[發(fā)明專利]一種基于預擊穿型高壓開關的全控型限流器

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• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN107769180A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 陳龍龍;魏曉光;趙巖;張升;湯廣福;賀之淵;高陽;客金坤
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯(lián)網研究院;國家電網公司;國網浙江省電力公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發(fā)明涉及交直流輸電及電力電子技術領域，具體涉及一種基于預擊穿型高壓開關的全控型限流器。

背景技術

電力系統(tǒng)故障后產生的故障電流會對電力設備的正常運行造成極大地電流沖擊，使得電力設備承受較大的熱應力和電動力，并在電力系統(tǒng)的感性設備上產生較高的過電壓。同時，故障電流會對電流分斷設備的研制提出極高的技術要求，例如對直流斷路器等電流分斷設備。

目前一般在電力系統(tǒng)中安裝電流限制器起到降低故障電流的目的。傳統(tǒng)的故障電流限制器主要為超導限流器，但由于超導材料需要在極低溫度下才能起作用，電力系統(tǒng)正常運行過程中的穩(wěn)態(tài)電流會在超導材料上產生較大的熱損耗，容易造成超導失超現象，因此需要對其進行低溫冷卻，這又降低了超導限流器的可靠性。

文獻《電力系統(tǒng)故障電流限制器研究綜述》提出的一種基于預擊穿式串聯(lián)諧振型故障限流器，當電力系統(tǒng)正常運行時該限流器中的電容和電感會發(fā)生串聯(lián)諧振，從而使得回路阻抗很??；當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時該限流器的電容器神的電壓升高，導致預擊穿式高壓開關被擊穿，從而將電容器旁路，使得電抗器插入回路起到限流的作用。但是這種基于預擊穿式串聯(lián)諧振型故障限流器具有下述缺陷：

1、該限流器只能應用于交流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)由于無法諧振，因此不能形成正常的低阻尼通流支路；

2、該限流器在發(fā)生諧振過程中電容器處于反復充放電的過程，對于設備的壽命影響極大，同時限流器的插入過程依賴于預擊穿式高壓開關的擊穿電壓，無法直接控制，故障電流的保護整定制無法直接設定；

3、該限流器的回復過程需要預擊穿式高壓開關拉弧分閘，對于限流器的回復速度和預擊穿式高壓開關的研制提出了極高的技術要求。

發(fā)明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于預擊穿型高壓開關的全控型限流器。

本發(fā)明的技術方案是：

所述全控型限流器包括分別并聯(lián)的限流支路、通流支路和避雷器支路；

所述限流支路包括串聯(lián)的預擊穿型高壓開關和限流電抗器；

所述通流支路包括多個串聯(lián)的全橋電路；所述通流支路，用于當電力系統(tǒng)正常運行時旁路所述限流支路從而傳輸負荷電流，以及當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時控制所述限流支路導通從而抑制故障電流。

本發(fā)明進一步提供的優(yōu)選技術方案為：所述全橋電路包括分別并聯(lián)的第一支路、第二支路和第三支路；

所述第一支路包括串聯(lián)的第一橋臂單元和第三橋臂單元；所述第一橋臂單元和第三橋臂單元均包括反向并聯(lián)的二極管和全控型電力電子器件；

所述第二支路包括電容器；

所述第三支路包括串聯(lián)的第二橋臂單元和第四橋臂單元；所述第二橋臂單元和第四橋臂單元包括反向并聯(lián)的二極管和全控型電力電子器件；

所述限流支路的一端連接于所述第一橋臂單元和第三橋臂單元之間，另一端連接于所述第二橋臂單元和第四橋臂單元之間。

本發(fā)明進一步提供的優(yōu)選技術方案為：

所述全控型電力電子器件包括晶閘管。

本發(fā)明進一步提供的優(yōu)選技術方案為：

所述全橋電路的串聯(lián)數量依據所述全控型限流器待接入的電力系統(tǒng)的電壓等級確定。

本發(fā)明進一步提供的優(yōu)選技術方案為：當電力系統(tǒng)正常運行時控制通流支路旁路限流支路包括：

觸發(fā)導通全橋電路中第二橋臂單元和第三橋臂單元的全控型電力電子器件，閉鎖全橋電路中第一橋臂單元和第四橋臂單元的全控型電力電子器件；

或者，

觸發(fā)導通全橋電路中第一橋臂單元和第四橋臂單元的全控型電力電子器件，閉鎖全橋電路中第二橋臂單元和第三橋臂單元的全控型電力電子器件。

本發(fā)明進一步提供的優(yōu)選技術方案為：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時控制限流支路導通包括：

閉鎖全橋電路中所有的全控型電力電子器件，使得故障電流向全橋電路的電容器充電：當所述電容器的電容電壓高于限流支路中預擊穿型高壓開關的開關觸頭電壓時，所述預擊穿型高壓開關的開關觸頭形成電弧，將流經所述故障電流轉移至所述限流支路；

閉合所述預擊穿型高壓開關。

與最接近的現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明提供的一種基于預擊穿型高壓開關的全控型限流器，通流支路可以應用于雙向的交流系統(tǒng)，也可以應用于直流系統(tǒng)，同時還可以依據全控型限流器待接入電網的電壓等級靈活調整其串聯(lián)數量，滿足不同工況的要求；