專利名稱：一種故障限流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于輸配電網(wǎng)的故障限流電路，屬于電工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于電力系統(tǒng)的發(fā)展，負(fù)荷的增大，大容量機(jī)組和電廠及變電設(shè)備的投入，尤其是負(fù)荷中心大電廠的出現(xiàn)以及大電力系統(tǒng)的互聯(lián)，使得輸配電網(wǎng)容量大為增加，同時也使短路電流水平日益增高，甚至于短路電流水平已經(jīng)超過了目前的斷路器的開斷容量。如果不采取措施加以控制，不但使新變電所的設(shè)備投資大大增加，而且對系統(tǒng)中原有變電所設(shè)備將產(chǎn)生很大的影響，甚至需要花費(fèi)大量的投資進(jìn)行改造、改建和改換。
現(xiàn)有技術(shù)主要采取以下方法限制電力系統(tǒng)輸配電網(wǎng)中的短路電流1、發(fā)展高一級電網(wǎng)，低壓電網(wǎng)分片或?qū)⒛妇€分列、分段運(yùn)行，甚至將電網(wǎng)解列，以及采用直流聯(lián)網(wǎng)，這些措施不僅投資很大，而且涉及到電網(wǎng)的穩(wěn)定性等復(fù)雜問題，非不得已不采用。
2、采用高阻抗變壓器或者串聯(lián)電抗器。在輸配電系統(tǒng)中采用，不但會增加網(wǎng)損，還會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3、更換斷路器，對現(xiàn)有的變電所進(jìn)行增容改造。代價太大，而且現(xiàn)有的斷路器容量可能無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于輸配電網(wǎng)的故障限流電路，它結(jié)構(gòu)簡單，可限制短路電流峰值以及穩(wěn)態(tài)值。
本發(fā)明由等效交流電流源、限流電阻并聯(lián)后通過連接變壓器串聯(lián)接入電力系統(tǒng)，連接于系統(tǒng)線路出口處斷路器的前面。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，對系統(tǒng)無影響；系統(tǒng)故障后能立刻自動投入，可限制短路電流峰值及穩(wěn)態(tài)值。本發(fā)明不僅可減小故障電流對電力系統(tǒng)的沖擊，并且使原有的斷路器能可靠地切斷故障電流。


圖1是本發(fā)明在單相系統(tǒng)中的原理圖，AC為電力系統(tǒng)的單相輸出，DL斷路器，IS等效交流電流源，R限流電阻，T變壓器，RL線路電阻，XL線路電抗，ZLoad負(fù)荷阻抗；圖2是本發(fā)明在三相系統(tǒng)中的原理圖，A、B與C為電力系統(tǒng)的三相輸出，DL斷路器，IS等效交流電流源，R限流電阻，TA、TB與TC為變壓器，RL線路電阻，XL線路電抗，ZLoad負(fù)荷阻抗；圖3是本發(fā)明在單相系統(tǒng)中的應(yīng)用實例，AC為電力系統(tǒng)的單相輸出，DL斷路器，RL線路電阻，XL線路電抗，負(fù)荷阻抗ZLoad，IS等效交流電流源，R限流電阻，T變壓器，HTS-L電感，DC可控整流，G1、G2、G3、G4為絕緣門極雙極型晶體管IGBT。
圖4是本發(fā)明在三相系統(tǒng)中的應(yīng)用實例，A、B與C電力系統(tǒng)的三相輸出，DL斷路器，RL線路電阻，XL線路電抗，ZLoad負(fù)荷阻抗，IS等效交流電流源，R限流電阻，TA、TB與TC為變壓器，DC可控整流，HTS-L電感，G1、G2、G3、G4、G5與G6為絕緣門極雙極型晶體管IGBT。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
