[發明專利]一種短路故障限流器

有效

• 申請號: 201410090873.6
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103840442A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 肖立業;張志豐;邱清泉;李耀華;馬韜;周薇薇;許熙;靖立偉;朱志芹;張國民;戴少濤;嚴萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種短路故障限流器，特別涉及輸配電網的短路故障限流器。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，社會對電力的需求不斷增加，帶動了電力系統的不斷發展，單機和發電廠容量、變電所容量、城市和工業中心負荷不斷增加，就使得電力系統之間互聯，各級電網中的短路電流水平不斷提高，短路故障對電力系統及其相連的電氣設備的破壞性也越來越大。而且，在對電能的需求量日益增長的同時，人們對電能質量、供電可靠性和安全性等也提出了更高的要求。然而，大電網的暫態穩定性問題比較突出，其中最重要的原因之一是由于常規電力技術缺乏行之有效的短路故障電流限制技術。目前，世界上廣泛采用斷路器對短路電流全額開斷，由于短路電流水平與系統的容量直接相關，在斷路器的額定開斷電流水平一定的情況下，采用全額開斷短路電流將會限制電力系統的容量的增長，并且斷路器價格昂貴且其價格隨其額定開斷電流的增加而迅速上升。隨著電網容量和規模的擴大，斷路器的開斷能力已經越來越難以適應電網運行的需要。

短路故障限流器為這一問題的解決提供了新思路。目前，基于材料特性及其技術突破，提出并發展了多種限流器，包括PTC限流器、諧振限流器、固態限流器、超導限流器等。由于PTC限流器的限流容量太小，因此不具備在實際電網中的應用前景。固態限流器由于在高電壓大容量系統中應用時，需要大量固態開關管（IGBT、GTO等）串并聯來實現，導致結構復雜、價格昂貴、穩態損耗大、可靠性低，因此其實際應用也具有很大局限性。文獻“兩種經濟型故障限流器的工作特性比較”（電力系統及其自動化學報2005年第17卷第4期）一文中介紹了飽和電抗型串聯諧振限流器，如圖1所示，其工作原理是：該限流器由飽和電抗器Xs、電容器Xc和串聯電抗器X1組成。飽和電抗器與電容器并聯后,再與串聯電抗器共同組成串聯諧振電路。電網穩態時，限流器形成諧振，對電網無影響；電網發生故障時，飽和電抗器Xs，使得電容器Xc處于短路狀態，串聯電抗器X1自動限流。諧振限流器在限流過程伴有高電壓產生，從而存在極大安全隱患。

發明內容

為了克服已有技術的不足，本發明提出一種用于輸配電網的短路故障限流器，它結構簡單、成本低，能夠有效限制電網故障電流。

本發明采用的技術方案：

本發明包括第一電抗器、第二電抗器、雙分裂電抗器、電容器和開關。其中，雙分裂電抗器由第一繞組和第二繞組組成。

雙分裂電抗器的第一繞組與開關串聯后，與第二繞組并聯，再與電容器并聯，并聯電路與第二電抗器串聯，整個串并聯電路與第一電抗器并聯。其中，第一電抗器、第二電抗器與第一連接點相連，雙分裂電抗器的第一繞組和第二繞組、電容器和第二電抗器與第二連接點相連，開關、第一電抗器、雙分裂電抗器的第二繞組和電容器與第三連接點相連。交流電源連接在第一連接點與地之間，斷路器和負載串聯后連接在第三連接點與地之間構成短路故障限流器。

本發明的主要優點：

1.本發明通過雙分裂電抗器與開關的配合，實現在限流過程中的阻抗變化和電容器的快速短路，快速投入電抗器有效地限制了故障電流，提高了限流器的限流能力，從而達到了比已有短路故障限流器更好的限流效果。

2.本發明的電抗器和電容器在電網穩態時，處于諧振狀態、阻抗小，并且應用了空心電抗器，減小了穩態電能損耗，對電網不造成壓降和諧波干擾。

3.本發明的通過給串聯諧振回路并聯電抗器，減小了電容器短路操作過程中的過流過壓沖擊，提高了限流器的可靠性。

附圖說明

圖1為已有發明的電路原理圖；

圖2為本發明具體實施例1的電路原理圖；

圖3為本發明具體實施例1的雙分裂電抗器一種結構原理圖；

圖4為本發明具體實施例1的雙分裂電抗器一種結構原理圖；

圖5為具體實施例1的故障判定和控制原理圖；

圖6為本發明具體實施例2的電路原理圖；

圖7為本發明具體實施例3的電路原理圖;

圖8為本發明具體實施例4的電路原理圖;

圖9為本發明具體實施例5的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述：

如圖2所示，本發明的具體實施例1為一種單相短路故障限流器。該單相短路故障限流器包括第一電抗器L1、第二電抗器L2、雙分裂電抗器M、電容器C和開關K。其中，雙分裂電抗器M由第一繞組L01和第二繞組L02組成。