具有可调阻抗的短路故障限流器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有可调阻抗的短路故障限流器，由旁路电感Ｌ２、二极管组成的不控整流桥、直流电感Ｌ１、可控开关Ｔ１、电阻Ｒ组成；旁路电感并联在桥路交流端；可控开关Ｔ１和电阻Ｒ并联组成可控电阻，和直流电感Ｌ１串联后，接在桥路的直流侧。本实用新型专利技术应用于交流电压供电系统，使得整流桥路和直流电抗器Ｌ１既能限制短路故障初期的短路电流上升率，也能限制短路故障发生后短路电流的稳态值，能够减小旁路电感Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４的电流定额，降低整个限流器的成本，而且，通过调节自关断开关管Ｔ１驱动信号的频率和占空比，还可以调整限流器在短路限流期间所提供的阻性含量，提高电力系统的稳定性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种应用于交流电压供电系统，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。附图1中的虛线部分为一种具有单个自关断器件的桥式短路限流器，图中，Ll为直流电感，L2为旁路电感，Dl-D4等组成了一个不控整流桥，Tl为自关断 开关器件，D5为续流二极管。在系统正常的情况下，控制Tl导通，完成Ll充 磁之后，在稳态情况下，忽略D1-D5、 T1及L1的功率损耗，限流器两端无压降。 当短路故障发生后，经过Tl和Ll的电流会快速上升，当该电流大于某一设定 值之后，控制关断Tl, L1电流经过D5续流，桥路和L1退出系统，短路电流受 到L2的限制。由于桥路和直流电感只在短路故障初期，限制短路电流上升速度，在短路 故障被检测到之后，退出系统，不参与限制稳态短路电流，因而利用率较低。 另外，有研究表明，如果限流器中含有阻性元件，则可以吸收短路故障引起的 暂态分量，阻尼振荡，有利于电力系统的稳定。为此，提出一种具有可调阻抗 的桥式短路故障限流器，不但提供可调的阻性限流成分，提高电力系统的可靠 性，而且保证桥路和L1能够同L2—起承担稳态的短路电流，提高桥路和L1的利用率，减小旁路电感L2的电流应力，降低限流器成本。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，在可控开关两端并联电 阻，在短路故障发生后，以一定频率和占空比的方波信号来控制开关管，进而 控制可调阻抗的等效阻值，不但使桥路和L1参与限制短路电流的稳态值，从而 提高桥路和Ll的利用率，减小旁路电感L2、 L3、 L4的电流定额，降低整个限 流器的成本，还能够为系统提供可以调节的电阻负载特性，提高系统稳定性。本技术具有可调阻抗的短路故障限流器，由旁路电感L2、 二极管组成 的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成；旁路电感并联在桥路 交流端；可控开关Tl和电阻R并联组成可控电阻，和直流电感Ll串联后，接 在桥路的直流侧。在电力系统正常的情况下，控制T1处于常通状态，电阻R被 短路，由于电感L1承受直流电压，其两端电压接近于零，并联电感两端电压也 接近零，限流器呈现零阻抗状态。在短路故障发生并被检测到之后，立即用一 定频率和占空比的方波信号去控制开关管Tl, Tl和R组成的可调阻抗和直流电 感L1串联后，和桥路一起呈现出一个等效阻感负载，与旁路电感并联后，串入 交流供电系统，以限制短路电流的稳态值。由于桥路和直流电感Ll、可控开关 Tl、电阻R组成的等效阻感负载承担了稳态短路电流的一部分，因而可以减小 旁路电感的电流定额，从而降低限流器成本。本技术具有可调阻抗的短路故障限流器，包括旁路电感L2、 二极管组 成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R;其中，整流桥中二极管 Dl、 D2的公共阴极、自关断开关管Tl的集电极(或漏极)、电阻R的一端接在 一起；自关断开关管Tl的发射极(或源极)、电阻R的另一端和直流电抗器L1 的一端接在一起；直流电抗器L1的另一端与整流桥中二极管D3、 D4的公共阳 极接在一起；旁路电抗器L2的一端和二极管D3的阴极、二极管D1的阳极接在 一起，为限流器的一个出线端子；旁路电抗器L2的另一端和二极管D4的阴极、二极管D2的阳极接在一起，为限流器的另一个出线端子。使用时，该限流器通 过两个出线端子串联接在电源和负载之间。该限流器还可以釆用下述结构，用于三相不接地系统。