專(zhuān)利名稱(chēng)：電力系統(tǒng)的短路限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電力系統(tǒng)的短路限流器。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)和現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，大電網(wǎng)互聯(lián)和跨國(guó)互聯(lián)日益發(fā)展，單機(jī)容量不斷增大，低阻抗大容量變壓器在現(xiàn)代化低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷增長(zhǎng)以及配電網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，使電力系統(tǒng)的短路容量有日益增加的趨勢(shì)，系統(tǒng)中短路限流成為一個(gè)迫切的問(wèn)題。目前較為常見(jiàn)的短路限流器多采用多個(gè)固態(tài)開(kāi)關(guān)(通常為晶閘管)控制多個(gè)相關(guān)電感元件在短路前后的運(yùn)行與退出，并通過(guò)適當(dāng)?shù)哪芰總鬟f來(lái)分擔(dān)系統(tǒng)的短路電流。系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)晶閘管橋臂全部導(dǎo)通，由于固態(tài)開(kāi)關(guān)存在導(dǎo)通壓降，會(huì)導(dǎo)致線路電流峰值點(diǎn)附近發(fā)生接近5%的畸變。對(duì)于對(duì)電能質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，可通過(guò)正確選擇固態(tài)開(kāi)關(guān)和直流電感參數(shù)來(lái)減小負(fù)載電流的畸變；但對(duì)于對(duì)電能質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，為了徹底消除負(fù)載電流的畸變，需要通過(guò)適當(dāng)?shù)某浯呕芈穪?lái)消除短路限流器產(chǎn)生的諧波，使用場(chǎng)合受到一定約束，投資成本相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了電力系統(tǒng)的短路限流器，能夠在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，以低諧波、低能耗接入；在系統(tǒng)短路故障時(shí)，獲得很好的限流效果。本發(fā)明提供了電力系統(tǒng)的短路限流器，包括第一 L-C支路、第二 L-C支路和橋接支路，其中所述第一 L-C支路包括相互串聯(lián)的第一電感和第一電容，所述第二 L-C支路包括相互串聯(lián)的第二電感和第二電容，所述橋接支路包括相互串聯(lián)的橋電阻和晶間管模塊，其中
所述橋接支路的一端連接在所述第一電感與所述第一電容之間，所述橋接支路的另一端連接在所述第二電感與所述第二電容之間；
在輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述晶閘管模塊不導(dǎo)通；所述輸電系統(tǒng)短路故障時(shí)，所述晶閘管模塊導(dǎo)通。進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述晶閘管模塊包括兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管。進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述第一 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第一電容的兩端的M0V。進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述第二 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第二電容的兩端的M0V。進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述第一 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第一電容的兩端的M0V，并且所述第二 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第二電容的兩端的 MOV。
實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果
本發(fā)明能夠通過(guò)低成本的無(wú)源器件，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，以低諧波、低能耗接入， 從而不影響輸電系統(tǒng)的電氣性能；在系統(tǒng)短路故障時(shí)，改變限流器接入系統(tǒng)的電氣拓?fù)?，呈現(xiàn)電感元件與電容元件以工頻并聯(lián)諧振的形式接入系統(tǒng)，從而獲得很好的限流效果。


圖1是本發(fā)明電力系統(tǒng)的短路限流器的示意圖2是本發(fā)明電力系統(tǒng)的短路限流器的第一實(shí)施例示意圖； 圖3是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)在加裝限流器之前電流暫態(tài)圖； 圖4是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)在加裝限流器之前電流穩(wěn)態(tài)圖5是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)在加裝限流器之前三相電流均方根值隨時(shí)間變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明電力系統(tǒng)的短路限流器的示意圖，包括第一 L-C支路、第二 L-C支路和橋接支路，其中所述第一 L-C支路包括相互串聯(lián)的第一電感和第一電容，所述第二 L-C支路包括相互串聯(lián)的第二電感和第二電容，所述橋接支路包括相互串聯(lián)的橋電阻和晶間管模塊，其特征在于
