[实用新型]具有可调阻抗的短路故障限流器

说明书

技术领域

本实用新型是一种应用于交流电压供电系统，对短路故障电流及其上升率进行限制的装置，属于交流柔性输电技术的技术领域。

背景技术

随着电力系统规模和容量的不断扩大，短路电流的水平快速增加，当短路电流水平超过断路器的断开容量时，短路故障可能造成主要电力设备如变压器、高压开关设备、电力电缆等的严重损坏，引起系统不稳定，甚至造成系统的瘫痪。短路故障限流器在检测到短路故障发生后，通过快速改变故障线路的阻抗参数，将短路电流限制在允许的水平，以保护电力设备，已经成为柔性交流输电系统的关键元件之一。

附图1中的虚线部分为一种具有单个自关断器件的桥式短路限流器，图中，L1为直流电感，L2为旁路电感，D1-D4等组成了一个不控整流桥，T1为自关断开关器件，D5为续流二极管。在系统正常的情况下，控制T1导通，完成L1充磁之后，在稳态情况下，忽略D1-D5、T1及L1的功率损耗，限流器两端无压降。当短路故障发生后，经过T1和L1的电流会快速上升，当该电流大于某一设定值之后，控制关断T1，L1电流经过D5续流，桥路和L1退出系统，短路电流受到L2的限制。

由于桥路和直流电感只在短路故障初期，限制短路电流上升速度，在短路故障被检测到之后，退出系统，不参与限制稳态短路电流，因而利用率较低。另外，有研究表明，如果限流器中含有阻性元件，则可以吸收短路故障引起的暂态分量，阻尼振荡，有利于电力系统的稳定。为此，提出一种具有可调阻抗的桥式短路故障限流器，不但提供可调的阻性限流成分，提高电力系统的可靠性，而且保证桥路和L1能够同L2一起承担稳态的短路电流，提高桥路和L1的利用率，减小旁路电感L2的电流应力，降低限流器成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，在可控开关两端并联电阻，在短路故障发生后，以一定频率和占空比的方波信号来控制开关管，进而控制可调阻抗的等效阻值，不但使桥路和L1参与限制短路电流的稳态值，从而提高桥路和L1的利用率，减小旁路电感L2、L3、L4的电流定额，降低整个限流器的成本，还能够为系统提供可以调节的电阻负载特性，提高系统稳定性。

本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器，由旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成；旁路电感并联在桥路交流端；可控开关T1和电阻R并联组成可控电阻，和直流电感L1串联后，接在桥路的直流侧。在电力系统正常的情况下，控制T1处于常通状态，电阻R被短路，由于电感L1承受直流电压，其两端电压接近于零，并联电感两端电压也接近零，限流器呈现零阻抗状态。在短路故障发生并被检测到之后，立即用一定频率和占空比的方波信号去控制开关管T1，T1和R组成的可调阻抗和直流电感L1串联后，和桥路一起呈现出一个等效阻感负载，与旁路电感并联后，串入交流供电系统，以限制短路电流的稳态值。由于桥路和直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成的等效阻感负载承担了稳态短路电流的一部分，因而可以减小旁路电感的电流定额，从而降低限流器成本。

本实用新型具有可调阻抗的短路故障限流器，包括旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R；其中，整流桥中二极管D1、D2的公共阴极、自关断开关管T1的集电极(或漏极)、电阻R的一端接在一起；自关断开关管T1的发射极(或源极)、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端接在一起；直流电抗器L1的另一端与整流桥中二极管D3、D4的公共阳极接在一起；旁路电抗器L2的一端和二极管D 3的阴极、二极管D1的阳极接在一起，为限流器的一个出线端子；旁路电抗器L2的另一端和二极管D4的阴极、二极管D2的阳极接在一起，为限流器的另一个出线端子。使用时，该限流器通过两个出线端子串联接在电源和负载之间。