專利名稱：短路電流限流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流限流技術(shù)，特別是涉及ー種短路電流限流裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，用電需求量不斷増加，電カ系統(tǒng)的規(guī)模日益増大。由于單機(jī)和發(fā)電廠容量、變電站容量、城市和エ業(yè)中心的負(fù)荷和負(fù)荷密度不斷増加，以及電カ系統(tǒng)之間的互聯(lián)和大區(qū)域電網(wǎng)的形成，導(dǎo)致了現(xiàn)代電カ系統(tǒng)各級電網(wǎng)中的短路電流水平不斷増加，部分地區(qū)的短路電流水平已經(jīng)達(dá)到甚至超過斷路器的遮斷容量，而且上升趨勢越來越明顯，嚴(yán)重威脅到系統(tǒng)的安全運(yùn)行，采取適當(dāng)措施限制短路電流勢在必行。
在眾多短路電流限制措施中，故障限流器(Fault Current Limiter, FCL)以其優(yōu)越的綜合性能、廣闊的應(yīng)用前景受到越來越多人的關(guān)注，已成為故障限流技術(shù)領(lǐng)域熱點(diǎn)之
O目前，故障限流器按其工作方式，主要包括以下兩類ー是基于開關(guān)技術(shù)的故障限流器，包括GTO固態(tài)故障限流器、諧振型故障限流器、串聯(lián)補(bǔ)償型故障限流器、基于TPSC技術(shù)串聯(lián)諧振型故障限流器等。這類故障限流器主要以大功率電カ電子開關(guān)作為主旁路技術(shù)，要制作高電壓大容量故障限流器往往需要多個器件的串、并聯(lián)，損耗大、造價(jià)昂貴、可靠性也難以保障。ニ是基于元件突增特性的故障限流器，包括超導(dǎo)型故障限流器、PTC故障限流器等。這類基于新材料、新技術(shù)發(fā)展起來的故障限流器、高壓限流熔斷器，由于受材料物理特性的制約，允許的最大電流值非常有限，存在較長的恢復(fù)時(shí)間，且受發(fā)熱影響大，不能多次反復(fù)使用，遠(yuǎn)不能滿足電力系統(tǒng)高電壓大容量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對上述現(xiàn)有故障限流器的不足和缺點(diǎn)，提供ー種短路電流限流裝置。ー種短路電流限流裝置包括交流工作繞組、鐵芯、直流工作繞組、直流偏置電源以及限流電感；其中，所述交流工作繞組連接在輸電線路上，所述鐵芯設(shè)于所述交流工作繞組與所述直流工作繞組之間，所述直流工作繞組、限流電感以及直流偏置電源串聯(lián)連接構(gòu)成直流偏置回路。上述短路電流限流裝置，基于磁飽和原理工作的，通過控制鐵芯的飽和程度以控制裝置的“閉”與“合”，并通過將限流電感接入短路回路來限制短路電流，只需少量的器件，突破了材料物理特性的限制，具有容量大、損耗小、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，滿足了電網(wǎng)系統(tǒng)高電壓大容量的要求，在電カ系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖I為ー個實(shí)施例的短路電流限流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為ー個較佳實(shí)施例的短路電流限流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的短路電流限流裝置的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)描述。如圖I所示，圖I示出了一個實(shí)施例的短路電流限流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；包括交流工作繞組Ia、鐵芯T、直流工作繞組TD、直流偏置電源Ek以及限流電感U。其中，交流工作繞組Ia連接在輸電線路上，鐵芯T設(shè)于交流工作繞組Ia與直流エ作繞組Td之間；直流工作繞組TD、限流電感Ltl以及直流偏置電源Ek串聯(lián)連接構(gòu)成直流偏置回路。、在一個實(shí)施例中，直流偏置電源Ek輸出直流偏置電流控制鐵芯T的磁通量，當(dāng)輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，控制鐵芯T的磁通量處于非飽和狀態(tài)，當(dāng)輸電線路發(fā)生短路吋，控制鐵芯T處于磁飽和狀態(tài)。具體地，在電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行中，直流偏置電源Ek輸出足夠大的直流偏置電流ih至直流工作繞組TD，在該電流的作用下，鐵芯T達(dá)到深度飽和狀態(tài)，此時(shí)交流工作繞組Ia的電抗值很小，短路電流限流裝置相當(dāng)于為“閉合”，且限流電感Ltl被短接，此時(shí)，整個短路電流限流裝置呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，其上的電壓損耗極小，不影響電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，直流偏置電源Ek輸出極小的直流偏置電流I1至直流工作繞組TD，使鐵芯T快速退出飽和，此時(shí)交流工作繞組Ia的電抗值很大，整個短路電流限流裝置相當(dāng)于為“斷開”，限流電感Ltl被接入短路回路中，限制輸電線路上的短路電流。上述實(shí)施例的短路電流限流裝置，是基于磁飽和原理工作的，控制鐵芯T的飽和程度以控制磁開關(guān)的“閉”與“合”，并通過限流電感接入短路回路來達(dá)到減小短路電流的目的，具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，與繼電保護(hù)裝置相配合，可以快速有效的限制電網(wǎng)系統(tǒng)的短路電流。為了更加清晰本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖闡述短路電流限流裝置的較佳實(shí)施例。如圖2所示，圖2示出了一個較佳實(shí)施例的短路電流限流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在一個實(shí)施例中，直流工作繞組Td包括串聯(lián)的第一直流工作繞組Tdi和第二直流工作繞組Td2 ;其中，第一直流工作繞組Tdi和第二直流工作繞組Td2的匝數(shù)相同，且同名端反接。通過設(shè)置第一直流工作繞組Tdi和第二直流工作繞組Td2匝數(shù)相同且同名端反接，使得感應(yīng)的交流電壓相互抵消，從而消除了交流側(cè)對直流偏置回路的影響。