本發(fā)明提供的限流貯能電路如圖1、圖2中虛線框所示。在圖1單相系統(tǒng)中，本發(fā)明連接于電力系統(tǒng)AC線路出口處，與斷路器DL相串聯(lián)，它由等效交流電流源IS與限流電阻R并聯(lián)后通過連接變壓器T串聯(lián)接入系統(tǒng)；在圖2三相系統(tǒng)中，本發(fā)明分別連接于三相A、B與C線路出口處與斷路器DL相串聯(lián)，三相分別由等效交流電流源IS與限流電阻R并聯(lián)后通過連接變壓器TA、TB與TC分別串聯(lián)接入系統(tǒng)。圖1、圖2中RL、XL與ZLoad分別為線路電阻、線路電抗與負(fù)荷阻抗。等效交流電流源IS可以提供系統(tǒng)運(yùn)行中的幅值、相位皆可調(diào)的電流，其幅值不超過系統(tǒng)正常運(yùn)行時的最大負(fù)荷電流。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，調(diào)節(jié)等效交流電流源IS提供的電流使其與系統(tǒng)電流，也即是圖1單相系統(tǒng)中連接變壓器T或圖2三相系統(tǒng)中的連接變壓器TA、TB與Tc流過的電流大小相等，方向相反，這時流過限流電阻R的電流為零，相當(dāng)于圖1單相系統(tǒng)中連接變壓器T或圖2三相系統(tǒng)中的連接變壓器TA、TB與TC的副邊短路，此時本發(fā)明對系統(tǒng)無影響。系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，也即當(dāng)故障電流超過等效交流電流源IS可以提供的補(bǔ)償電流時，系統(tǒng)電流立刻自動流過限流電阻R，也即是限流電阻R立刻自動投入進(jìn)行故障限流。
圖3中虛線框中所示為本發(fā)明的一個實施例。本發(fā)明安裝于電力系統(tǒng)AC線路出口處與斷路器DL相串聯(lián)，其中RL、XL與ZLoad分別為線路電阻、線路電抗與負(fù)荷阻抗。等效交流電流源IS為橋式連接的絕緣門極雙極型晶體管IGBT G1、G2、G3、G4組成的單相電流源變流器，其直流側(cè)由可控整流DC和電感HTS-L串聯(lián)后構(gòu)成，交流輸出側(cè)與限流電阻R并聯(lián)后與單相連接變壓器T副邊連接，單相連接變壓器T的原邊串聯(lián)接入系統(tǒng)。其中電感HTS-L采用電阻幾乎為零的超導(dǎo)電感，可大大減小損耗，提高了裝置的效率，亦可以是普通電感。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，電流源變流器提供的電流與系統(tǒng)電流，也即是連接變壓器T流過的電流大小相等，方向相反，這時流過限流電阻R的電流為零，相當(dāng)于連接變壓器T的副邊短路，此時本發(fā)明對系統(tǒng)無影響。系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，也即當(dāng)故障電流超過電流源變流器可以提供的補(bǔ)償電流時，系統(tǒng)電流立刻自動流過限流電阻R，也即是限流電阻R立刻自動投入進(jìn)行故障限流。系統(tǒng)故障時，它可限制短路電流峰值及穩(wěn)態(tài)值，使得原有的斷路器可把大的故障電流斷開。
圖4為本發(fā)明的又一個實施例。如圖4虛線框中所示，本發(fā)明安裝于系統(tǒng)中A、B與C三相線路出口處與斷路器DL相串聯(lián)，其中RL、XL與ZLoad分別為各相線路電阻、線路電抗與負(fù)荷阻抗。等效交流電流源IS為橋式連接的絕緣門極雙極型晶體管IGBT G1、G2、G3、G4、G5與G6組成的三相電流源變流器，其直流側(cè)由可控整流DC和電感HTS-L串聯(lián)后構(gòu)成，交流輸出側(cè)的各相分別與三個限流電阻R并聯(lián)后連接在三個二次側(cè)星型連接的單相連接變壓器TA、TB與TC的副邊，連接變壓器TA、TB與TC的原邊分別串聯(lián)接入電力系統(tǒng)。