[发明专利]一种基于晶闸管的固态故障电流限制器

说明书

本发明提供了一种基于晶闸管的固态故障电流限制器，该固态故障电流限制器包括三个单相电流限制器，每个单相电流限制器均包括主电路和断路器；主电路包括串联的第一限流电抗器和第二限流电抗器，以及第一晶闸管和第二晶闸管；该固态故障电流限制器串联接入输电线中，在线路无故障时正常工作，晶闸管持续导通，电流限制器等效阻抗基本为0；线路发生短路故障后，无延迟自动进入限流工作状态，限制短路电流第一个峰值，之后通过去掉晶闸管的触发信号，将两个限流电抗器完全接入线路，限制短路电流稳态值。本发明对故障识别速度要求低，无需增加旁路限流电抗器，结构简单，可靠性高，便于工程应用。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于晶闸管的固态故障电流限制器。

背景技术

电力系统的迅速发展，导致了一个新的突出问题，即各级电网中的短路电流水平不断增加。系统中部分地区的短路电流已经达到甚至超过了断路器遮断容量，严重威胁系统的安全运行。提高电压等级、采用串联电抗等传统电流限制技术虽然可一定程度上抑制系统的短路电流，但都会对系统的正常运行造成负面影响。使用故障电流限制器(FaultCurrent Limiter，FCL)成为解决短路电流超标问题的新途径，其特点是在电力系统正常运行时呈现零阻抗或低阻抗，在电力系统发生短路故障时阻抗迅速增大，达到快速限制短路电流的目的。

随着大功率电力电子器件的进步，出现了固态故障电流限制器(Solid StateFCL)。固态FCL的基础模块是由晶闸管或可关断电力电子器件与限流元件、控制系统组成。常用的固态FCL主要有以下几种：

1、并联开关型FCL

反向并联的全控型器件与限流电抗或电阻并联，正常时电流流过全控型器件，故障后器件关断，限流电阻或电抗接入系统抑制短路电流。该方案结构较为简单，但会产生很高的暂态过电压，且全控型器件成本较高。

2、桥式固态FCL

将基于晶闸管的整流桥串联接入系统，直流侧为限流电抗，正常时FCL对系统无明显影响，故障后随着电流增大，限流电抗自动起到限流作用。该方案可自动限制短路电流第一个峰值，但为了限制稳态短路电流，需另设旁路限流电抗。

3、串联谐振型FCL

电抗器和电容器串联，两者处于工频下的串联谐振态，正常时阻抗为零。故障发生后，快速旁路电容器，电抗器起到限制短路电流作用。该方案损耗小，且已有示范工程应用，但保护和旁路设备复杂，占地和成本较高。

上述几种方案在技术难度、成本与占地方面都存在不足或欠缺，因此需要提供一种能够在正常运行时对电力系统没有影响，且故障发生后自动限制短路电流的新型固态故障电流限制器。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种基于晶闸管的固态故障电流限制器。

本发明的技术方案是：

所述固态故障电流限制器包括三个单相电流限制器，每个单相电流限制器均包括主电路和断路器；所述主电路包括串联的第一限流电抗器和第二限流电抗器，以及第一晶闸管和第二晶闸管；

所述第一晶闸管并联在第一限流电抗器两端，第一晶闸管的阴极接入第一限流电抗器与第二限流电抗器之间；所述第二晶闸管并联在第二限流电抗器两端，第二晶闸管的阴极也接入第一限流电抗器与第二限流电抗器之间；

所述断路器，用于旁路所述主电路。

优选的，所述断路器并联在所述第一限流电抗器和第二限流电抗器组成的串联支路的两端；

所述第一限流电抗器和第二限流电抗器串联接入电力系统的输电线中；

优选的，所述固态故障电流限制器还包括降压变压器；