專利名稱：一種短路故障限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于限制電網(wǎng)短路電流的故障限流器，涉及一種具有交流旁路電感的短路故障限流器。
背景技術(shù)：
短路故障是電網(wǎng)中危害最嚴(yán)重的故障類型之一，嚴(yán)重的短路故障會導(dǎo)致整個電網(wǎng)癱瘓，給社會經(jīng)濟(jì)和生活造成巨大損失。為了將短路故障的危害降到最低，電網(wǎng)中一般采用電路故障限流器進(jìn)行保護(hù)，現(xiàn)有技術(shù)中比較有代表性的是故障限流器是帶有旁路電感的故障限流器，專利號為ZL02112334.9，但該專利技術(shù)存在以下四個方面不足(1)限流電路采用單相橋式結(jié)構(gòu)的限流器，在短路故障發(fā)生時，只能采用封鎖晶閘管控制、驅(qū)動信號的控制方式，無法實現(xiàn)逆變控制方式；對于限流電路采用三相橋式不接地、接地結(jié)構(gòu)的故障限流器，其中一個限流方式同樣是封鎖晶閘管控制、驅(qū)動信號，上述兩種控制方式，從短路故障發(fā)生到封鎖晶閘管控制、驅(qū)動信號的時間內(nèi)，直流限流電抗器的電流有一個非?？斓脑黾舆^程，而線路電流為流過直流電抗器與交流旁路電感電流之和，因此此時關(guān)斷流過直流電抗器電流通路，從效果而言，其實與經(jīng)典GTO限流器限流方式相同，都會造成系統(tǒng)高頻振蕩及過電壓。(2)限流效果差，體現(xiàn)在兩個方面。一是當(dāng)短路故障發(fā)生時，變壓器在短路故障發(fā)生的第一個周波內(nèi)，短路電流達(dá)到峰值，而帶旁路電感的故障限流器，在短路故障發(fā)生的最初一個周波左右時間內(nèi)，交流旁路電感與直流限流電抗器并聯(lián)，因此等效串聯(lián)限流阻抗大幅度降低，勢必造成限流效果受到比較大的影響。二是由于交流旁路電感是否串入電網(wǎng)線路無法控制，因此對于永久性短路故障，根本無法實現(xiàn)系統(tǒng)軟重合閘，此時短路電流依然很大，上述兩方面的因素導(dǎo)致該方案實際限流效果較差。(3)根據(jù)目前電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置動作時間的現(xiàn)狀，對于交流旁路電感而言，在其發(fā)揮限流作用的零點幾秒時間內(nèi)，交流旁路電感尚未達(dá)到穩(wěn)定運行狀態(tài)，相比通過控制立即使交流旁路電感進(jìn)入穩(wěn)定運行狀態(tài)而言，目前所采用的交流旁路電感具有體積龐大、重量大、成本高等缺點。(4)在系統(tǒng)正常運行時，由于旁路電感流過一定的電流，因此旁路電感存在比較大的鐵損和銅損，系統(tǒng)效率下降，同時系統(tǒng)運行成本則大幅度增加了。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對目前帶旁路電感的故障限流器存在的上述四方面問題，提供一種限流效果好、不會造成系統(tǒng)高頻振蕩及過電壓，系統(tǒng)運行效率高、成本低的短路故障限流器。
解決本實用新型的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該短路故障限流器，包括橋式限流電路、直流限流電抗器、交流旁路電感，在交流旁路電感線路上串聯(lián)有反向并聯(lián)的晶閘管，共同組成交流旁路單元。
本實用新型的故障限流器在發(fā)揮限流作用時，不會產(chǎn)生高頻振蕩及過電壓，限流效果好。同時交流旁路電感在系統(tǒng)正常運行時，不會產(chǎn)生損耗，系統(tǒng)運行效率高、成本低；交流旁路電感具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。


