一种固态故障电流限制器制造技术

本发明专利技术提供一种固态故障电流限制器，包括限流电抗L1、限流电抗L2、限流电抗L3、晶闸管阀T1、晶闸管阀T2和旁路断路器K；限流电抗L1与限流电抗L2串联形成限流电抗支路，晶闸管阀T1和晶闸管阀T2串联形成晶闸管阀支路，旁路断路器K和晶闸管阀支路均与限流电抗支路并联，所述限流电抗L3一端与限流电抗L1与限流电抗L2的中点，其另一端与晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的中点连接。本发明专利技术提供的技术方案可实现正常运行时对电力系统几乎无影响，故障发生后自动限制短路电流。且本发明专利技术提供的固态故障电流限制器对故障识别速度要求低，结构简单，无全控型电力电子器件，且可通过改变限流电抗大小分别调整对短路电流峰值和稳态值的限流效果，便于工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种固态故障电流限制器
本专利技术涉及电力系统及电力电子
，具体涉及一种固态故障电流限制器。
技术介绍
电力系统规模越来越大，短路电流水平超标问题也越来越严重。传统的限制短路电流的方法，如改变电力系统结构、加装串联电抗等，会对电力系统正常运行产生不利影响。故障电流限制器(faultcurrentlimiter，FCL)可实现在正常运行时对电力系统无影响，发生短路故障后快速增大阻抗，是限制短路电流的有效途径。目前，故障电流限制器主要有超导型、饱和铁心型、变压器型等多种类型，但都在实现的技术难度、经济性、占地面积上存在问题，限制了工程应用。上世纪九十年代，美国EPRI详细调研了已有的限流技术，认为应用电力电子技术发展固态FCL是较现实的技术途径。电力系统迅速发展，电网之间互联加强，导致了各级电网中的短路电流水平不断增加。在电力系统中，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，严重威胁了电力系统的安全稳定运行。提高电压等级、采用串联电抗等传统电流限制技术可一定程度上抑制短路电流，但会对电力系统的正常运行造成一定负面影响。使用故障电流限制器(FCL)成为解决短路电流超标问题的有效途径，其特点是在电力系统正常运行时呈现零阻抗或低阻抗，对电力系统基本无影响，在电力系统发生短路故障时阻抗迅速增大，迅速限制短路电流。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(solidstateFCL)。固态故障电流限制器的基础模块包括晶闸管阀或可关断电力电子器件与限流元件、控制系统，是故障电流限制器的主要发展方向之一。目前的固态故障电流限制器主要有并联开关型、桥型和串联谐振型，但这几种方案在技术难度、成本与占地方面都存在不足或欠缺，很有必要研究新型的固态故障电流限制器。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种固态故障电流限制器，可实现正常运行时对电力系统几乎无影响，故障发生后自动限制短路电流。且本专利技术提供的固态故障电流限制器对故障识别速度要求低，结构简单，无全控型电力电子器件，且可通过改变限流电抗大小分别调整对短路电流峰值和稳态值的限流效果，便于工程应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种固态故障电流限制器，包括限流电抗L1、限流电抗L2、限流电抗L3、晶闸管阀T1、晶闸管阀T2和旁路断路器K；所述限流电抗L1与限流电抗L2串联形成限流电抗支路，所述晶闸管阀T1和晶闸管阀T2串联形成晶闸管阀支路，且晶闸管阀T1的阴极连接晶闸管阀T2的阴极；所述旁路断路器K和晶闸管阀支路均与限流电抗支路并联，所述限流电抗L3一端与限流电抗L1与限流电抗L2的中点，其另一端与晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的中点连接。所述限流电抗L1和限流电抗L2的电抗值相等。所述晶闸管阀T1和晶闸管阀T2均包括单向晶闸管。所述单向晶闸管设有N个，N个单向晶闸管依次串联，N由晶闸管阀需承受的电压决定。所述单向晶闸管设有M个，M个单向晶闸管并联，M由晶闸管阀需承受的电流决定。所述固态故障电流限制器串联于输电线路中，且分相布置。所述固态故障电流限制器的工作模式包括启动模式、运行模式和限流模式；所述启动模式包括：持续向晶闸管阀T1和晶闸管阀T2分别发送触发信号；触发旁路断路器，使其分闸，输电线路上的电流通过晶闸管阀T1为限流电抗L2和限流电抗L3充磁，以及通过晶闸管阀T2为限流电抗L1和限流电抗L3充磁。