[實用新型]一種短路故障限流器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320456348.2
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN203632229U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 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(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于短路電流限制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種短路故障限流器。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)容量和規(guī)模不斷擴大，各級電網(wǎng)中的短路電流水平也隨之增大，短路故障對電力系統(tǒng)及電力設(shè)備具有非常大的潛在威脅。此外，人們對電能質(zhì)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(tǒng)容量的增長受到了斷路器水平的限制。同時，斷路器研發(fā)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(nèi)外電力系統(tǒng)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(tǒng)與配電設(shè)備之間的阻抗，通過分割母線、分割系統(tǒng)等改變系統(tǒng)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(jié)構(gòu)更簡單，對系統(tǒng)影響更小，成本也相對較小，因而更具有應(yīng)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(tǒng)對斷路器等設(shè)備的要求，是一種非常有潛力的輔助方案。現(xiàn)有的短路故障限流器多為固態(tài)限流器、超導(dǎo)飽和鐵芯故障限流器等。固態(tài)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(lián)的方式，同時在動作的同步性上也有要求，導(dǎo)致限流器成本升高，可靠性受到影響。超導(dǎo)飽和鐵芯故障限流器需要額外的直流系統(tǒng)為超導(dǎo)直流線圈供電，以使正常工作時鐵芯處于深度飽和狀態(tài)，致使限流器制造成本增加，體積增大，可靠性降低。

實用新型內(nèi)容

本實用新型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(tǒng)和超導(dǎo)直流線圈，同時將電抗器與限流電阻有機結(jié)合，可以有效限制故障電流的上升率和峰值，該限流器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種短路故障限流器，包括三個并聯(lián)的支路，其中第一支路設(shè)有快速斷路器，第二支路設(shè)有相串聯(lián)的限流電阻和含磁芯的電抗器，第三支路設(shè)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(dāng)短路故障發(fā)生時，快速斷路器快速打開，迅速將故障電流轉(zhuǎn)移至限流電阻與含磁芯的電抗器串聯(lián)的支路來限制短路電流。

當(dāng)短路故障發(fā)生時，快速斷路器在5ms以內(nèi)將故障短路電流轉(zhuǎn)移。

當(dāng)短路故障發(fā)生時，利用含磁芯的電抗器和限流電阻的串聯(lián)結(jié)構(gòu)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(wěn)態(tài)值。

所述的避雷器限制電力系統(tǒng)的過電壓，防止過電壓對短路故障限流器產(chǎn)生的損壞。

通常情況下，避雷器呈高阻態(tài)，當(dāng)其端電壓達到避雷器的啟動電壓時迅速呈現(xiàn)低阻態(tài)，限制過電壓幅值；當(dāng)其端電壓達到正常后，避雷器又迅速恢復(fù)至高阻態(tài)，保證電力系統(tǒng)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(jù)電力系統(tǒng)中故障短路電流的限流要求選擇不同的材料或結(jié)構(gòu)，從而使含磁芯的電抗器值隨電流變化呈現(xiàn)非線性變化。

所述的限流電阻的阻值根據(jù)系統(tǒng)中故障短路電流的限流要來選擇。

根據(jù)電力系統(tǒng)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(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實用新型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(wěn)態(tài)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(wěn)態(tài)值。提高了限流器的限流能力。

本實用新型提供的短路故障限流器，不需要直流系統(tǒng)和超導(dǎo)直流線圈，從而結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制造成本低，不需要直流系統(tǒng)和超導(dǎo)直流線圈，同時將電抗器與限流電阻有機結(jié)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為本實用新型的帶限流電阻R的磁效應(yīng)短路故障限流器電路原理示意圖；

圖2為本實用新型的不帶限流電阻R的磁效應(yīng)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(jié)果；

圖4為電路中增加不帶限流電阻R的磁效應(yīng)短路故障限流器的短路電流仿真結(jié)果；

圖5為電路中增加帶限流電阻R的磁效應(yīng)短路故障限流器的短路電流仿真結(jié)果。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。