[發明專利]一種短路故障限流器

無效

• 申請號: 201310323417.7
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103414175A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 李興文;董勤曉;趙虎;劉之方;吳堅;周瑋;賈申利
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于短路電流限制技術領域，涉及一種短路故障限流器。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，電力系統容量和規模不斷擴大，各級電網中的短路電流水平也隨之增大，短路故障對電力系統及電力設備具有非常大的潛在威脅。此外，人們對電能質量、供電的安全性與可靠性也提出了更高的要求。然而，目前世界上短路電流主要依靠斷路器的全額開斷，致使電力系統容量的增長受到了斷路器水平的限制。同時，斷路器研發費用昂貴，周期長，因此采取更為有效的替代或輔助措施是非常必要的。

目前國內外電力系統中限制短路電流的主要措施包括：采用高阻抗變壓器等增大系統與配電設備之間的阻抗，通過分割母線、分割系統等改變系統運行方式，以及采用短路故障限流器來降低故障短路電流等。其中，短路故障限流器結構更簡單，對系統影響更小，成本也相對較小，因而更具有應用前景。

短路故障限流器可有效降低故障電流的上升率與幅值，進而降低系統對斷路器等設備的要求，是一種非常有潛力的輔助方案?，F有的短路故障限流器多為固態限流器、超導飽和鐵芯故障限流器等。固態限流器多采用電力電子器件來控制，電力電子器件的通流能力有限，需要采用多個器件并聯的方式，同時在動作的同步性上也有要求，導致限流器成本升高，可靠性受到影響。超導飽和鐵芯故障限流器需要額外的直流系統為超導直流線圈供電，以使正常工作時鐵芯處于深度飽和狀態，致使限流器制造成本增加，體積增大，可靠性降低。

發明內容

本發明解決的問題在于提供一種短路故障限流器，不需要直流系統和超導直流線圈，同時將電抗器與限流電阻有機結合，可以有效限制故障電流的上升率和峰值，該限流器結構簡單、體積小、成本低。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種短路故障限流器，包括三個并聯的支路，其中第一支路設有快速斷路器，第二支路設有相串聯的限流電阻和含磁芯的電抗器，第三支路設有避雷器。

在正常工作時，電流流過快速斷路器所在的支路；而當短路故障發生時，快速斷路器快速打開，迅速將故障電流轉移至限流電阻與含磁芯的電抗器串聯的支路來限制短路電流。

當短路故障發生時，快速斷路器在5ms以內將故障短路電流轉移。

當短路故障發生時，利用含磁芯的電抗器和限流電阻的串聯結構來限制短路電流，從而限制故障電流的上升率和峰值，限制故障電流的穩態值。

所述的避雷器限制電力系統的過電壓，防止過電壓對短路故障限流器產生的損壞。

通常情況下，避雷器呈高阻態，當其端電壓達到避雷器的啟動電壓時迅速呈現低阻態，限制過電壓幅值；當其端電壓達到正常后，避雷器又迅速恢復至高阻態，保證電力系統正常工作。

所述的避雷器為壓敏電阻。

所述的含磁芯的電抗器，其磁芯根據電力系統中故障短路電流的限流要求選擇不同的材料或結構，從而使含磁芯的電抗器值隨電流變化呈現非線性變化。

所述的限流電阻的阻值根據系統中故障短路電流的限流要來選擇。

根據電力系統限流要求，所述的限流電阻的阻值可取0，即去掉限流電阻。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明提供的短路故障限流器，采用電抗和電阻共同限流的方式，不但可以限制故障電流的上升率和峰值，而且可以限制故障電流的穩態值，其中電抗器可限制故障電流的上升率和峰值，電阻器可限制故障電流的穩態值。提高了限流器的限流能力。

本發明提供的短路故障限流器，不需要直流系統和超導直流線圈，從而結構簡單、體積小、制造成本低，不需要直流系統和超導直流線圈，同時將電抗器與限流電阻有機結合，從而可以有效限制故障電流的上升率和峰值，提高了限流器的可靠性和安全性。

附圖說明

圖1為本發明的帶限流電阻R的磁效應短路故障限流器電路原理示意圖；

圖2為本發明的不帶限流電阻R的磁效應短路故障限流器電路原理示意圖；

圖3為不含限流器時的短路電流仿真結果；

圖4為電路中增加不帶限流電阻R的磁效應短路故障限流器的短路電流仿真結果；

圖5為電路中增加帶限流電阻R的磁效應短路故障限流器的短路電流仿真結果。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。

如圖1所示，一種短路故障限流器，包括三個并聯的支路，其中第一支路設有快速斷路器，第二支路設有相串聯的限流電阻和含磁芯的電抗器，第三支路設有避雷器。