本技术具有可调阻抗的短路故障限流器，由二极管D1 D6组成的二极管整流桥、自关断开关 管T1、电阻R、直流电抗器L1、旁路电抗器L2 L4等构成；其中，二极管Dl、 D2、 D3的阴极、自关断开关管Tl的集电极(或漏极)和电阻R的一端接在一起； 自关断开关管Tl的发射极(或源极)、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端 接在一起；D4、 D5、 D6的阳极和直流电抗器L1的另一端接在一起；旁路电抗器 L2的一端、二极管D1的阳极、二极管D4的阴极接在一起，构成限流器a相的 出线端子；旁路电抗器L3的一端、二极管D2的阳极、二极管D5的阴极接在一 起，构成限流器b相的出线端子；旁路电抗器L4的一端、二极管D3的阳极、 二极管D6的阴极接在一起，构成限流器c相的出线端子；旁路电抗器L2、 L3、 L4的另一端接在一起。使用时，限流器的a、 b、 c相出线端子分别和三相电源 的a、 b、 c相的参考端接在一起，构成正常运行情况下三相电源的等效中性点。电抗器L1可以为超导型的，也可以为常规型的。根据经济性要求，L2、 L3、 L4最好釆用常规型的电感。本技术应用于交流电压供电系统，使得整流桥路和直流电抗器L1既能 限制短路故障初期的短路电流上升率，也能限制短路故障发生后短路电流的稳 态值，能够减小旁路电感L2、 L3、 L4的电流定额，降低整个限流器的成本，而 且，通过调节自关断开关管T1驱动信号的频率和占空比，还可以调整限流器在 短路限流期间所提供的阻性含量，提高电力系统的稳定性。附图说明图1为现有技术的限流器电路图2为本技术具有可调阻抗的短路故障限流器的主电路原理图(单相 结构);图3为本技术具有可调阻抗的短路故障限流器的主电路原理图(用于不接地系统的三相结构)；具体实施方式以下参照附图和实施例对本本技术作进 一 步详细说明。实施例1、如图2所示，由旁路电感L2、 二极管组成的不控整流桥、直流 电感L1、可控开关T1、电阻R组成。旁路电感并联在桥路交流端；可控开关T1 和电阻R并联组成可控电阻，和直流电感L1串联后，接在桥路的直流侧。在电 力系统正常的情况下，控制T1处于常通状态，电阻R被短路，由于电感L1承 受直流电压，其两端电压接近于零，并联电感两端电压也接近零，限流器呈现 零阻抗状态。在短路故障发生并被检测到之后，立即用一定频率和占空比的方 波信号去控制开关管Tl， Tl和R组成的可调阻抗和直流电感Ll串联后，和桥 路一起呈现出一个等效阻感负载，与旁路电感并联后，串入交流供电系统，以 限制短路电流的稳态值。由于桥路和直流电感U、可控开关T1、电阻R组成的 等效阻感负载承担了稳态短路电流的一部分，因而可以减小旁路电感的电流定 额，从而降低限流器成本。釆用一定频率和占空比的信号控制开关管Tl,可以 改变等效的电阻值，从而实现短路限流时的可调阻抗。实施例2、如图3所示，用于三相不接地系统。本技术具有可调阻抗的 短路故障限流器，由二极管Dl-D6组成的二极管整流桥、自关断开关管T1、电 阻R、直流电抗器L1、旁路电抗器L2 L4等构成。其中，二极管Dl、 D2、 D3 的阴极、自关断开关管Tl的集电极(或漏极)和电阻R的一端接在一起；自关 断开关管T1的发射极(或源极)、电阻R的另一端和直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可调阻抗的短路故障限流器，由旁路电感Ｌ２、二极管组成的不控整流桥、直流电感Ｌ１、可控开关Ｔ１、电阻Ｒ组成；其特征是：整流桥中二极管Ｄ１、Ｄ２的公共阴极、自关断开关管Ｔ１的集电极或漏极、电阻Ｒ的一端接在一起；自关断开关管Ｔ１的发射极或源极、电阻Ｒ的另一端和直流电抗器Ｌ１的一端接在一起；直流电抗器Ｌ１的另一端与整流桥中二极管Ｄ３、Ｄ４的公共阳极接在一起；旁路电抗器Ｌ２的一端和二极管Ｄ３的阴极、二极管Ｄ１的阳极接在一起，为限流器的一个出线端子；旁路电抗器Ｌ２的另一端和二极管Ｄ４的阴极、二极管Ｄ２的阳极接在一起，为限流器的另一个出线端子。

【技术特征摘要】
1、一种具有可调阻抗的短路故障限流器，由旁路电感L2、二极管组成的不控整流桥、直流电感L1、可控开关T1、电阻R组成；其特征是整流桥中二极管D1、D2的公共阴极、自关断开关管T1的集电极或漏极、电阻R的一端接在一起；自关断开关管T1的发射极或源极、电阻R的另一端和直流电抗器L1的一端接在一起；直流电抗器L1的另一端与整流桥中二极管D3、D4的公共阳极接在一起；旁路电抗器L2的一端和二极管D3的阴极、二极管D1的阳极接在一起，为限流器的一个出线端子；旁路电抗器L2的另一端和二极管D4的阴极、二极管D2的阳极接在一起，为限流器的另一个出线端子。2、 一种具有可调阻抗的短路故障限流器，由二极管D1 D6组成的二极管 整流桥、自关断开关...

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