以下結(jié)合實施例附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實用新型的單相故障限流器圖圖2為本實用新型的由三個單相故障限流器組成的三相故障限流器圖圖3為本實用新型有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器圖圖4為本實用新型有三個耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器組成的三相故障限流器圖圖5為本實用新型的三相不接地故障限流器圖圖6為本實用新型的三相接地故障限流器圖圖7為本實用新型有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相不接地故障限流器圖圖8為本實用新型有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相接地故障限流器圖圖9為現(xiàn)有專利中單相故障限流器，其交流旁路電感在短路故障發(fā)生時，流過的電流波形圖圖10為本實用新型的單相故障限流器，在與圖9中交流旁路電感具有相同的電路參數(shù)情況下，其交流旁路電感在短路故障發(fā)生時，流過的電流波形圖圖中T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17、T18、T19、T20、T21、T22、T23、T24、T25、T26、T27、T28、T29、T30、T31、T32----晶閘管VS、Va、Vb、VC----交流電源 Lbyp-----旁路電感 TR1、TR2、TR3-----耦合變壓器 R-----負(fù)載1-----由晶閘管和直流電抗器組成的橋式限流電路單元 2-----直流限流電抗器 3-----由反并聯(lián)的晶閘管和交流電感組成的交流旁路單元 4-----耦合變壓器 5-----可控電流源 6-----電網(wǎng)線路電流檢測單元具體實施方式
圖1、圖2中，在單相橋式故障限流器和由三個單相橋式故障限流器組成的三相故障限流器中，交流旁路單元(3)與橋式限流電路單元(1)并聯(lián)。
圖5中，在三相不接地故障限流器中，三個交流旁路單元(3)的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元(1)的一端相連，另一端則連接在一起。
圖6中，在三相接地故障限流器中，三個交流旁路單元(3)的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元(1)的一端相連，另一端連接到一起后與地相連。
圖3中，在有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器中，交流旁路單元(3)與耦合變壓器(4)的原邊繞組并聯(lián)，耦合變壓器的(4)一個副邊繞組與橋式限流電路單元(1)的兩端并聯(lián)，另一個副邊繞組與可控電流源(5)串聯(lián)。
圖4、圖7、圖8中，在有耦合變壓器(4)具有磁通補償功能的三相故障限流器中，交流旁路單元(3)與耦合變壓器(4)每一相的原邊繞組并聯(lián)；在有三個耦合變壓器(4)具有磁通補償功能的單相故障限流器組成的三相故障限流器中，耦合變壓器每一相的一個副邊繞組與橋式限流電路單元(1)的兩端并聯(lián)，另一個副邊繞組與可控電流源(5)串聯(lián)；在有耦合變壓器(4)具有磁通補償功能的三相接地、不接地故障限流器中，耦合變壓器每一相的一個副邊繞組的一端分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元(1)的一端相連，另一端連與一起，另一個副邊繞組與可控電流源(5)串聯(lián)。
圖9為專利ZL02112334.9中交流旁路電感在短路故障發(fā)生時，流過的電流波形圖。由于交流旁路電感不可控，同時由于在其發(fā)揮限流作用的零點幾秒內(nèi)，流過其電流尚處在載態(tài)，因此一方面電流瞬時值比較大，而且存在明顯的偏磁現(xiàn)象，為了使鐵心不出現(xiàn)飽和，必須大幅度增加鐵心的截面積；另一方面，電流有效值同樣比較大，考慮到重合閘于永久性短路故障時，流過同樣電流，因此從熱穩(wěn)定性的角度出發(fā)，交流旁路電感繞組導(dǎo)線截面積同樣必須大幅度增加。綜合上述兩個因素，交流旁路電感的體積、重量、成本均大幅度增加。
圖10為采用本實用新型后交流旁路電感在短路故障發(fā)生時，流過的電流波形圖。當(dāng)電網(wǎng)線路電流檢測單元(6)檢測到短路故障時，由于交流旁路電感完全可以控制，通過控制可以使交流旁路電感非常迅速地進(jìn)入穩(wěn)定運行狀態(tài)，因此電流不會出現(xiàn)偏磁，電流瞬時值與有效值都比較小。而且對于永久性重合閘，交流旁路電感不會再有電流通過，因此本實用新型的交流旁路電感具有體積小、重量輕、成本低的優(yōu)點。
本實用新型提出了下列改進(jìn)措施(1)單相橋式結(jié)構(gòu)的限流電路中功率器件全部采用晶閘管，同時在電網(wǎng)短路故障發(fā)生時，限流電路全部采用逆變控制方式；(2)反向并聯(lián)的晶閘管與交流旁路電感串聯(lián)后，替代現(xiàn)有專利中的交流旁路電感。
