一種短路故障限流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及短路電流限制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種短路故障限流器。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，單機(jī)和發(fā)電廠容量、變電所容量、城市和工業(yè)中心的負(fù) 荷和負(fù)荷密度的持續(xù)增長，低阻抗大容量變壓器在現(xiàn)代化低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷增長 以及配電網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，以及大電網(wǎng)互聯(lián)和跨國互聯(lián)日益發(fā)展，使得現(xiàn)在大電力系統(tǒng)各 級電壓電網(wǎng)中的短路電流、短路容量有日益增加的趨勢。這就要求電網(wǎng)內(nèi)各種送變電設(shè)備， 諸如斷路器開關(guān)設(shè)備、變壓器、互感器以及變電站的母線、構(gòu)架、導(dǎo)線和支承絕緣子和接地 網(wǎng)等，必須滿足短路電流水平提高所帶來的更苛刻的要求。
[0003] 電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電流急劇增加，例如發(fā)電機(jī)出線端處三相短路時(shí)，電流的最 大瞬時(shí)值可高達(dá)額定電流的十幾倍甚或數(shù)十倍，從絕對值來講可達(dá)上萬安培，甚至幾十萬 安培，與此同時(shí)，系統(tǒng)中的電壓將大幅度下降，例如系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，短路點(diǎn)的電壓降 到零，短路點(diǎn)附近各點(diǎn)的電壓也將明顯降低。
[0004]目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)中限制短路電流的措施有很多，主要有：保證電力系統(tǒng)各電 壓等級均衡發(fā)展，低電壓電網(wǎng)分片區(qū)運(yùn)行，改變電網(wǎng)的運(yùn)行方式，母線分列運(yùn)行或者是母線 分段運(yùn)行，在電網(wǎng)中采用高阻設(shè)備，變壓器采用中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地和采用故障電流限制 器等方法。目前應(yīng)用最多的也是最有效的方法是在電力系統(tǒng)中串入故障限流器，這種方法 具有結(jié)構(gòu)簡單，不需要改變電力系統(tǒng)原有的網(wǎng)絡(luò)，價(jià)格低廉和限制短路電流效果明顯等特 點(diǎn)。
[0005] 近年來電力電子技術(shù)的發(fā)展使得將電力電子器件應(yīng)用在短路電流限制器中成為 可能。電力電子器件具有功耗低，開關(guān)速度快，體積小等特點(diǎn)，故障發(fā)生時(shí)，晶閘管在電流過 零時(shí)導(dǎo)通，不會引起過電壓和附加震蕩。電力電子器件價(jià)格的逐漸降低推動(dòng)了其在故障限 流器中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種短路故障限流器，以限制故障狀態(tài)下短 路電流的目的，此外還具有在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)減小線路無達(dá)到功損耗的目的。該限流器具 有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點(diǎn)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的方案是：
[0008] -種短路故障限流器，包括串聯(lián)連接的避雷器與電感L1，所述避雷器并聯(lián)連接電 容C1，所述避雷器并聯(lián)連接電容器組C2,所述電容器組C2的電容量是能夠調(diào)節(jié)的，所述避 雷器并聯(lián)連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯(lián)電路，所述晶閘管T1反向并聯(lián)連接晶閘管 T2〇
[0009] 所述電容器C2由若干個(gè)彼此并聯(lián)連接的由晶閘管Ki與電容Ci組成的串聯(lián)電路 組成。
[0010] 路故障限流器；三個(gè)所述的單相的短路故障限流器分別接入三相電源與三個(gè)負(fù)載 之間，構(gòu)成三相短路故障限流器。
[0011] 本發(fā)明的有益效果為：
[0012] 1、采用容量動(dòng)態(tài)可調(diào)的電容器組與限流電抗器配合，實(shí)現(xiàn)了在電路正常工作時(shí)， 通過調(diào)節(jié)串入電路的電容器的個(gè)數(shù)來調(diào)節(jié)對線路電抗大小的補(bǔ)償度。
[0013] 2、電抗器和電容器在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，處于諧振狀態(tài)、阻抗小、穩(wěn)態(tài)電能損耗小， 對電網(wǎng)不造成壓降和諧波干擾。
[0014] 3、晶閘管在正常狀態(tài)下處于關(guān)段狀態(tài)，減少了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)損耗。
[0015] 4、電容器容量動(dòng)態(tài)可調(diào)，在正常狀態(tài)下，可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)串入電路的電容器容量，從 而調(diào)節(jié)對線路感抗的補(bǔ)償程度。
[0016] 5、電容器容量動(dòng)態(tài)可調(diào)，在故障狀態(tài)下，可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)串入電路的電容器容量，從 而改變故障限流器串入電路的感抗大小。