在一個實(shí)施例中，短路電流限流裝置還包括短路故障檢測模塊，用于判斷傳輸線路是否發(fā)生短路故障，并輸出相應(yīng)的控制信號控制直流偏置電源Ek。在一個實(shí)施例中，短路故障檢測模塊包括電壓互感器PT、電壓A/D轉(zhuǎn)換器、電流互感器CT、電流A/D轉(zhuǎn)換器以及處理器(CPU);其中，電壓互感器PT和電流互感器CT分別連接在傳輸線路上，井分別通過電壓A/D轉(zhuǎn)換器和電流A/D轉(zhuǎn)換器與處理器連接，處理器連接直流偏置電源Ek。具體地，在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電壓互感器PT、電流互感器CT分別檢測輸電線路上的電壓信號、電流信號，電壓信號、電流信號分別經(jīng)電壓A/D轉(zhuǎn)換器、電流A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳輸給CPU，由CPU根據(jù)已檢測到的電壓下，對電流信號進(jìn)行判斷，確定電網(wǎng)系統(tǒng)是否產(chǎn)生短路故障，若電流信號大于整定值，則判定系統(tǒng)發(fā)生短路故障；若電流信號小于整定值，則判定系統(tǒng)正常運(yùn)行，電流信號進(jìn)行計(jì)算和判斷電網(wǎng)系統(tǒng)是否產(chǎn)生短路故障，并發(fā)送相應(yīng)的脈沖控制信號至直流偏置電源Ek。在一個實(shí)施例中，直流偏置電源E k包括依次連接的交流電壓源、整流變壓器、橋式整流電路以及晶閘管觸發(fā)電路，晶閘管觸發(fā)電路連接直流工作繞組TD，晶閘管觸發(fā)電路根據(jù)輸入的脈沖控制信號，調(diào)整直流偏置電源Ek輸出的偏置電流的大小。綜述上述實(shí)施例的短路電流限流裝置，具有以下明顯的特點(diǎn)和有益效果在電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，短路電流限流裝置呈低阻抗?fàn)顟B(tài)，電壓損耗小，不影響電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；在電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障吋，限流電感能夠快速接入短路回路，有效地限制短路電流；裝置滿足了高壓大容量化的要求，符合電カ系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，且裝置結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低，易于在電カ系統(tǒng)中廣泛使用。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種短路電流限流裝置，其特征在于，包括交流工作繞組、鐵芯、直流工作繞組、直流偏置電源以及限流電感； 其中，所述交流工作繞組連接在輸電線路上，所述鐵芯設(shè)于所述交流工作繞組與所述直流工作繞組之間，所述直流工作繞組、限流電感以及直流偏置電源串聯(lián)連接構(gòu)成直流偏置回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短路電流限流裝置，其特征在于，所述直流偏置電源輸出直流偏置電流控制所述鐵芯的磁通量，當(dāng)輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，控制所述鐵芯的磁通量處于非飽和狀態(tài)，當(dāng)輸電線路發(fā)生短路時(shí)，控制所述鐵芯處于磁飽和狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短路電流限流裝置，其特征在于，所述直流工作繞組包括串聯(lián)的第一直流工作繞組和第二直流工作繞組； 其中，所述第一直流工作繞組和第二直流工作繞組的匝數(shù)相同，且同名端反接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短路電流限流裝置，其特征在于，還包括短路故障檢測模塊，用于判斷傳輸線路是否發(fā)生短路故障，并輸出脈沖控制信號控制所述直流偏置電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的短路電流限流裝置，其特征在于，所述短路故障檢測模塊包括電壓互感器、電壓A/D轉(zhuǎn)換器、電流互感器、電流A/D轉(zhuǎn)換器以及處理器； 其中，所述電壓互感器和電流互感器分別連接在所述傳輸線路上，井分別通過所述電壓A/D轉(zhuǎn)換器和電流A/D轉(zhuǎn)換器與所述處理器連接，所述處理器連接所述直流偏置電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的短路電流限流裝置，其特征在于，所述直流偏置電源包括依次連接的交流電壓源、整流變壓器、橋式整流電路以及晶閘管觸發(fā)電路； 所述晶閘管觸發(fā)電路連接直流工作繞組，晶閘管觸發(fā)電路根據(jù)輸入的脈沖控制信號，調(diào)整直流偏置電源輸出的偏置電流的大小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種短路電流限流裝置，包括交流工作繞組、鐵芯、直流工作繞組、直流偏置電源以及限流電感；其中，所述交流工作繞組連接在輸電線路上，所述鐵芯設(shè)于所述交流工作繞組與所述直流工作繞組之間，所述直流工作繞組、限流電感以及直流偏置電源串聯(lián)連接構(gòu)成直流偏置回路。上述短路電流限流裝置，基于磁飽和原理工作的，通過控制鐵芯的飽和程度以控制裝置的“閉”與“合”，并通過將限流電感接入短路回路來限制短路電流，只需少量的器件，突破了材料物理特性的限制，具有容量大、損耗小、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，滿足了電網(wǎng)系統(tǒng)高電壓大容量的要求，在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H02H9/02GK102664393SQ201210157358
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉亮, 孫聞, 岳夢奎, 張晨萌, 曾永勝, 汪一雄, 王朋, 田翠華, 程翔, 范旭娟, 袁佳歆, 陳柏超, 陳迅 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué), 武漢海澳電氣有限公司