[發明專利]一種故障電流抑制裝置和方法

有效

• 申請號: 201810541808.9
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108711840B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 黎燦兵;陳達偉;周斌;李培強;曹一家;張娜;汪樟垚
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H7/26
• 代理公司: 長沙思創聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 43215
• 代理人: 肖文祥;俞航

本發明提出了一種故障電流抑制裝置，其包括安裝在輸電線路前端上的電流互感器、快速開關、分流電阻和控制單元；其中，所述快速開關一端連接在母線上，另一端連接在所述分流電阻上，所述分流電阻另一端接地，所述串聯的快速開關與分流電阻可多組并聯，所述控制單元與所述電流互感器相連，用于測量和讀取線路上的電流，所述控制單元還與所述快速開關和斷路器相連，并控制所述快速開關和斷路器的開斷或者閉合。所述故障電流抑制裝置，其通過測量線路上的電流，按照電流大小閉合相應個數的快速開關，使線路上的電流降低到斷路器的開斷電流以下，提高電力系統穩定性。本發明還公開一種故障電流抑制方法。

技術領域

本發明涉及電流限流技術，具體涉及一種故障電流抑制裝置和方法。

背景技術

電力網規模的逐漸擴大、互聯程度的不斷增加以及各種大型電站的接入使得當前電力網故障電流水平逼近現有斷路器容量的上限。繼電器保護裝置通過安裝處的電壓互感器TV和電流互感器TA來判斷電力系統是否發生故障，當電力系統故障時，發出跳閘命令，使斷路器跳閘。然而故障電流過大，超過斷路器最大切斷電流時，斷路器無法切斷故障電流。在電力負荷密集區域，此類問題尤為突出。常規降低故障電流的技術措施如母線分段、固定串聯電抗、環網解列等都會給電網運行帶來不小的負面影響。故障電流限制器已成為應對故障電流快速增長的重要手段。

目前，故障限流器按其工作方式，主要包括以下兩類：

一是基于開關技術的故障限流器，包括GTO固態故障限流器、諧振型故障限流器、串聯補償型故障限流器、基于TPSC技術串聯諧振型故障限流器等。利用串聯諧振原理構成電流限制器，電感與電容串聯諧振時呈現小電阻；當故障時，控制并聯于電容兩端的開關器件導通，電容器被故障失效，電感起限流作用。這類故障限流器主要以大功率電力電子開關作為主旁路技術，要制作高電壓大容量故障限流器往往需要多個器件的串、并聯，損耗大、造價昂貴、可靠性也難以保障。

二是基于元件突增特性的故障限流器，包括超導型故障限流器、PTC故障限流器等。超導材料串聯在電網中，在流過正常負荷電流時，呈現零電阻；當流過較大的故障電流時，超導材料呈現大電阻。這類基于新材料、新技術發展起來的故障限流器、高壓限流熔斷器，由于受材料物理特性的制約，允許的最大電流值非常有限，存在較長的恢復時間，且受發熱影響大，不能多次反復使用，遠不能滿足電力系統高電壓大容量的需求。

在已經公開的專利文獻中，專利申請號：CN201310523357，專利名稱：一種故障電流限制器的專利文件中公開了一種故障電流限制器，它在線路正常時串聯諧振，發生故障時電感并聯電容，從而使線路顯現高阻抗，限制故障電流。

當電網正常工作時，不導通低壓電容組電路中的可控硅，這時變壓器僅相當于一個電感量無窮大的電感，不發揮作用，此時串聯諧振電路諧振，其兩端壓降極小；當電網出現故障電流時，另設的控制器觸發低壓電容組電路中的可控硅，變壓器運行，低壓電容組電路的總電容通過變壓器變比被等效到變壓器高壓側，形成并聯關系，線路顯現高阻抗，限制故障電流。其存在以下缺點：

(1)對已有距離保護的影響

距離保護是通過測量被保護線路始端電壓和線路電流比值而動作的一種保護,最基本的距離元件有幅值比較式和相位比較式兩種。無論采用何種類型的距離保護,其基本原理就是比較測量的阻抗與整定阻抗大小來實現的。系統正常運行時,SRCL的電容和限流電抗處于串聯諧振狀態,等效阻抗為零,當系統發生故障時電容迅速被故障,相當于在線路中串入電抗,必然對基于阻抗測量的距離保護產生較大影響。由于SRCL的串入,使得距離保護的保護范圍縮短,因此必須對距離保護的整定值進行調整。

(2)過電壓影響

串聯諧振式限流器在系統穩態運行過程中,電感和電容處于諧振狀態,對系統的影響很小。但是,如果系統中出現運行參數的突變,例如故障或其他原因引起斷路器開斷、合閘,系統在暫態過渡過程中,限流器中的電感和電容元件會在一定程度上影響系統的過電壓。