具有耗能电阻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耗能电阻的短路故障限流器，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、氧化锌过电压吸收器ＺｎＯ等组成。旁路电感Ｌ２和氧化锌ＺｎＯ过电压吸收器并联后，再并联在桥路交流端；直流电感Ｌ１和电阻Ｒ并联，与可控开关Ｔ１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，也能贡献于短路故障发生后短路电流有效值，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
，具体说是一种具有耗能 电阻的短路故障限流器。
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。Lx、 Rx为线路电感和线路电阻。在系统正常的情 况下，控制T1导通，完成L1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T1和L1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。 如果用合适阻值的电阻R代替附图1中的续流二极管D5,在短路故障发生后， 釆用一定频率和占空比的信号来控制开关管Tl，则二极管桥路、Ll、 Tl、 R可 以承担一个调制了的短路电流，该调制了的短路电流和旁路电感L2中的短路电流之和为满足继电保护选择性要求的总的短路电流，因此，可以减小旁路电感 L2的电流定额，提高各元件的利用率，总体上降低装置成本。同时，耗能电阻 还能够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，提出一种具有耗能电阻的桥式短路故障限流器，能够提高桥路和L1的利用 率，减小旁路电感L2的电流应力，降低限流器成本并提高系统的稳定性。
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，提供一种具有耗能电阻 的短路故障限流器，在直流电感两端并联电阻，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，设开关周期为T, 一个周期内T1的开通 时间为Ton， Tl的关断时间为Toff-T-Ton。在Ton期间，电源电压整流后加在 L1和电阻R的两端，从而在电感和电阻中产生电流，电感L1的电流从前一个周 期结束时的初值开始增加；在T1关断期间，电感电流通过电阻R，电感L1储存 的磁能消耗在电阻R上，电流衰减；通过调节控制信号的频率和占空比，可以 调节电感电流周期性地上升和衰减规律，即控制通过二极管整流桥路的等效电 流值。由于二极管整流桥路和Tl、 Ll、 R承担了部分电流，可以提高桥路和L1 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，还能够为系统短路时提供一定的电阻负载特性，提高系统稳定性。周期性地开通 和关断Tl,由线路电感Lx等会引起一定的操作过电压，因此，在旁路电感L2 等的两端(也就是整流桥路的交流输入侧)并联氧化锌Zn0过电压吸收器，可 以保护整流桥和Tl。本技术具有耗能电阻的短路故障限流器，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、氧化锌过电压吸收器ZnO 等组成。旁路电感L2和氧化锌Zn0过电压吸收器并联后，再并联在桥路交流端; 直流电感Ll和电阻R并联，与可控开关T1串联后，接在桥路的直流侧。在电 力系统正常的情况下，控制Tl处于常通状态，由于电感Ll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,在开关管导通的Ton期间，电源电压整流后加在L1和电阻R的两端， 从而在电感和电阻中产生电流，电感Ll的电流从前一个周期结東时的初值开始 增加；在Tl关断的Toff期间，电感电流通过电阻R,电感L1储存的磁能消耗 在电阻R上，电流衰减；通过调节控制信号的频率和占空比，可以调节电感电 流周期性地上升和衰减规律，即控制通过二极管整流桥路的等效电流值。由于 二极管整流桥路和T1、 Ll、 R承担了部分电流，可以提高桥路和L1的利用率， 减小旁路电感L2的电流定额，降低整个限流器的成本，还能够为系统短路时提 供一定的电阻负载特性，提高系统稳定性。本技术具有耗能电阻的短路故障限流器，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、氧化锌过电压吸收器ZnO 等。其中，整流桥中二极管D1、 D2的公共阴极、自关断开关管Tl的集电极(或 漏极)、接在一起；自关断开关管T1的发射极(或源极)、电阻R的一端和直流 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 的公共阳极和电阻R的另一端接在一起；旁路电抗器L2的一端、氧化锌过电压 吸收器ZnO的一端和二极管D3的阴极、二极管Dl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、氧化锌过电压吸收器ZnO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。本技术具有耗 能电阻的短路故障限流器，由二极管D1 D6组成的二极管整流桥、自关断开关 管Tl、电阻R、直流电抗器L1、旁路电抗器L2 L4、氧化锌过电压吸收器Zn01 ~ Zn03等构成。其中，二极管D1、 D2、 D3的阴极、自关断开关管Tl的集电极(或 漏极)接在一起；自关断开关管Tl的发射极(或源极)、电阻R的一端和直流电抗器L1的一端接在一起；D4、 D5、 D6的阳极、直流电抗器L1的另一端、电 阻R的另一端接在一起；旁路电抗器L2的一端、氧化锌过电压吸收器Zn01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、氧化锌过电压吸收器Zn02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、氧化锌过电压吸收器Zn03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的另一端和 氧化锌过电压吸收器ZnOl、 Zn02、 Zn03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最好采用常规型的电感。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，也能贡献于短路故障发生后短路电流有 效值，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驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有耗能电阻的短路故障限流器，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）、氧化锌过电压吸收器（ＺｎＯ）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、接在一起；自关断开关管（Ｔ１）的发射极或源极、电阻（Ｒ）的一端和直流电抗器（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）的公共阳极和电阻（Ｒ）的另一端接在一起；旁路电抗器（Ｌ２）的一端、氧化锌过电压吸收器（ＺｎＯ）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、氧化锌过电压吸收器（ＺｎＯ）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、一种具有耗能电阻的短路故障限流器，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)、氧化锌过电压吸收器(ZnO)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、接在一起；自关断开关管(T1)的发射极或源极、电阻(R)的一端和直流电抗器(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)的公共阳极和电阻(R)的另一端接在一起；旁路电抗器(L2)的一端、氧化锌过电压吸收器(ZnO)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、氧化锌过电压吸收器(ZnO)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、 一种具有耗能电阻的短路故障限流器，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 L...

【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]