其中電感HTS-L采用電阻幾乎為零的超導(dǎo)電感，可大大減小損耗，提高了裝置的效率，亦可以是普通電感。系統(tǒng)正常運(yùn)行時流過電感的是一直流，并且系統(tǒng)正常運(yùn)行時，三相電流源變流器提供的電流與系統(tǒng)電流，也即是連接變壓器TA、TB與TC流過的電流大小相等，方向相反，這時流過限流電阻R的電流為零，相當(dāng)于連接變壓器TA、TB與TC的副邊短路，此時本發(fā)明對系統(tǒng)無影響。系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，也即當(dāng)故障電流超過電流源變流器可以提供的補(bǔ)償電流，系統(tǒng)電流立刻自動流過限流電阻R，也即是限流電阻R立刻自動投入進(jìn)行故障限流。系統(tǒng)故障時，它可限制短路電流峰值及穩(wěn)態(tài)值，使得原有的斷路器即可把大的故障電流斷開。
本發(fā)明效率高，結(jié)構(gòu)簡單，可靠，用于輸配電網(wǎng)，不僅解決了系統(tǒng)故障電流過大問題，而且還大大降低了系統(tǒng)中各元器件耐流量的要求，降低了系統(tǒng)的設(shè)計要求，若用于高壓或超高壓輸電網(wǎng)還可以極大的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性和可靠性。
在一220V單相系統(tǒng)試驗中，限流電阻R的電阻值為系統(tǒng)阻抗的5倍時，故障電流可以限制到原來故障電流的峰值40％左右，穩(wěn)態(tài)值約20％。
權(quán)利要求
1.一種故障限流電路，其特征在于它由等效交流電流源[IS]與限流電阻[R]并聯(lián)后通過連接變壓器[T]串聯(lián)連接于電力系統(tǒng)線路出口處斷路器的前面。
2.按權(quán)利要求1所述的故障限流電路，其特征在于等效交流電流源[IS]為電流源變流器，其直流側(cè)由可控整流[DC]和電感[HTS-L]串聯(lián)組成。
3.按權(quán)利要求2所述的故障限流電路，其特征在于在單相電力系統(tǒng)中等效交流電流源[IS]為單相電流源變流器，它與限流電阻[R]并聯(lián)后連接單相連接變壓器[T]的副邊，單相連接變壓器[T]原邊串聯(lián)接入電力系統(tǒng)。
4.按權(quán)利要求2所述的故障限流電路，其特征在于在三相電力系統(tǒng)中等效交流電流源[IS]為三相電流源變流器，它的各相輸出分別與三個限流電阻R并聯(lián)后連接在三個二次側(cè)星型連接的單相連接變壓器[TA]、[TB]與[TC]的副邊，連接變壓器[TA]、[TB]與[TC]的原邊分別串聯(lián)接入電力系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于輸配電網(wǎng)的故障限流電路，屬于電工技術(shù)領(lǐng)域。它由等效交流電流源與限流電阻并聯(lián)后通過連接變壓器串聯(lián)接入系統(tǒng)。安裝于電力系統(tǒng)線路出口處與斷路器相串聯(lián)。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，對系統(tǒng)無影響。系統(tǒng)故障時，它可立刻自動投入限制短路電流峰值及穩(wěn)態(tài)值。本發(fā)明效率高，結(jié)構(gòu)簡單，可靠，適用于輸配電網(wǎng)，不僅解決了電力系統(tǒng)故障電流過大問題，而且還大大降低了系統(tǒng)中各元器件耐流量的要求，若用于高壓或超高壓輸電網(wǎng)還可以極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性和可靠性。
文檔編號H02H9/02GK1508930SQ0215682
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者趙彩宏, 肖立業(yè), 林良真 申請人:中國科學(xué)院電工研究所