一種電力電子型短路故障限流器的製作方法
2023-04-30 11:54:46 2
專利名稱：一種電力電子型短路故障限流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統的短路故障限流器。
背景技術：
隨著電力系統併網容量的日益擴大，對線路的短路容量控制要求隨之提高。由於目前機械開關不能勝任高容量、重複性的快速電路切斷或電流限制，各種短路電流限制器被紛紛提出。大量的短路限流器電路尚處於實驗和試驗性階段，由於性能、成本等因素目前還沒有一種短路限流器達到工業化應用階段。
相對而言，在眾多的短路限流器電路中，採用電力電子器件的方案具有兼顧可靠性、快速性、成本低等綜合性能的優勢。
中國專利02265208.6公開的單相短路故障限流器，如圖1所示，它包括由晶閘管S1、S2和兩個二極體D1、D2組成的單相整流橋，接在單相整流橋直流輸出端的限流電抗L1，變壓器TR1以及並聯在變壓器原邊的旁路電感LP，變壓器TR1的一次側串接在電網與負載間，二次側接單相整流橋的交流側。另一種用於三相的短路故障限流器，如圖2示，它包括由晶閘管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗L1、三相變壓器TR1以及並聯在變壓器各相原邊的旁路電感LP，三相變壓器TR1各相的一次側分別串接在電網的各相與負載間，三相變壓器TR1各相的二次側與三相整流橋各相的交流側相連。
上述短路故障限流器中的變壓器TR1必需按照額定容量(額定電壓、額定電流)設計，在發生短路時，允許電力系統通過控制範圍內較大的短路電流，使得裝置可以適應電力系統現有繼電保護系統的運行，為保證正常工況下短路限流器不影響線路流過電流，必須保證變壓器原副邊緊耦合，以使其漏感為最小值，由於在正常工況下變壓器僅僅承受極低的電壓，變壓器的資源經常處於極其浪費的狀態。仿真與實驗證明，限流電抗、變壓器與旁路電感重量、體積和成本均將佔據整個裝置的大部分。成本和裝置體積問題是其走向應用的主要障礙，特別是電力部門的現有變電所的空間有限，龐大的短路限流器裝置也將直接限制其投入應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種體積小，成本低的電力電子型短路故障限流器，以使短路限流器在電力系統達到工業化應用。
為達到上述目的，本發明有如下兩種技術解決方案。
方案1，用於單相的電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管和二極體組成的單相整流橋，或者完全由晶閘管組成的單相整流橋，接在單相整流橋的直流輸出端的限流電抗以及變壓器，變壓器的一次側串接在電網與負載間，二次側接單相整流橋的交流側，其特徵是所說的變壓器是在發生短路時，磁路進入飽和的變阻抗變壓器。
方案2，用於三相的電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗以及三相變壓器，三相變壓器各相的一次側分別串接在電網的各相與負載之間，三相變壓器各相的二次側與三相整流橋各相的交流側相連，其特徵是所說的三相變壓器是在發生短路時，磁路進入飽和的變阻抗變壓器。
本發明的電力電子型短路故障限流器，其變阻抗變壓器的飽和激磁電感值是依據設定的短路電流水平而設計的。當網路處於正常狀態時，由於變阻抗變壓器二次側相當於被電力電子限流器短接，使變阻抗變壓器原邊電壓極低，變阻抗變壓器處於不飽和狀態，原副邊通過鐵芯而緊密耦合，漏抗極小，允許一次側通過負載電流而不產生電壓降落。當網路出現短路時，全電壓將加到變阻抗變壓器一次側，使變阻抗變壓器磁路進入深飽和。這時原副邊繞組等效於通過空氣耦合，原副邊呈現高漏抗，該漏抗和整流橋直流輸出端限流電抗一起共同限制二次側電流的增大，絕大部分短路電流將流經激磁電感。
本發明與已有技術相比，省去了旁路電感，而且變阻抗變壓器由於允許在短路時磁路進入飽和，所以不需要按照普通變壓器工況來設計，變阻抗變壓器的匝數、鐵芯截面等均可以大為減少，重量、體積、成本下降顯著，同時，由於變壓器鐵芯的飽和及漏抗的增加，使作用在二次側的電壓一時間面積積分的大大減小，從而可以使限流電抗的電感量減少，使其過電流水平顯著降低。因此，在本發明中，直流側限流電抗重量、體積、成本均可以大為降低。
圖1是現有的單相具有旁路電感的電力電子型短路限流器電路圖；圖2是現有的三相具有旁路電感的電力電子型短路限流器電路圖；圖3是本發明的單相電力電子型短路故障限流器電路圖；
圖4是單相電力電子型短路故障限流器在三相系統的應用實例；圖5是本發明的三相電力電子型短路故障限流器電路圖。
具體實施例方式
參照圖3，本發明的單相電力電子型短路故障限流器包括由晶閘管S1、S2和二極體D1、D2組成的單相整流橋，單相整流橋或者也可以完全由晶閘管組成，接在單相整流橋的直流輸出端的電抗L2以及變阻抗變壓器TR2，變阻抗變壓器TR2的一次側串接在電網Vs與負載RL間，二次側接單相整流橋的交流側，該變阻抗變壓器在發生短路時，磁路進入飽和狀態。
圖4所示，為本發明的單相電力電子型短路故障限流器用於三相電力系統的實例，在三相的每一相電路中接入本發明的單相電力電子型短路故障限流器。圖4中，Va、Vb、Vc分別為a、b、c三相電源，RL為三相負載。
圖5所示為本發明的三相電力電子型短路限流器，它包括由晶閘管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗L3以及在發生短路時，磁路進入飽和的三相變阻抗變壓器TR3，三相變阻抗變壓器TR3的各相的一次側分別串接在電網的各相與負載間，三相變阻抗變壓器TR3的各相二次側與三相整流橋各相的交流側相連。
權利要求
1.一種電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管(S1、S2)和二極體(D1、D2)或由晶閘管(S1、S2、S3、S4)組成的單相整流橋，接在單相整流橋的直流輸出端的電抗(L2)以及變壓器(TR2)，變壓器(TR2)的一次側串接在電網與負載間，二次側接單相整流橋的交流側，其特徵是所說的變壓器(TR2)是在發生短路時，磁路進入飽和的變阻抗變壓器。
2.一種電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8)組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗(L3)以及三相變壓器(TR3)，三相變壓器(TR3)的各相的一次側分別串接在電網的各相與負載之間，三相變壓器(TR3)的各相的二次側與三相整流橋各相的交流側相連，其特徵是所說的三相變壓器(TR3)是在發生短路時，磁路進入飽和的變阻抗變壓器。
全文摘要
本發明的電力電子型短路故障限流器，是用一個變阻抗變壓器代替現有短路故障限流器中的旁路電感及變壓器而構成。與已有技術相比，不僅省去了旁路電感，而且由於變阻抗變壓器允許在短路時磁路進入飽和，所以不需要按照普通變壓器工況來設計，其匝數、鐵芯截面等均可以大為減少，重量、體積、成本下降顯著，同時，由於變壓器鐵芯的飽和及漏抗的增加，還可以使限流電抗的電感量減少，使其過電流水平顯著降低。本發明可實現使短路限流器在單相和三相電力系統達到工業化廣泛應用。
文檔編號H02H3/08GK1571233SQ20041001819
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月29日 優先權日2004年4月29日
發明者吳兆麟, 呂徵宇, 江道灼 申請人:浙江大學