[發(fā)明專利]一種爆破式短路電流限制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410131331.9
• 申請(qǐng)日: 2014-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN104979811A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊海超;周毅;馬繼先;龍凱華;楊大偉;鄔彥威;郝震;郭紹偉;潘卓;李鳳海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司;國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司唐山供電公司;國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司
• 主分類號(hào): H02H9/02
• 分類號(hào): H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)短路電流限制領(lǐng)域，尤其涉及一種爆破式短路電流限制器。

背景技術(shù)

最近十年，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和體制創(chuàng)新的推動(dòng)下，電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)了迅猛發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力裝機(jī)總?cè)萘繌?002年底的3.57億千瓦增長(zhǎng)到2012年底的11.45億千瓦。隨著電源建設(shè)的高速發(fā)展和輸電網(wǎng)絡(luò)的不斷強(qiáng)大，使得電網(wǎng)短路電流水平不斷攀升，由此引起的問(wèn)題逐漸凸顯。一方面，電網(wǎng)短路電流的增大，導(dǎo)致電網(wǎng)中的電氣設(shè)備（如斷路器和隔離開關(guān)）開斷容量逐漸與系統(tǒng)的短路容量不匹配，斷路器及其他設(shè)備的遮斷容量和短路動(dòng)穩(wěn)定性不能滿足系統(tǒng)要求，然而要將其更換為具有更大開斷容量的斷路器，制造難度大，造價(jià)很高，并不是一種經(jīng)濟(jì)可行的、普遍適用的方法。另一方面，一般斷路器的分閘時(shí)間為20～150ms，全開斷時(shí)間至少需要幾十毫秒，而短路電流的最大峰值往往出現(xiàn)在第一個(gè)周波內(nèi)，并且非周期分量很大，這就導(dǎo)致在斷路器全開斷時(shí)間內(nèi)，短路電流峰值已對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器等重要設(shè)備造成多次沖擊，對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備的抗短路能力提出了更高的要求，經(jīng)核算系統(tǒng)內(nèi)已有部分變壓器的最大耐受短路電流設(shè)計(jì)值不能滿足要求。因此，需要一種能在短路電流發(fā)生瞬間發(fā)現(xiàn)并快速切斷短路電流的裝置。

短路電流限制器（fault?current?limiter）是一種快速限制短路電流的裝置，動(dòng)作時(shí)間在5ms以內(nèi)，其作用是在短路電流未達(dá)到最大峰值之前將其快速開斷。早在50年代國(guó)外就形成產(chǎn)品（ABB公司的Is-快速限流器），經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前主要形成三類：第一類就是采用爆炸開關(guān)和限流熔斷器并聯(lián)組成的混合式限流器，第二類是采用功率電力電子器件控制線路阻抗的限流器；第三類就是采用具有特殊性質(zhì)的材料（如超導(dǎo)材料）作為限流器的基本組成部分。它們分別具有獨(dú)特的限流特性。從近十年的發(fā)展來(lái)看具有較高的成熟度和實(shí)用性的故障限流器是采用爆炸開關(guān)和限流熔斷器并聯(lián)組成的混合式限流器，并且目前只在10kV系統(tǒng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

110kV是國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的一個(gè)主要電壓等級(jí)，而且隨著電力負(fù)荷的急劇增加，110kV短路電流也越來(lái)越大，在短路電流沖擊下而發(fā)生變壓器繞組變形損壞的事故屢見不鮮。目前常規(guī)的限流方法是采用串聯(lián)限流電抗器，該技術(shù)雖然能夠起到一定的限制短路電流作用，但是無(wú)法從根本上解決短路電流的危害，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)功率損耗（無(wú)功和有功）、母線壓降、漏磁場(chǎng)等不利因素。因此，110kV系統(tǒng)短路電流限制技術(shù)的研究和應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有短路電流限制技術(shù)的不足，對(duì)爆破式短路電流限制器的斷口開距、控制系統(tǒng)、觸發(fā)方式等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將其應(yīng)用于110kV電網(wǎng)系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種爆破式短路電流限制器，包括：爆破式高速隔離器、高壓限流熔斷器、限流電抗器、高能氧化鋅避雷器、電流互感器、控制單元以及高速引爆管；其中，所述高壓限流熔斷器、限流電抗器、高能氧化鋅避雷器分別與所述爆破式高速隔離器并聯(lián)后串入導(dǎo)線中需快速開端的位置，所述電流互感器串聯(lián)在所述導(dǎo)線中，其一次繞組用于測(cè)量導(dǎo)線回路電流，其二次繞組生成短路電流信號(hào)并連接至所述控制單元；所述控制單元采集所述短路電流信號(hào)，并通過(guò)所述高速引爆管連接所述爆破式高速隔離器，根據(jù)所述短路電流信號(hào)引爆所述爆破式高速隔離器中的炸藥。

本發(fā)明實(shí)施例的爆破式短路電流限制器解決了限制110kV電壓等級(jí)短路電流的技術(shù)難題，有效保護(hù)變壓器等重要設(shè)備免受短路電流的沖擊。并且，本發(fā)明實(shí)施例的爆破式短路電流限制器還具有以下有益效果：1、通過(guò)干式限流電抗器并聯(lián)到高速隔離器兩端，既降低了斷口電壓又限制了短路電流；2、控制系統(tǒng)采用邏輯電路和微機(jī)電路雙系統(tǒng)，提高了動(dòng)作準(zhǔn)確性；3、采用高速引爆管傳遞觸發(fā)能量，巧妙解決了一次高壓系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)的隔離問(wèn)題；4、采用高速隔離器的雙斷口串聯(lián)形式，避免高壓下斷口的重?fù)舸?、正常工作情況下，熔斷器和電抗器等呈零阻抗或低阻抗?fàn)顟B(tài)，有功功率和無(wú)功功率損耗??；6、控制系統(tǒng)安裝于低電位，抗電磁干擾能力強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的爆破式短路電流限制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為高壓限流熔斷器、爆破式高速隔離器與高能氧化鋅避雷器位于所述干式空心電抗器的內(nèi)部的一實(shí)施例的側(cè)視圖；