所述运行模式包括：持续向晶闸管阀T1和晶闸管阀T2分别发送触发信号，所述旁路断路器K处于分闸状态，限流电抗L1、限流电抗L2和限流电抗L3不产生无功压降。所述限流模式包括第一限流模式和第二限流模式；所述第一限流模式包括短路故障发生时固态故障电流限制器的限流模式，第二限流模式包括短路故障被检测到后固态故障电流限制器的限流模式。所述固态故障电流限制器进入第一限流模式时，晶闸管阀T1和晶闸管阀T2交替截止，晶闸管阀T1截止时，限流电抗L1和限流电抗L3串联接入输电线路，晶闸管阀T2截止时，限流电抗L2和限流电抗L3串联接入输电线路。所述固态故障电流限制器进入第二限流模式时，去除晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的触发信号，在电压反向时晶闸管阀T1和晶闸管阀T2关断，限流电抗L1和限流电抗L2同时串联接入输电线路。本专利技术还提供一种固态故障电流限制器，包括限流电抗L1、限流电抗L2、限流电抗L3、晶闸管阀T1、晶闸管阀T2和旁路断路器K；所述限流电抗L1与限流电抗L2串联形成限流电抗支路，所述晶闸管阀T1和晶闸管阀T2串联形成晶闸管阀支路，且晶闸管阀T1的阳极连接晶闸管阀T2的阳极；所述旁路断路器K和晶闸管阀支路均与限流电抗支路并联，所述限流电抗L3一端与限流电抗L1与限流电抗L2的中点，其另一端与晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的中点连接。所述限流电抗L1和限流电抗L2的电抗值相等。所述晶闸管阀T1和晶闸管阀T2均包括单向晶闸管。所述单向晶闸管设有N个，N个单向晶闸管依次串联，N由晶闸管阀需承受的电压决定。所述单向晶闸管设有M个，M个单向晶闸管并联，M由晶闸管阀需承受的电流决定。所述固态故障电流限制器串联于输电线路中，且分相布置。所述固态故障电流限制器的工作模式包括启动模式、运行模式和限流模式；所述启动模式包括：持续向晶闸管阀T1和晶闸管阀T2分别发送触发信号；触发旁路断路器，使其分闸，输电线路上的电流通过晶闸管阀T1为限流电抗L2和限流电抗L3充磁，以及通过晶闸管阀T2为限流电抗L1和限流电抗L3充磁。所述运行模式包括：持续向晶闸管阀T1和晶闸管阀T2分别发送触发信号，所述旁路断路器K处于分闸状态，限流电抗L1、限流电抗L2和限流电抗L3不产生无功压降。所述限流模式包括第一限流模式和第二限流模式；所述第一限流模式包括短路故障发生时固态故障电流限制器的限流模式，第二限流模式包括短路故障被检测到后固态故障电流限制器的限流模式；所述固态故障电流限制器进入第一限流模式时，晶闸管阀T1和晶闸管阀T2交替截止，晶闸管阀T1截止时，限流电抗L1和限流电抗L3串联接入输电线路，晶闸管阀T2截止时，限流电抗L2和限流电抗L3串联接入输电线路；所述固态故障电流限制器进入第二限流模式时，去除晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的触发信号，在电压反向时晶闸管阀T1和晶闸管阀T2关断，限流电抗L1和限流电抗L2同时串联接入输电线路；本专利技术还提供一种适用于高压/特高压电力系统的耦合系统，包括固态故障电流限制器和降压变压器；所述限流电抗支路与降压变压器的低压侧绕组并联，所述旁路断路器K与降压变压器的高压侧绕组并联。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：1)本专利技术提供的固态故障电流限制器设有限流电抗L1、限流电抗L2、限流电抗L3、晶闸管阀T1和晶闸管阀T2；限流电抗L1与限流电抗L2串联形成限流电抗支路，晶闸管阀T1和晶闸管阀T2串联形成晶闸管阀支路，限流电抗支路和晶闸管阀支路并联，限流电抗L3一端与限流电抗L1与限流电抗L2的中点，其另一端与晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的中点连接；结构简单，可靠性高，有利于工程应用；2)本专利技术提供的固态故障电流限制器正常工作时，电抗器充磁时间短暂，对电力系统基本无影响；3)本专利技术提供的固态故障电流限制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态故障电流限制器，其特征在于，包括限流电抗L1、限流电抗L2、限流电抗L3、晶闸管阀T1、晶闸管阀T2和旁路断路器K；所述限流电抗L1与限流电抗L2串联形成限流电抗支路，所述晶闸管阀T1和晶闸管阀T2串联形成晶闸管阀支路，且晶闸管阀T1的阴极连接晶闸管阀T2的阴极；所述旁路断路器K和晶闸管阀支路均与限流电抗支路并联，所述限流电抗L3一端与限流电抗L1与限流电抗L2的中点，其另一端与晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的中点连接。