采用上述改進(jìn)措施后，本實用新型的故障限流器具有以下優(yōu)點(1)短路故障限流器發(fā)揮限流作用時，不會使系統(tǒng)產(chǎn)生高頻振蕩和過電壓。(2)由于交流旁路電感何時串入線路是完全可控的，在短路故障發(fā)生的第一個周波內(nèi)及對永久性短路故障，交流旁路電感并不串入線路，短路電流的峰值大幅度下降，同時系統(tǒng)軟重合閘也可以容易實現(xiàn)，因此限流效果大幅度提高，(3)系統(tǒng)正常運行時，封鎖與交流旁路電感串聯(lián)的晶閘管控制、驅(qū)動信號，因此交流旁路電感無電流通過，其運行成本完全消失，系統(tǒng)運行效率提高。(4)通過控制使交流旁路電感在短路故障發(fā)生時，立即進(jìn)入穩(wěn)定運行狀態(tài)，從而使交流旁路電感體積、重量、成本大幅度下降。
權(quán)利要求1.一種短路故障限流器，包括橋式限流電路、直流限流電抗器、交流旁路電感，其特征在于在交流旁路電感線路上串聯(lián)有反向并聯(lián)的晶閘管，共同組成交流旁路單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在單相橋式故障限流器和由三個單相橋式故障限流器組成的三相故障限流器中，交流旁路單元與橋式限流電路單元并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在三相不接地故障限流器中，三個交流旁路單元的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元的一端相連，另一端則連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在三相接地故障限流器中，三個交流旁路單元的一端，分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元的一端相連，另一端連接到一起后與地相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器中，交流旁路單元與耦合變壓器的原邊繞組并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器中，耦合變壓器的一個副邊繞組與橋式限流電路單元的兩端并聯(lián)，另一個副邊繞組與可控電流源串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相故障限流器中，交流旁路單元與耦合變壓器每一相的原邊繞組并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征在于在有三個耦合變壓器具有磁通補償功能的單相故障限流器組成的三相故障限流器中，每一相的耦合變壓器的一個副邊繞組與橋式限流電路單元的兩端并聯(lián)，另一個副邊繞組與可控電流源串聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征在于在有耦合變壓器具有磁通補償功能的三相接地、不接地故障限流器中，耦合變壓器每一相的一個副邊繞組的一端分別與三相交流電源連接橋式限流電路單元的一端相連，另一端連與一起，另一個副邊繞組與可控電流源串聯(lián)。
專利摘要本實用新型涉及一種短路故障限流器，包括橋式限流電路、直流限流電抗器、交流旁路電感，在交流旁路電感線路上串聯(lián)有反向并聯(lián)的晶閘管，共同組成交流旁路單元。通過利用反向并聯(lián)的晶閘管與交流電感串聯(lián)所組成的交流旁路單元替代交流旁路電感，同時將限流電路中二極管替換為可控的晶閘管，短路故障發(fā)生時橋式限流電路采用逆變控制方式。相比現(xiàn)有專利中帶旁路電感的故障限流器，本實用新型的短路故障限流器在發(fā)揮限流作用時，不會產(chǎn)生高頻振蕩及過電壓，限流效果好。同時交流旁路電感在系統(tǒng)正常運行時，不會產(chǎn)生損耗，系統(tǒng)運行效率高、成本低；交流旁路電感具有體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點。
文檔編號H02H3/08GK2657256SQ20032011387
公開日2004年11月17日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者王明江 申請人:新疆特變電工股份有限公司