一种基于晶闸管和二极管的混合桥式短路限流器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于晶闸管和二极管的混合桥式短路限流器，属于交流柔性输电技术的领域。该限流器包括直流电感、旁路电感、直流偏压电源和由四个电子开关组成的桥路，直流电感的一端和第一、第三电子开关的一端接在一起，旁路电感的一端、第一电子开关的另一端、第二电子开关的一端接在一起，旁路电感的另一端、第三电子开关的另一端、第四电子开关的一端接在一起，第一、第四电子开关或第二、第三电子开关是由晶闸管和二极管反并联组成的双向电子开关，其余两个电子开关为单个晶闸管，在旁路电感的通道中串接一个小电阻。本实用新型专利技术的限流器结构简单、易于控制、成本低、可靠性高，而且限流期间的阻性阻抗能有效提高系统的稳定性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应用于交流电压供电系统的电力系统短路故障限流器，是一种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

技术介绍
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。中国专利ZL200720041805. 6公开了一种电力系统短路故障限流器，其原理如图 1所示，图中，Ll为直流电感，晶闸管T1-T4与二极管D1-D2组成一个桥路，通过控制，该桥路既可以工作于桥式整流状态，也可以工作于两个双向开关状态，从而保证电感Ll在短路故障发生后，能限制交流短路电流的稳态值；肪为直流偏压，用来补偿二极管压降，保证电感Ll中的电流始终大于负载额定电流的峰值，从而保证电网电压无畸变。化为电源电压， Xl为线路阻抗，Rl为负载阻抗，CB为断路器。该限流器在短路故障初期，能自动限制短路电流上升速度；在短路故障被检测到之后，控制整流桥路切换为两个双向电子开关，将电感 Ll与旁路电感L2并联后，串入交流电路，可以限制短路电流的稳态值。由于采用了晶闸管元件，桥路在电流过零点切换，切换不会引起过电压和附加振荡，限制后的短路电流无畸变，无电磁干扰。为了满足电力系统继电保护装置的选择性要求，短路故障发生后，短路电流需要维持在额定负载电流的3到5倍，并保持一段时间。但是上述限流器在短路故障发生后的持续限流期间，L2中的暂态电流绝对值很大，可达设计值的两倍，即额定电流的6到 10倍，因此在短路状态下，系统线路电阻很小，暂态电流衰减很慢，该巨大的暂态电流会对旁路电感和线路产生大量的机械力冲击和热冲击，具有较大的危害。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述短路限流技术中存在的缺陷，提供一种基于晶闸管和二极管的混合桥式短路限流器，能够大大加快暂态电流的衰减速度，减少暂态电流的存在时间，可以提高系统的安全性和可靠性。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下一种基于晶闸管和二极管的混合桥式短路限流器，包括直流电感、旁路电感、直流偏压电源和由四个电子开关组成的桥路；直流电感的一端和第一、第三电子开关的一端接在一起，直流电感的另一端和直流偏压电源的负极接在一起，第二、第四电子开关的一端和直流偏压电源的正极接在一起，旁路电感的一端、第一电子开关的另一端、第二电子开关的一端接在一起，旁路电感的另一端、第三电子开关的另一端、第四电子开关的一端接在一起；第一和第四电子开关，或者第二和第三电子开关，是分别由晶闸管和二极管反并联组3成的双向电子开关，其余两个电子开关分别为单个晶闸管，在所述旁路电感的通道中串接一个小电阻。本技术的限流器结构简单、易于控制、成本低、可靠性高，而且限流电感通路只在短路故障限流的极短的时间内有电流通过，不会增加系统在正常运行状态下的功率损耗。本技术通过在旁路电感通路中串联一个很小的电阻，使得暂态电流衰减速度加快， 限流期间的阻性阻抗能有效提高系统的稳定性。附图说明图1是现有技术中基于晶闸管和二极管的混合桥式短路限流器的电路图。图2是本技术混合桥式短路限流器的电路图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术做进一步详细说明。如图2所示，第一电子开关的一端、第三电子开关的一端和直流电感Ll的一端接在一起；直流电感Ll的另一端和直流偏压电源Kd的负极接在一起；第二电子开关的一端、 第四电子开关的一端和直流偏压电源肪的正极接在一起；旁路电感L2的一端、第一电子开关的另一端、第二电子开关的另一端接在一起，为限流器接入线路的一个出线端子；旁路电感L2的另一端与第三电子开关的另一端、第四电子开关的另一端接在一起，为限流器接入线路的另一个出线端子。第一电子开关是由晶闸管Tl和二极管Dl组成的双向电子开关，第四电子开关是由晶闸管T4和二极管D4组成的双向电子开关，第二、第三电子开关分别为晶闸管T2和T3。 在正常情况下，控制晶闸管T2、T3导通，晶闸管Tl、T4关断，则二极管Dl、D2和晶闸管T2、 T3组成不控整流桥。在短路故障发生后，关断T2、T3管，控制Τ1、Τ4管处于常通状态，则桥路转化为两个双向开关，将电感Ll和L2并联起来，串入交流电路，限制短路电流的稳态值。 在旁路电感L2的通道中串接一个小电阻R2。由于限制下的短路电流根据电力系统继电保护的要求，只存在极短的时间，电阻R2可以按照脉冲负载设计，由于电阻R2的功率很小，不会明显增加系统成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种基于晶闸管和二极管的混合桥式短路限流器，包括直流电感（Ｌ１）、旁路电感（Ｌ２）、直流偏压电源（Ｅｂ）和由四个电子开关组成的桥路；直流电感（Ｌ１）的一端和第一、第三电子开关的一端接在一起，直流电感（Ｌ１）的另一端和直流偏压电源（Ｅｂ）的负极接在一起，　第二、第四电子开关的一端和直流偏压电源（Ｅｂ）的正极接在一起，旁路电感（Ｌ２）的一端、第一电子开关的另一端、第二电子开关的一端接在一起，旁路电感（Ｌ２）的另一端、第三电子开关的另一端、第四电子开关的一端接在一起；第一和第四电子开关，或者第二和第三电子开关，是分别由晶闸管和二极管反并联组成的双向电子开关，其余两个电子开关分别为单个晶闸管，其特征是：在所述旁路电感（Ｌ２）的通道中串接一个小电阻（Ｒ２）。

【技术特征摘要】
1. 一种基于晶间管和二极管的混合桥式短路限流器，包括直流电感(Li)、旁路电感 (L2)、直流偏压电源(Eb)和由四个电子开关组成的桥路；直流电感(Li)的一端和第一、第三电子开关的一端接在一起，直流电感(Li)的另一端和直流偏压电源(Eb)的负极接在一起，第二、第四电子开关的一端和直流偏压电源(Eb)的正极接在一起，旁路电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：费万民，张艳莉，崔新新，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：实用新型
国别省市：84