整流電路203以及晶閘管觸發電路204 ;晶閘管觸發電路204分別與直流工作繞組Td和短路故障檢測電路100連接；晶閘管觸發電路204輸出偏置電流至直流工作繞組TD，晶閘管觸發電路204根據輸入的脈衝控制信號，調整偏置電流的大小。綜述上述實施例的短路電流限流裝置，具有以下明顯的特點和有益效果在電網系統正常運行時，短路電流限流裝置呈低阻抗狀態，電壓損耗小，不影響電網的運行狀態；在電網系統發生短路故障時，限流電感能夠快速接入短路迴路，有效地限制短路電流；裝置滿足了高壓大容量化的要求，符合電力系統的發展趨勢，且裝置結構相對簡單，成本低，易於在電力系統中廣泛使用。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種短路電流限流裝置，其特徵在於，包括交流工作繞組、鐵芯、直流工作繞組、直流偏置電源以及限流電感； 其中，所述交流工作繞組連接在輸電線路上，所述鐵芯設於所述交流工作繞組與所述直流工作繞組之間，所述直流工作繞組、限流電感以及直流偏置電源串聯連接構成直流偏置迴路。
2.根據權利要求I所述的短路電流限流裝置，其特徵在於，所述直流工作繞組包括串聯的第一直流工作繞組和第二直流工作繞組； 其中，所述第一直流工作繞組和第二直流工作繞組的匝數相同，且同名端反接。
3.根據權利要求I所述的短路電流限流裝置，其特徵在於，還包括連接在所述輸電線路與直流偏置電源之間的短路故障檢測電路。
4.根據權利要求3所述的短路電流限流裝置，其特徵在於，所述短路故障檢測電路包括電壓互感器、電壓A/D轉換器、電流互感器、電流A/D轉換器以及處理器； 其中，所述電壓互感器和電流互感器分別連接在所述傳輸線路上，並分別通過所述電壓A/D轉換器和電流A/D轉換器與所述處理器連接，所述處理器連接所述直流偏置電源。
5.根據權利要求3所述的短路電流限流裝置，其特徵在於，所述直流偏置電源包括依次連接的交流電壓源、整流變壓器、橋式整流電路以及晶閘管觸發電路； 所述晶閘管觸發電路分別與所述直流工作繞組和短路故障檢測電路連接。
專利摘要本實用新型提供一種短路電流限流裝置，包括交流工作繞組、鐵芯、直流工作繞組、直流偏置電源以及限流電感；其中，所述交流工作繞組連接在輸電線路上，所述鐵芯設於所述交流工作繞組與所述直流工作繞組之間，所述直流工作繞組、限流電感以及直流偏置電源串聯連接構成直流偏置迴路。上述短路電流限流裝置，基於磁飽和原理工作的，通過控制鐵芯的飽和程度以控制裝置的「閉」與「合」，並通過將限流電感接入短路迴路來限制短路電流，只需少量的器件，突破了材料物理特性的限制，具有容量大、損耗小、結構簡單、可靠性高、成本低的優點，滿足了電網系統高電壓大容量的要求，在電力系統中具有廣闊的應用前景。
文檔編號H02H9/02GK202663104SQ201220227579
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者陳迅, 陳柏超, 田翠華, 袁佳歆, 孫聞, 範旭娟, 王朋, 曾永勝, 張晨萌, 汪一雄, 嶽夢奎, 程翔, 劉亮 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 武漢大學, 武漢海澳電氣有限公司