[0017] 6、電路中避雷器的作用是限制電力系統(tǒng)的過電壓，起到保護(hù)電容器的作用。避雷 器在正常狀態(tài)下呈高阻態(tài)，當(dāng)電容器兩端的電壓達(dá)到避雷器的導(dǎo)通電壓時(shí)，避雷器呈現(xiàn)低 阻態(tài)，限制電容器兩端的電壓。當(dāng)電容器兩端的電壓恢復(fù)時(shí)，避雷器又恢復(fù)至高阻態(tài)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明具體實(shí)施的電路原理示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明在單相電路中的連接示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明在三相電路中的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了更好的了解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022] 如圖1所示，一種短路故障限流器，包括串聯(lián)連接的避雷器與電感L1，避雷器并聯(lián) 連接電容C1，避雷器F并聯(lián)連接電容器組C2,電容器組C2的電容量是能夠調(diào)節(jié)的，避雷器 并聯(lián)連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯(lián)電路，晶閘管T1反向并聯(lián)連接晶閘管T2。電容 器C2由若干個(gè)彼此并聯(lián)連接的由晶閘管Ki與電容Ci組成的串聯(lián)電路組成。i為大于等于 3的正整數(shù)。
[0023] 反向并聯(lián)連接是指，晶閘管T1陰極與晶閘管T2的陽極處于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，晶閘管T1 陽極與晶閘管T2的陰極處于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0024] 如圖2與圖3所示，所述短路故障限流器串入交流電源、斷路器和負(fù)責(zé)之間構(gòu)成單 相的短路故障限流器；三個(gè)所述的單相的短路故障限流器分別接入三相電源與三個(gè)負(fù)載之 間，構(gòu)成三相短路故障限流器。
[0025] 故障限流器一般在一個(gè)周期（20ms)內(nèi)將短路電流限制在電路允許的范圍以內(nèi)， 并且具有短時(shí)間穩(wěn)定工作的能力，以便繼電保護(hù)器件選擇性地切除故障，故障排除后，故障 限流器應(yīng)迅速恢復(fù)至正常狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。
[0026] 正常工作時(shí)，系統(tǒng)的電感為第一電抗器電感L1和線路電感k之和，通過晶閘管Ki 調(diào)節(jié)電容器組的串入電路中電容Ci的數(shù)量從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電容值的大小，使第一電容器Cl 和第二電容器C2之和與系統(tǒng)總的電感在工頻下處于串聯(lián)諧振狀態(tài)。負(fù)載電流流過電抗器 和電容器組，電容器和電抗器在基頻（50Hz)下為諧振狀態(tài)。串聯(lián)諧振狀態(tài)下，阻抗很小，類 似于短路，功耗很低。當(dāng)短路故障發(fā)生時(shí)，與電容器組并聯(lián)的晶閘管導(dǎo)通，電抗器串入電 路，從而限制了短路電流的大小。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，反向并聯(lián)的晶閘管迅速導(dǎo)通，第二電抗器 L2串入電路中，此時(shí)故障限流器串入電路的總阻抗為
[0028] 其中，C = C1+C2。
[0029] 由上式可知，通過調(diào)節(jié)第二電容器C2的大小，可以改變故障狀態(tài)下故障限流器的 串入電路的阻抗大小。并且當(dāng)電容器C1、C2與第二電抗器L2在工頻下發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，即 ω2ΙΧ = 1時(shí)，故障限流器的總阻抗XFaS無窮大，電路相當(dāng)于開路。
[0030] 故障發(fā)生時(shí)，晶閘管能迅速導(dǎo)通，在極短時(shí)間內(nèi)將限流電抗器串入電路，將故障電 流限制在電路允許的最大電流以內(nèi)。
[0031] 并聯(lián)的避雷器用于限制系統(tǒng)過電壓，防止過電壓對設(shè)備產(chǎn)生損壞，避雷器一般采 用氧化鋅等壓敏電阻。正常狀態(tài)下呈高阻態(tài)，當(dāng)端電壓達(dá)到避雷器的啟動(dòng)電壓時(shí)迅速呈現(xiàn) 低阻態(tài)，限制過電壓幅值，電壓值恢復(fù)正常后，避雷器又迅速恢復(fù)至高阻態(tài)，以保證系統(tǒng)正 常工作。
[0032] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種短路故障限流器，其特征是，包括串聯(lián)連接的避雷器與電感L1，所述避雷器并 聯(lián)連接電容C1，所述避雷器并聯(lián)連接電容器組C2,所述電容器組C2的電容量是能夠調(diào)節(jié) 的，所述避雷器并聯(lián)連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯(lián)電路，所述晶閘管T1反向并聯(lián) 連接晶閘管T2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種短路故障限流器，其特征是，所述電容器C2由若干個(gè)彼 此并聯(lián)連接的由晶閘管Ki與電容Ci組成的串聯(lián)電路組成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種短路故障限流器，其特征是，所述短路故障限流器串 入交流電源、斷路器和負(fù)責(zé)之間構(gòu)成單相的短路故障限流器；三個(gè)所述的單相的短路故障 限流器分別接入三相電源與三個(gè)負(fù)載之間，構(gòu)成三相短路故障限流器。
【專利摘要】一種短路故障限流器，包括串聯(lián)連接的避雷器與電感L1，所述避雷器并聯(lián)連接電容C1，所述避雷器并聯(lián)連接電容器組C2，所述電容器組C2的電容量是能夠調(diào)節(jié)的，所述避雷器并聯(lián)連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯(lián)電路，所述晶閘管T1反向并聯(lián)連接晶閘管T2。本發(fā)明提出一種短路故障限流器，以限制故障狀態(tài)下短路電流的目的，此外還具有在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)減小線路無達(dá)到功損耗的目的。該限流器具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點(diǎn)。
【IPC分類】H02H9/04, H02H9/02
【公開號】CN105375454
【申請?zhí)枴緾N201510772037
【發(fā)明人】張林利, 邵志敏, 李建修, 劉合金, 張世棟, 李立生, 孫勇, 馬艷, 王明濤
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院, 山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月12日