【技术特征摘要】
1.一种固态故障电流限制器，其特征在于，包括限流电抗L1、限流电抗L2、限流电抗L3、晶闸管阀T1、晶闸管阀T2和旁路断路器K；所述限流电抗L1与限流电抗L2串联形成限流电抗支路，所述晶闸管阀T1和晶闸管阀T2串联形成晶闸管阀支路，且晶闸管阀T1的阴极连接晶闸管阀T2的阴极；所述旁路断路器K和晶闸管阀支路均与限流电抗支路并联，所述限流电抗L3一端与限流电抗L1与限流电抗L2的中点，其另一端与晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的中点连接。2.根据权利要求1所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述限流电抗L1和限流电抗L2的电抗值相等。3.根据权利要求1所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述晶闸管阀T1和晶闸管阀T2均包括单向晶闸管。4.根据权利要求3所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述单向晶闸管设有N个，N个单向晶闸管依次串联，N由晶闸管阀需承受的电压决定。5.根据权利要求3所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述单向晶闸管设有M个，M个单向晶闸管并联，M由晶闸管阀需承受的电流决定。6.根据权利要求1-5任一所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述固态故障电流限制器串联于输电线路中，且分相布置。7.根据权利要求1-5任一所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述固态故障电流限制器的工作模式包括启动模式、运行模式和限流模式。8.根据权利要求7所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述启动模式包括：持续向晶闸管阀T1和晶闸管阀T2分别发送触发信号；触发旁路断路器，使其分闸，输电线路上的电流通过晶闸管阀T1为限流电抗L2和限流电抗L3充磁，以及通过晶闸管阀T2为限流电抗L1和限流电抗L3充磁。9.根据权利要求7所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述运行模式包括：持续向晶闸管阀T1和晶闸管阀T2分别发送触发信号，所述旁路断路器K处于分闸状态，限流电抗L1、限流电抗L2和限流电抗L3不产生无功压降。10.根据权利要求7所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述限流模式包括第一限流模式和第二限流模式；所述第一限流模式包括短路故障发生时固态故障电流限制器的限流模式，第二限流模式包括短路故障被检测到后固态故障电流限制器的限流模式。11.根据权利要求10所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述固态故障电流限制器进入第一限流模式时，晶闸管阀T1和晶闸管阀T2交替截止，晶闸管阀T1截止时，限流电抗L1和限流电抗L3串联接入输电线路，晶闸管阀T2截止时，限流电抗L2和限流电抗L3串联接入输电线路。12.根据权利要求10所述的固态故障电流限制器，其特征在于，所述固态故障电流限制器进入第二限流模式时，去除晶闸管阀T1和晶闸管阀T2的触发信号，在电压反向时晶闸管阀T1和晶闸管阀T2关断，限流电抗L1和限流电抗L2同时串联接入输电线路。13.一种固态故障电流限制器，其特征在于，包括限流电抗L1、限流电抗L2、限流电抗L3、晶闸管阀T1、晶闸管阀T2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尚瑾，刘洋，金雪芬，李兰芳，李响，汪权，汤伟，杨铖，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，南京南瑞集团公司，国家电网公司，国网安徽省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11