專(zhuān)利名稱(chēng)：一種短路故障限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于限制電網(wǎng)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(shù)：
短路故障是電網(wǎng)中危害最嚴(yán)重的故障類(lèi)型之一，嚴(yán)重的短路故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)癱瘓，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(wǎng)中一般采用電路故障限流器進(jìn)行保護(hù)，現(xiàn)有技術(shù)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(zhuān)利號(hào)為ZL02112334.9，但該專(zhuān)利技術(shù)存在以下四個(gè)方面不足(1)限流電路采用單相橋式結(jié)構(gòu)的限流器，在短路故障發(fā)生時(shí)，只能采用封鎖晶閘管控制、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)逆變控制方式；對(duì)于限流電路采用三相橋式不接地、接地結(jié)構(gòu)的故障限流器，其中一個(gè)限流方式同樣是封鎖晶閘管控制、驅(qū)動(dòng)信號(hào)，上述兩種控制方式，從短路故障發(fā)生到封鎖晶閘管控制、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間內(nèi)，直流限流電抗器的電流有一個(gè)非?？斓脑黾舆^(guò)程，而線路電流為流過(guò)直流電抗器與交流旁路電感電流之和，因此此時(shí)關(guān)斷流過(guò)直流電抗器電流通路，從效果而言，其實(shí)與經(jīng)典GTO限流器限流方式相同，都會(huì)造成系統(tǒng)高頻振蕩及過(guò)電壓。(2)限流效果差，體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí)，變壓器在短路故障發(fā)生的第一個(gè)周波內(nèi)，短路電流達(dá)到峰值，而帶旁路電感的故障限流器，在短路故障發(fā)生的最初一個(gè)周波左右時(shí)間內(nèi)，交流旁路電感與直流限流電抗器并聯(lián)，因此等效串聯(lián)限流阻抗大幅度降低，勢(shì)必造成限流效果受到比較大的影響。二是由于交流旁路電感是否串入電網(wǎng)線路無(wú)法控制，因此對(duì)于永久性短路故障，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟重合閘，此時(shí)短路電流依然很大，上述兩方面的因素導(dǎo)致該方案實(shí)際限流效果較差。(3)根據(jù)目前電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的現(xiàn)狀，對(duì)于交流旁路電感而言，在其發(fā)揮限流作用的零點(diǎn)幾秒時(shí)間內(nèi)，交流旁路電感尚未達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，相比通過(guò)控制立即使交流旁路電感進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)而言，目前所采用的交流旁路電感具有體積龐大、重量大、成本高等缺點(diǎn)。(4)在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于旁路電感流過(guò)一定的電流，因此旁路電感存在比較大的鐵損和銅損，系統(tǒng)效率下降，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行成本則大幅度增加了。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)目前帶旁路電感的故障限流器存在的上述四方面問(wèn)題，提供一種限流效果好、不會(huì)造成系統(tǒng)高頻振蕩及過(guò)電壓，系統(tǒng)運(yùn)行效率高、成本低的短路故障限流器。
解決本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)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(lián)有反向并聯(lián)的晶閘管，共同組成交流旁路單元。
本實(shí)用新型的故障限流器在發(fā)揮限流作用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩及過(guò)電壓，限流效果好。同時(shí)交流旁路電感在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生損耗，系統(tǒng)運(yùn)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(yōu)點(diǎn)。


以下結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型的單相故障限流器圖圖2為本實(shí)用新型的由三個(gè)單相故障限流器組成的三相故障限流器圖圖3為本實(shí)用新型有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)償功能的單相故障限流器圖圖4為本實(shí)用新型有三個(gè)耦合變壓器具有磁通補(bǔ)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(shí)用新型的三相不接地故障限流器圖圖6為本實(shí)用新型的三相接地故障限流器圖圖7為本實(shí)用新型有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)償功能的三相不接地故障限流器圖圖8為本實(shí)用新型有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)償功能的三相接地故障限流器圖圖9為現(xiàn)有專(zhuān)利中單相故障限流器，其交流旁路電感在短路故障發(fā)生時(shí)，流過(guò)的電流波形圖圖10為本實(shí)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(shù)情況下，其交流旁路電感在短路故障發(fā)生時(shí)，流過(guò)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(fù)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-----由反并聯(lián)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(wǎng)線路電流檢測(cè)單元具體實(shí)施方式
圖1、圖2中，在單相橋式故障限流器和由三個(gè)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)并聯(lián)。
圖5中，在三相不接地故障限流器中，三個(gè)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(gè)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，另一端連接到一起后與地相連。
圖3中，在有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)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)的原邊繞組并聯(lián)，耦合變壓器的(4)一個(gè)副邊繞組與橋式限流電路單元(1)的兩端并聯(lián)，另一個(gè)副邊繞組與可控電流源(5)串聯(lián)。
