[發明專利]改進電弧電流轉移型交流故障限流器及限流方法

有效

• 申請號: 201711078951.0
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107863765B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 鄒亮;郭永康;趙彤;張黎
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種改進電弧電流轉移型交流故障限流器期限流方法包括分裂電抗器、真空斷路器、可控火花間隙和脈沖電容器，其中，所述分裂電抗器連接真空斷路器，所述真空斷路器并聯有第一高頻振蕩支路和第二高頻振蕩支路，支路均包括串聯的可控火花間隙、電感和脈沖電容器，所述高頻振蕩支路的脈沖電容器的充電電壓相反；分裂電抗器包括相互耦合的兩個匝數相同的繞組。本發明充分考慮了交流電電流方向問題，對傳統電弧電流轉移型限流器進行改進，確保其能在短路故障發生的首個半波限制故障電流。

技術領域

本發明涉及一種基于改進電弧電流轉移型交流故障限流器及限流方法。

背景技術

隨著電力系統規模的不斷擴大，線路阻抗越來越小，導致故障電流越來越大，我國局部電網特別是500kV及以上電網的短路電流水平已經超過開關設備的極限開斷容量，嚴重威脅到電網及電力設備的安全。因此必須更換具有更大開斷容量的斷路器和其他電力設施，然而短路電流越大,對這些電氣設備的要求也越高,制造成本也相應提高?？梢姡瑔渭冇锰岣唠姎庠O備承受短路電流能力的方法是十分不經濟的。

一般可從調整電網結構、改變系統運行方式和加裝限流設備三方面來考慮限制短路電流。現有的技術措施主要有發展高一級電壓電網、采用直流聯網、大容量機組的發電廠采用單元接線、多母線分列運行或母線分段運行、采用高阻抗變壓器、加裝限流電抗器等，盡管這些措施在一定程度上可以抑制電網的故障電流，但均存在著改造成本過高或影響電網運行穩定性等問題。而加裝經濟型故障限流器作為一種有效的技術措施，不但可以限制電力系統短路容量，保障電網的安全可靠運行，而且能夠大大降低對電網中變壓器、斷路器等電氣設備的設計容量要求，節省大量的研發投資與生產成本，具有良好的經濟效益和社會效益。

理想的故障限流器必須滿足以下要求：正常運行時，對系統無任何影響，故障時能夠有效限制短路電流；動作時不引起系統暫態振蕩、過電壓，沒有影響繼電保護動作特性等不良作用；故障切除后能夠具有自動復位和多次連續動作能力；設備成本及運行費用低，能夠被電力部門所接受。超導限流器能在較高電壓下運行，可在極短時間(百微秒級)內有效地限制故障電流，是限流器未來發展的重要方向，但是目前受超導材料技術限制，制造成本過高，無法滿足上述要求。而基于常規電氣設備或元件的經濟型故障限流器，除能滿足上述基本要求外，還具有運行可靠性高、價格低廉和技術經濟性能好等明顯優點，具有良好的應用前景。

目前國內外電氣設備廠商所能生產的大部分高壓斷路器的額定短路開斷電流一般都在63kA以下，很難滿足現有500kV及以上電力系統的短路電流的要求，而且隨著電網的繼續發展，這種矛盾只會越來越突出。近年來作為限制短路電流的有效方式，價格合理、性能優良的經濟型故障限流器成為國內外的研究熱點。

目前經濟型的故障限流器主要包括：(1)機械開關型故障限流器，其主要缺點為動作速度慢，不能限制短路電流峰值，裝置成本高，難以靈活控制；(2)電弧電流轉移型故障限流器，主要缺點是需要外加輔助裝置提高電弧電壓和強迫電流過零；(3)串聯諧振型，包括飽和電抗器型和避雷器型，這種類型的限流器一般不需要短路電流監測元件而可以自動投入系統實現限流，但是其限流能力與可靠性有待提升。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種改進電弧電流轉移型交流故障限流器及限流方法，本發明充分考慮交流電電流方向問題，對傳統電弧電流轉移型限流器進行改進，確保其能在短路故障發生的首個半波限制故障電流，限流響應時間小于6ms，同時加入分裂電抗器起到均流作用，對快速真空斷路器的開斷容量要求也較低。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種改進電弧電流轉移型交流故障限流器，包括分裂電抗器、真空斷路器、可控火花間隙和脈沖電容器，其中，所述分裂電抗器的其中一臂連接真空斷路器，所述真空斷路器并聯有第一高頻振蕩支路和第二高頻振蕩支路，支路均包括串聯的可控火花間隙、電感和脈沖電容器，所述高頻振蕩支路的脈沖電容器的充電電壓相反；