所述橋接支路的一端連接在所述第一電感與所述第一電容之間，所述橋接支路的另一端連接在所述第二電感與所述第二電容之間；
在輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述晶閘管模塊不導(dǎo)通；所述輸電系統(tǒng)短路故障時(shí)，所述晶閘管模塊導(dǎo)通。本發(fā)明限流器的主體由無(wú)源電感、電容元件組成，電感元件附帶的電阻也一同考慮在內(nèi)。在正常運(yùn)行時(shí)，限流器的電感、電容元件構(gòu)成工頻串聯(lián)諧振電路串接在輸電系統(tǒng)中，其對(duì)外呈現(xiàn)低阻抗，幾乎不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電氣量；當(dāng)短路檢測(cè)單元檢測(cè)到線路發(fā)生短路故障時(shí)，限流器通過(guò)導(dǎo)通晶閘管變換限流器的內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使電感、電容元件形成工頻并聯(lián)諧振電路的結(jié)構(gòu)，對(duì)外呈現(xiàn)高阻抗串接在輸電系統(tǒng)中，從而有效抑制輸電系統(tǒng)中的短路電流，減少電力設(shè)備發(fā)生過(guò)流損壞的風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)于電路檢測(cè)單元，目前的電力系統(tǒng)中諸如電流互感器等設(shè)備都可以隨時(shí)檢測(cè)到系統(tǒng)各處的電流值，若超過(guò)閾值則觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，與三段保護(hù)中斷路器的工作原理類(lèi)似，目前在電力系統(tǒng)中已廣泛應(yīng)用。而在仿真系統(tǒng)當(dāng)中，可通過(guò)比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。鑒于傳統(tǒng)短路限流器在正常運(yùn)行時(shí)存在非線性電力電子器件處于導(dǎo)通狀態(tài)、會(huì)產(chǎn)生諧波損耗，以及使用多個(gè)晶閘管控制電路拓?fù)涞淖兓瘯?huì)增加限流器投資等問(wèn)題，本發(fā)明打破傳統(tǒng)限流器的工作思路，利用諧振的方法控制系統(tǒng)中的電流，且系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)幾乎不引入諧波，除了一個(gè)晶間管模塊之外，限流器僅由無(wú)源電感、電容元件組成，造價(jià)較低，可節(jié)省限流器的投資和安裝成本。圖2是本發(fā)明電力系統(tǒng)的短路限流器的第一實(shí)施例示意圖。與圖1相比，圖2是本發(fā)明優(yōu)選的第一實(shí)施例示意圖。
如圖2所示，進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述晶閘管模塊包括兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管。反并聯(lián)晶閘管可以通過(guò)單相晶閘管或雙向晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)單相晶閘管只導(dǎo)通交流的正半周或負(fù)半周，一個(gè)周期的導(dǎo)通有兩個(gè)單相晶閘管交替完成。兩個(gè)單相晶閘管反并聯(lián)相當(dāng)于一個(gè)雙向晶閘管，用于較大電流的電路。在反并聯(lián)晶閘管的控制線路中，通常觸發(fā)反并聯(lián)晶閘管的方法是設(shè)置兩套觸發(fā)線路，正向晶閘管一套，反向晶閘管一套，此種觸發(fā)方式比較繁瑣，尤其是采用單片機(jī)控制的觸發(fā)線路，占用I/O 口資源較大，而雙向晶閘管則克服了反并聯(lián)晶閘管觸發(fā)線路的弱點(diǎn)，不論是正向或反向均用同一套觸發(fā)線路，大大簡(jiǎn)化了觸發(fā)線路。本發(fā)明中，優(yōu)選地，采取雙向晶閘管來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述第一 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第一電容的兩端的M0V。進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述第二 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第二電容的兩端的M0V。進(jìn)一步的，本發(fā)明的電力系統(tǒng)的短路限流器，所述第一 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第一電容的兩端的M0V，并且所述第二 L-C支路還包括并聯(lián)在所述第二電容的兩端的 MOV。由于諧振狀態(tài)下電容元件對(duì)電壓較敏感，容易導(dǎo)致電容過(guò)電壓發(fā)生。為了防止限流器電容元件上的短路暫態(tài)電壓值過(guò)高而影響電容元件的正常工作，本發(fā)明實(shí)施例中，優(yōu)選地，在電容元件的兩端并聯(lián)MOV (金屬氧化物可變電阻器)以降低并聯(lián)諧振時(shí)電容元件的暫態(tài)沖擊電壓水平。MOV及其具體性能參數(shù)可根據(jù)具體要求選擇裝與不裝，并選擇合適的參數(shù)。MOV (metal-oxide-varistor，金屬氧化物壓敏電阻)是由氧化鋅或氧化鉍等金屬氧化物燒結(jié)而成的多晶半導(dǎo)體陶瓷元件，具有理想的閥特性。在工頻電壓下它呈現(xiàn)極大的電阻，能迅速有效的抑制工頻續(xù)流，因此無(wú)需火花間隙來(lái)熄滅由工頻續(xù)流引起的電??