[实用新型]并联电感限流断路器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统短路故障保护装置，特别涉及一种大容量短路故障保护器件，以提高断路器的开断能力，保证其有效地切断故障电流。

背景技术

随着技术与经济的发展，电力系统正通过自身扩容和网际互联不断扩大规模，输配电网络的系统容量及短路电流随之增大。短路电流增大，给系统及用户带来的负面影响增加，对电力设备的电气与热稳定参数的要求也就越高；短路容量增大还可能导致断路器不能及时有效地切断短路电流，从而对电力设备造成不良影响。因此，为保证电力系统安全、可靠和稳定运行，必须采取有效的措施限制短路电流的水平，以保证断路器有效地切断故障电流。目前，限制电力系统短路电流的措施主要有：

(1)提升电网电压等级，将下一级电网分层、分区运行。低电压等级网络被分成若干区域，以辐射状接入更高一级的电网中，大容量的电厂直接接入更高一级电网中，这样，原电压等级网络的短路电流将随之降低。该措施可以有效抑制系统短路容量，但建造高一级电压的网络不仅工程复杂、造价昂贵、降低了供电可靠性和运行灵活性，还会带来电磁污染等问题。

(2)多母线分列运行或母线分段运行。该措施可以大大减小短路容量，能明显地限制短路电流的水平，但降低了供电可靠性、增加了线路损耗，并非电网发展的趋势，在220KV及以上的高压网络一般不采用该方式。

(3)采用熔断式保护器。该措施对切断短路电流起到积极作用，但其反应速度较慢，不利于电网的稳态及暂态稳定，且对电网的瞬间电动力没有任何抑制作用；此外，熔断式保护器一般是一次性的，给电网的维护以及自动化带来不便。

(4)采用大容量断路器。从现代电力系统及其技术发展来看，该方案存在一定的局限性。一方面，超大容量断路器在技术上存在相当的难度；另一方面，系统短路电流和断路器设备遮断容量太大会加重并联设备的技术要求，是不经济的。

(5)采用限流电抗器。在超高压、长距离输电线路中，装设串联电抗器用得较多，这等于增加了输电线路的距离，增大阻抗，从而限制短路电流水平；此外，该措施补偿了线路电容电流的影响，有效地改善了线路末端的电压水平。但该措施会增加网损、降低系统运行的稳定性。

此外，还有解列电网、采用直流输电技术(背靠背BTB)，增大发电机、变压器等设备的阻抗等措施，均为通过改变网络结构或参数来降低短路电流水平。以上措施在不同程度上限制了短路电流的水平，但它们均存在着各自的缺陷和不足，或以另一种形式对电网产生了不利影响，或技术上实现困难(大容量断路器)。为此，人们提出了故障限流器的概念，该方案不改变系统的运行方式、网络结构与正常运行状态下的网络参数，可以满足系统短路容量不断增大的要求，能有效地切断大容量的故障电流。为此，人们对其展开了大量的研究工作。

发明内容

本实用新型提供一种并联电感限流断路器，目的在于克服现有断路器开断能力之不足，提高其开断能力，使之有效地切断故障电流。

本实用新型的一种并联电感限流断路器，包括两个并联的线圈、与线圈并联的保护电阻、与线圈串联的辅助断路器和主断路器，其特征在于：

所述第一线圈与第二线圈的异名端相连，两个线圈并联，耦合系数为1；第一线圈与第一保护电阻并联，再与辅助断路器串联；第二线圈与第二保护电阻并联，再与主断路器串联；整个装置串联接入主系统，当控制回路检测到主系统发生短路故障时，发出控制信号，先打开辅助断路器，并联电感解耦，故障电流被限制在一定水平，再打开主断路器，完全切断故障电流。

所述的并联电感限流断路器，其特征在于：所述并联的第一线圈与第二线圈材料为超导材料。

所述的并联电感限流断路器，其特征在于：所述主断路器或辅助断路器为电力电子开关或者PWM变流器。

本实用新型利用无感耦合并联电感的分流来减小辅助断路器的开断容量，利用并联电感解耦后的限流来减小主断路器的开断容量，提高了现有断路器的开断能力，使之可以切断大容量短路电流。系统正常运行时，异名端相连的并联电感线圈通过无感耦合，使装置处于低损耗的待命状态，系统电流由并联电感线圈共同分担；在系统发生短路故障时，并联电感的分流减小了辅助断路器的开断容量，当辅助断路器打开后，并联电感解耦，阻抗大大增加，故障电流得到有效限制，减小了主断路器的开断容量，从而使之有效地切断故障电流。本实用新型中，辅助断路器与主断路器采用分时开断策略，从而实现了利用无感耦合并联电感的分流与解耦后的限流来分别减小它们的开断容量，提高其开断能力。本实用新型损耗很低，运行费用小，可以显著地提高现有断路器的开断能力，使之有效地切断故障电流。

附图说明