[發明專利]一種耦合電抗器型高壓直流限流器

在審

• 申請號: 201811559198.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109494699A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 陳立學;袁召;潘垣;何俊佳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發明提供了一種耦合電抗器型高壓直流限流器，包括：耦合電抗器單元、限流單元、吸能單元和直流斷路器單元。耦合電抗器單元由耦合電抗器以及線路構成，短路故障時，耦合電抗器原邊電感與限流單元的預充電電容振蕩，在副邊產生負壓，降低所需開斷的電流和線路電感初始能量，副邊電感是線路平波電感；故障時，限流單元配合耦合電抗器在線路側產生負壓；吸能單元為二極管與電阻串聯，可抑制原邊電感能量向耦合電抗器副邊傳遞；直流斷路器單元包含直流斷路器和避雷器，斷路器開斷故障電流，避雷器吸收電感儲存的能量。本發明提供的帶耦合電抗器的直流限流器，實現故障電流的制、避雷器吸能限制，電容并聯降低容量，造價低。

技術領域

本發明屬于高壓直流限流器領域，更具體地，涉及帶耦合電抗器的高壓直流限流器。

背景技術

由于傳統化石能源的短缺、環境污染問題的加劇以及用戶對電能需求的不斷增長，使得可再生能源清潔能源的開發迅速發展。為了更經濟地獲取遠距離可再生能源例如風能及太陽能，基于低損耗、遠距離、大功率輸電以及更有效地連接可再生能源入網和便于靈活操作的優點，直流輸電的優點是不增加系統的短路容量，便于實現兩大電力系統的非同期聯網運行和不同頻率的電力系統的聯網；利用直流系統的功率調制能提高電力系統的阻尼，抑制低頻振蕩，提高并列運行的交流輸電線的輸電能力，這些優點使高壓直流輸電得到了新的重視。

目前多端高壓直流電網技術上的主要挑戰，如網絡結構的拓撲設計、大容量電纜、保護和開斷短路電流的直流斷路器等成為熱門話題。對于多端高壓直流電網，具有快速開斷直流故障電流和隔離故障功能的直流斷路器是必不可少和至關重要的。但是高壓直流斷路器的發展面臨許多技術挑戰，如斷開的電流過大不僅會增加直流斷路器的負擔，而且還會增加避雷器的吸能，為了保護避雷器，提高系統的安全性，節省投資，延長避雷器的使用壽命，直流限流器的研制顯得尤為必要，該方案解決了高壓直流斷路器運行過程中的許多技術問題，對于發展柔性直流輸電網變得尤為重要，對提高直流輸電系統的可靠性和靈活性具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種耦合電抗器型高壓直流限流器，旨在解決現有技術中由于開斷大故障電流困難以及開斷大故障電流導致避雷器吸能過高的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括：

耦合電抗器單元，其包括耦合電抗器，耦合電抗器副邊部分，其兩端與電力系統的線路連接，在正常工作的時候，副邊起平波電抗器的作用，在開斷故障電流時耦合電抗器的原邊電感與吸能單元的預充電電容振蕩，在耦合電抗器副邊產生負壓，起到限流作用，副邊電感本身也能抑制故障電流的上升率；

吸能單元，其包括二極管和串聯電阻，可在直流斷路器開斷電路成功之后，抑制原邊電感的能量向耦合電抗器副邊傳遞，減少直流斷路器單元中避雷器的吸能，從而延長避雷器的使用壽命，減小事故發生率；

限流單元，其兩端與耦合電抗器單元的兩端并聯，當電力系統故障時預充電電容放電，在開斷故障電流時耦合電抗器的原邊電感與吸能單元的預充電電容振蕩，在耦合電抗器副邊產生負壓，從而使流過直流斷路器的電流上升速率減小，減小了開斷電流。限流單元還包含晶閘管觸發部分，其輸出端與限流單元的晶閘管控制端連接，在電力系統出現故障時導通晶閘管，使預充電電容放電；

直流斷路器單元，其包括直流斷路器(DCCB)，與耦合電抗器單元串聯，二者一起與吸能單元、限流單元并聯，直流斷路器單元主要用于開斷故障電流，直流斷路器單元中包含的避雷器則用于吸收電路中多余的電感能量。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：