；而在過(guò)電壓下，其電阻又變的很小，能很好的泄放雷電流。在所述第一電容和/或所述第二電容的兩端并聯(lián)M0V，能起到保護(hù)電容的作用，優(yōu)選地，如圖2所述，本發(fā)明實(shí)施例當(dāng)中，第一電容和第二電容兩端都并聯(lián)了 M0V，對(duì)上述電容加以保護(hù)。下面將結(jié)合附圖和測(cè)試系統(tǒng)詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明不受所述具體實(shí)例所限。本例采用單機(jī)向無(wú)窮大系統(tǒng)送電的輸電系統(tǒng)為測(cè)試系統(tǒng)，其中，電源容量為3 X 800MVA,雙回500kV架空線路，每段長(zhǎng)度均為100km，線路參數(shù)為廣東電網(wǎng)花都開(kāi)關(guān)站 500kV花博甲乙線實(shí)測(cè)值。甲線正序電抗值為0J651Q/km，正序電阻值為0. 0223 Ω/km，正序電容值為0. 014;3uF/km ；零序電抗值為1. 004 Ω /km,零序電阻值為0. 2494 Ω /km,零序電容值為 0.0085uF/km。乙線正序電抗值為0. ^46ΩΛπι，正序電阻值為0.0225Q/km，正序電容值為0. 0142uF/km;零序電抗值為0. 9797 Ω/km，零序電阻值為0. 2563 Ω/km，零序電容值為 0.0085uF/km。電源相對(duì)于無(wú)窮大系統(tǒng)母線的相位角為18°。假設(shè)故障發(fā)生在乙線始端，發(fā)生時(shí)刻為0.9997s，此時(shí)A相電壓正處于過(guò)零點(diǎn)的最不利時(shí)刻。假設(shè)此時(shí)發(fā)生三相短路，故障處電流將急劇增大，測(cè)試系統(tǒng)在加裝限流器之前， 電流隨時(shí)間變化曲線如圖3所示，其中A相沖擊電流最大，峰值約120kA;暫態(tài)電流衰減過(guò)程大約在t=10s時(shí)結(jié)束，如圖4所示是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)在加裝限流器之前電流穩(wěn)態(tài)圖，此時(shí)穩(wěn)態(tài)電流峰值在60kA左右。每個(gè)周期采樣64點(diǎn)，得到的三相電流均方根值隨時(shí)間變化的曲線如圖5所示是本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)在加裝限流器之前三相電流均方根值隨時(shí)間變化的曲線圖。此時(shí)，A相電流均方根值短路后可達(dá)73kA，如此大的短路有必要引入短路限流器加以限制。故此，采用本發(fā)明的限流器，在正常負(fù)載工作條件下，所述晶閘管模塊是不導(dǎo)通的，限流器呈現(xiàn)兩條串聯(lián)L-C支路。理想工作狀態(tài)下，該限流器的這兩條支路在系統(tǒng)頻率下分別
產(chǎn)生串聯(lián)諧振(即電感和電容參數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足諧振約束
權(quán)利要求
1.一種電力系統(tǒng)的短路限流器，包括第一 L-C支路、第二 L-C支路和橋接支路，其中所述第一 L-C支路包括相互串聯(lián)的第一電感和第一電容，所述第二 L-C支路包括相互串聯(lián)的第二電感和第二電容，所述橋接支路包括相互串聯(lián)的橋電阻和晶間管模塊，其特征在于所述橋接支路的一端連接在所述第一電感與所述第一電容之間，所述橋接支路的另一端連接在所述第二電感與所述第二電容之間；在輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述晶閘管模塊不導(dǎo)通；所述輸電系統(tǒng)短路故障時(shí)，所述晶閘管模塊導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)的短路限流器，其特征在于，所述晶閘管模塊包括兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)的短路限流器，其特征在于，所述第一L-C支路還包括并聯(lián)在所述第一電容的兩端的MOV。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)的短路限流器，其特征在于，所述第二L-C支路還包括并聯(lián)在所述第二電容的兩端的M0V。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)的短路限流器，其特征在于，所述第一L-C支路還包括并聯(lián)在所述第一電容的兩端的M0V。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了電力系統(tǒng)的短路限流器，包括第一L-C支路、第二L-C支路和橋接支路，其中所述第一L-C支路包括相互串聯(lián)的第一電感和第一電容，所述第二L-C支路包括相互串聯(lián)的第二電感和第二電容，所述橋接支路包括相互串聯(lián)的橋電阻和晶閘管模塊，其中所述橋接支路的一端連接在所述第一電感與所述第一電容之間，所述橋接支路的另一端連接在所述第二電感與所述第二電容之間；在輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，所述晶閘管模塊不導(dǎo)通；所述輸電系統(tǒng)短路故障時(shí)，所述晶閘管模塊導(dǎo)通。采用本發(fā)明，可以在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，以低諧波、低能耗接入；在系統(tǒng)短路故障時(shí)，獲得很好的限流效果。
文檔編號(hào)H02H9/02GK102324737SQ20111027101
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者孫聞, 陳迅 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院