[发明专利]一种短路故障限流器

说明书

技术领域

本发明属于限流器领域，更具体地，涉及一种基于耦合电抗器的短路故障限流器。

背景技术

近年来，随着电力系统的快速发展，系统容量不断增大，短路电流水平急剧增加，对电网安全和稳定运行带来了严重的威胁，制约了电力系统的发展。另外，由于材料、工艺等方面的诸多限制，直接提高现有单体断路器的开断容量十分困难。因此，必须采取有效的措施来限制短路故障电流。

故障限流器作为一种限制短路故障电流的技术方案，能够有效的限制电网中的短路电流水平。故障限流器具有以下优点：一方面，可以显著降低对断路器开断容量的要求，保证断路器能够正常开断大的故障电流；另一方面，能够减轻电网中各种高压电器设备的动、热稳定负担，保证电网的安全与稳定运行。因此研究性能优良、经济合理的新型故障限流器具有重要的现实意义和应用价值。

目前已有的故障限流器主要有以下几种：(1)超导限流器，然而该类型限流器成本高，体积大，在技术、经济性和便利性等方面有许多问题需要解决。(2)固态限流器：然而该方案成本较高，受到大功率电力电子器件发展水平的限制。(3)谐振型限流器，然而该方案引入了电感、电容元件，增加了系统产生振荡和过电压的可能性，对电容元件的要求高。以上限流方案由于种种缺陷而限制了其在实际系统中的应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种短路故障限流器，其目的在于当系统发生故障时能有效限制故障电流，减小故障电流对系统的影响，增加断路器开断的可靠性。

本发明提供了一种短路故障限流器，包括：耦合电抗器，第一快速开关CB1和第二快速开关CB2，所述第一快速开关CB1、所述耦合电抗器的一臂电感L1和所述第二快速开关CB2依次串联连接；所述耦合电抗器的另一臂电感L2并联在所述第一快速开关CB1的输入端和所述第二快速开关CB2的输出端之间；当系统发生故障时，所述第一快速开关CB1和所述第二快速开关CB2同时断开，所述耦合电抗器的一臂电感L1从系统中切除，所述耦合电抗器的另一臂电感L2接入电网中限制故障电流。

更进一步地，还包括：第一均压电容C1和第二均压电容C2；所述第一均压电容C1与所述第一快速开关CB1并联，所述第二均压电容C2与所述第二快速开关CB2并联。

更进一步地，耦合电抗器两臂电感反向耦合，耦合电抗器的一臂电感L1的异名端与所述第一快速开关CB1的输出端连接，所述耦合电抗器的一臂电感L1的同名端与所述第二快速开关CB2的输入端连接；所述耦合电抗器的另一臂电感L2的同名端与所述第一快速开关CB1的输入端连接，所述耦合电抗器的另一臂电感L2的异名端与所述第二快速开关CB2的输出端连接；或者，耦合电抗器的一臂电感L1的同名端与所述第一快速开关CB1的输出端连接，所述耦合电抗器的一臂电感L1的异名端与所述第二快速开关CB2的输入端连接；所述耦合电抗器的另一臂电感L2的异名端与所述第一快速开关CB1的输入端连接，所述耦合电抗器的另一臂电感L2的通同名端与所述第二快速开关CB2的输出端连接。

更进一步地，第一快速开关CB1和所述第二快速开关CB2结构相同，且所述第一快速开关CB1需要开断的电流为所述耦合电抗器两臂电感分担的故障电流，所述第一快速开关CB1断口的电压等级根据系统电压及限流工况下的感应电压确定。

更进一步地，第一快速开关CB1和所述第二快速开关CB2均为满足快速开断与同步开断要求的断路器，具体可以为真空断路器。

本发明具有以下优点：

(1)在正常工况下，耦合电抗器对外表现为很小的漏抗，限流器对系统基本无影响。

(2)发生短路故障时，快速开关不需要开断满容量的短路电流，开断的电流与耦合电抗器参数有关；当耦合电抗器两臂电感相等时，快速开关仅需要开断一半故障电流。

(3)合理设置耦合电抗器进出线方式后，耦合电抗器两臂绕组间基本等电位，两臂绕组间需要耐受的电压非常小，对耦合电抗器的绝缘设计要求低，应用于高电压等级系统时优势明显。

(4)两个快速开关经耦合电抗器一臂绕组串联并且同时断开，因此每个开关断开过程中的恢复电压降低，对每个开关的要求降低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的短路故障限流器的原理框图。

图2为本发明实施例提供的短路故障限流器的电路图。

图3为本发明实施例提供的短路故障限流器在限制故障电流时耦合电抗器两臂绕组之间的电位示意图。