[发明专利]一种快速响应磁控故障限流器

说明书

本发明涉及一种快速响应磁控故障限流器，属于故障限流器技术领域，包括磁阀式可控电抗器电路、励磁控制电路，所述磁阀式可控电抗器电路包括电源输入端子A1、A2、电抗L1、L31、L32、电抗L22、L21、L4、晶闸管S1、晶闸管S2。本发明快速响应磁控故障限流器不需要使用额外的直流电源，同时具有高可靠和可重复的特点，可以连续承受多次的短路故障，并且损耗低、响应速度快。

技术领域

本发明属于故障限流器技术领域，特别涉及一种快速响应磁控故障限流器。

背景技术

短路是常见的电力系统故障。随着电力系统规模的扩大，短路电流水平也在逐渐上升。电力系统中出现短路时，电流迅速增大，可能损坏电气设备，甚至危害整个电力系统的正常运行，因此需要采取措施限制短路电流。

在线路中加入故障限流器能够有效限制短路电流。限流器在正常工作时呈现低阻抗，对电网输电质量影响小；在短路发生时，限流器的阻抗迅速增加，把限制短路电流限制在一定范围内。

磁阀式可控电抗器是一种用于无功补偿的装置，利用晶闸管的导通角控制绕组中的直流电流，使磁芯部分饱和，从而可以连续地调节装置的阻抗和吸收的无功功率。磁控故障限流器是在磁阀式可控电抗器的基础上改进而成。传统的磁控故障限流器，由于励磁速度很慢，导致限流器的响应速度很慢。

传统磁阀式可控电抗器，主要结构如图1，包含两套匝数为N的绕组，绕在一个四柱磁芯上，端子A1和A2连接交流电网，绕组1和2之间跨接有两个晶闸管S1、S2，跨接部分匝数为δN；绕组1和绕组2的中点跨接有一个续流二极管D，如图1所示。每个磁柱上有三段绕组，因此，可将两个磁柱上的绕组表示为六个电感。在晶闸管S1、S2不导通时，磁芯中仅有交流磁通，磁芯不饱和，因此阻抗最大。在正负半周产生的直流电流方向相同，使磁芯饱和。通过改变晶闸管S1、S2的导通角，能够改变直流控制电流大小，从而改变磁芯的饱和程度，以此调节磁阀式可控电抗器的阻抗；导通角越小，控制电流的直流成分越大，可控电抗器的阻抗越低。这种通过调整晶闸管导通角来控制磁芯饱和程度的方法，响应速度较慢。尤其在退饱和过程中，由于没有反压，直流电流减小非常缓慢，不适合动态响应快的应用场合。而故障限流器，正是需要使用退饱和的过程，因此传统磁阀式可控电抗器不适合故障限流器。

现有的还有一种磁阀式可控电抗器，利用外加直流电源的方式，加快线圈的励磁过程，使得磁芯更快饱和或者退饱和，提高了响应速度。虽然这种方法提高了响应速度，但是额外采用的直流电源增加了系统的复杂性和成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种快速响应磁控故障限流器，本发明的快速响应磁控故障限流器不需要使用额外的直流电源，在电网正常运行时磁芯深度饱和，阻抗低，因此损耗低；在故障时，通过励磁控制电路快速提升阻抗，限制短路电流，响应速度快。

其技术方案如下：

一种快速响应磁控故障限流器，其特征在于，包括磁阀式可控电抗器电路及励磁控制电路，其中，所述磁阀式可控电抗器电路包括电源输入端子A1、A2、电抗L1、L31、L32、电抗L22、L21、L4、晶闸管S1、晶闸管S2，其中，电抗L1、L31、L32串联连接，电抗L1的异名端和L31的同名端的公共连接端接电源连接端子A1，电抗L31和L32的公共连接端接晶闸管S1的阳极，电抗L32的异名端连接电抗L22的异名端，电抗L22、电抗L21、L4串联连接，电抗L4的异名端和L21的同名端的公共连接端接电源连接端子A2，电抗L4的同名端与电抗L1的同名端连接，电抗L22和L21的公共连接端接晶闸管S2的阳极，晶闸管S2的阴极与晶闸管S1的阴极连接，晶闸管S1和S2的公共连接端连接到电抗L1的同名端；励磁控制电路的两个连接端分别与可控电抗器电路晶闸管S1和S2的公共连接端以及电抗L22的异名端连接。

所述励磁控制电路包括限流直流电容C、放电回路、整流电路，其中直流电容与放电回路，整流电路并联。