圖4、圖7、圖8中，在有耦合變壓器(4)具有磁通補(bǔ)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)每一相的原邊繞組并聯(lián)；在有三個(gè)耦合變壓器(4)具有磁通補(bǔ)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(gè)副邊繞組與橋式限流電路單元(1)的兩端并聯(lián)，另一個(gè)副邊繞組與可控電流源(5)串聯(lián)；在有耦合變壓器(4)具有磁通補(bǔ)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(gè)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(gè)副邊繞組與可控電流源(5)串聯(lián)。
圖9為專(zhuān)利ZL02112334.9中交流旁路電感在短路故障發(fā)生時(shí)，流過(guò)的電流波形圖。由于交流旁路電感不可控，同時(shí)由于在其發(fā)揮限流作用的零點(diǎn)幾秒內(nèi)，流過(guò)其電流尚處在載態(tài)，因此一方面電流瞬時(shí)值比較大，而且存在明顯的偏磁現(xiàn)象，為了使鐵心不出現(xiàn)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，考慮到重合閘于永久性短路故障時(shí)，流過(guò)同樣電流，因此從熱穩(wěn)定性的角度出發(fā)，交流旁路電感繞組導(dǎo)線截面積同樣必須大幅度增加。綜合上述兩個(gè)因素，交流旁路電感的體積、重量、成本均大幅度增加。
圖10為采用本實(shí)用新型后交流旁路電感在短路故障發(fā)生時(shí)，流過(guò)的電流波形圖。當(dāng)電網(wǎng)線路電流檢測(cè)單元(6)檢測(cè)到短路故障時(shí)，由于交流旁路電感完全可以控制，通過(guò)控制可以使交流旁路電感非常迅速地進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，因此電流不會(huì)出現(xiàn)偏磁，電流瞬時(shí)值與有效值都比較小。而且對(duì)于永久性重合閘，交流旁路電感不會(huì)再有電流通過(guò)，因此本實(shí)用新型的交流旁路電感具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型提出了下列改進(jìn)措施(1)單相橋式結(jié)構(gòu)的限流電路中功率器件全部采用晶閘管，同時(shí)在電網(wǎng)短路故障發(fā)生時(shí)，限流電路全部采用逆變控制方式；(2)反向并聯(lián)的晶閘管與交流旁路電感串聯(lián)后，替代現(xiàn)有專(zhuān)利中的交流旁路電感。
采用上述改進(jìn)措施后，本實(shí)用新型的故障限流器具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)短路故障限流器發(fā)揮限流作用時(shí)，不會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生高頻振蕩和過(guò)電壓。(2)由于交流旁路電感何時(shí)串入線路是完全可控的，在短路故障發(fā)生的第一個(gè)周波內(nèi)及對(duì)永久性短路故障，交流旁路電感并不串入線路，短路電流的峰值大幅度下降，同時(shí)系統(tǒng)軟重合閘也可以容易實(shí)現(xiàn)，因此限流效果大幅度提高，(3)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，封鎖與交流旁路電感串聯(lián)的晶閘管控制、驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此交流旁路電感無(wú)電流通過(guò)，其運(yùn)行成本完全消失，系統(tǒng)運(yùn)行效率提高。(4)通過(guò)控制使交流旁路電感在短路故障發(fā)生時(shí)，立即進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，從而使交流旁路電感體積、重量、成本大幅度下降。
權(quán)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，其特征在于在交流旁路電感線路上串聯(lián)有反向并聯(lián)的晶閘管，共同組成交流旁路單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在單相橋式故障限流器和由三個(gè)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并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)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，三個(gè)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(jù)權(quán)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，三個(gè)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，另一端連接到一起后與地相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)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并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)償功能的單相故障限流器中，耦合變壓器的一個(gè)副邊繞組與橋式限流電路單元的兩端并聯(lián)，另一個(gè)副邊繞組與可控電流源串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)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并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征在于在有三個(gè)耦合變壓器具有磁通補(bǔ)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(gè)副邊繞組與橋式限流電路單元的兩端并聯(lián)，另一個(gè)副邊繞組與可控電流源串聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補(bǔ)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(gè)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(gè)副邊繞組與可控電流源串聯(lián)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)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(lián)有反向并聯(lián)的晶閘管，共同組成交流旁路單元。通過(guò)利用反向并聯(lián)的晶閘管與交流電感串聯(lián)所組成的交流旁路單元替代交流旁路電感，同時(shí)將限流電路中二極管替換為可控的晶閘管，短路故障發(fā)生時(shí)橋式限流電路采用逆變控制方式。相比現(xiàn)有專(zhuān)利中帶旁路電感的故障限流器，本實(shí)用新型的短路故障限流器在發(fā)揮限流作用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生高頻振蕩及過(guò)電壓，限流效果好。同時(shí)交流旁路電感在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生損耗，系統(tǒng)運(yùn)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(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H3/08GK2657256SQ20032011387
公開(kāi)日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者王明江 申請(qǐng)人:新疆特變電工股份有限公司