一種飽和橋式短路故障限流器的制造方法
【專利摘要】一種飽和橋式短路故障限流器，該限流器由飽和電抗器和整流橋組成。整流橋（Br）的第一二極管（D1）和第二二極管（D2）的連接點(diǎn)為第一交流端（A），第三二極管（D3）和第四二極管（D4）的連接點(diǎn)為第二交流端（B），第一二極管（D1）和第三二極管（D3）的連接點(diǎn)為第一直流端（M），第二二極管（D2）和第四二極管（D4）的連接點(diǎn)為第二直流端（N）；飽和電抗器（L）連接在第一直流端（M）和第二直流端（N）之間；交流電源（Uac）的一端連接在第一交流端（A），交流電源（Uac）的另一端接地；斷路器（SW）的一端連接在第二交流端B，斷路器（SW）的另一端與負(fù)載（RL）串聯(lián)后接地。飽和電抗器由永磁體和直流線圈實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】一種飽和橋式短路故障限流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飽和橋式短路故障限流器，特別涉及一種輸配電網(wǎng)的短路故障限
流裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增加，帶動(dòng)了電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，單機(jī)和發(fā)電廠容量、變電所容量、城市和工業(yè)中心負(fù)荷不斷增加，就使得電力系統(tǒng)之間互聯(lián)，各級(jí)電網(wǎng)中的短路電流水平不斷提高，短路故障對(duì)電力系統(tǒng)及其相連的電氣設(shè)備的破壞性也越來越大。而且，在對(duì)電能的需求量日益增長(zhǎng)的同時(shí)，人們對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性等也提出了更高的要求。然而，大電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性問題比較突出，其中最重要的原因之一是由于常規(guī)電力技術(shù)缺乏行之有效的短路故障電流限制技術(shù)。目前，世界上廣泛采用斷路器對(duì)短路電流全額開斷，由于短路電流水平與系統(tǒng)的容量直接相關(guān)，在斷路器的額定開斷電流水平一定的情況下，采用全額開斷短路電流將會(huì)限制電力系統(tǒng)的容量的增長(zhǎng)，并且斷路器價(jià)格昂貴且其價(jià)格隨其額定開斷電流的增加而迅速上升。隨著電網(wǎng)容量和規(guī)模的擴(kuò)大，斷路器的開斷能力已經(jīng)越來越難以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的需要。
[0003]短路故障限流器為這一問題的解決提供了新思路。目前，基于材料特性及其技術(shù)突破，提出并發(fā)展了多種限流器，包括PTC(Positive Temperature Coefficient,正溫度系數(shù))限流器、諧振限流器、固態(tài)限流器、超導(dǎo)限流器等。由于PTC限流器的限流容量太小，諧振限流器在限流過程伴有高電壓產(chǎn)生從而存在極大安全隱患，因此均不具備在實(shí)際電網(wǎng)中的應(yīng)用前景。固態(tài)限流器由于在高電壓大容量系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，需要大量固態(tài)開關(guān)管(IGBT、GTO等)串并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、穩(wěn)態(tài)損耗大、可靠性低，因此其實(shí)際應(yīng)用也具有很大局限性。比如，固態(tài)短路故障限流器在檢測(cè)到短路故障時(shí)，通過快速改變故障電網(wǎng)的阻抗和感抗參數(shù)，可以將故障電流限制在較低的水平，以保護(hù)電力設(shè)備，并保證在已有斷路器遮斷能力的前提下切斷短路故障。
[0004]短路故障限流器為這一問題的解決提供了新思路。比如，固態(tài)短路故障限流器它在檢測(cè)到短路故障時(shí)，通過快速改變故障電網(wǎng)的阻抗和感抗參數(shù)，可以將故障電流限制在較低的水平，以保護(hù)電力設(shè)備，并保證在已有斷路器遮斷能力的前提下切斷短路故障。美國發(fā)明專利US4490769和中國發(fā)明專利ZL96123001.0都提出了短路故障限流器結(jié)構(gòu)，其電路主要是由構(gòu)成整流橋的二極管或晶閘管、限制故障電流的直流電抗器和偏壓電源等組成。在正常運(yùn)行時(shí)，限流器對(duì)電網(wǎng)無壓降、幾乎無功耗，一旦系統(tǒng)發(fā)生短路故障，當(dāng)電網(wǎng)電流達(dá)到直流電抗器的電流時(shí)，電抗器便自動(dòng)串入線路對(duì)故障電流及其上升率進(jìn)行限制，從而使故障電流限制在一定的水平，以保證斷路器及時(shí)切斷故障電流。如此，可以通過短路故障限流器配合斷路水平較低的斷路器來實(shí)現(xiàn)較高水平的故障電流切斷操作。同時(shí)，該限流器也可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)重合閘。美國發(fā)明專利US4490769的技術(shù)方案如圖1a和圖1b所示，其主電路由二極管Tl、T2、T3、T4，直流電感L和偏壓電源Vb組成。在發(fā)生短路故障時(shí)，均可以無延時(shí)地自動(dòng)投入線路，對(duì)故障電流及其上升率進(jìn)行限制。[0005]但是，已有的固態(tài)短路故障限流器仍然存在許多不足之處，只有在電網(wǎng)電流達(dá)到磁體電流時(shí)，其限流磁體LO才會(huì)自動(dòng)串入電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)限流，并且，隨著磁體電流的不斷增大，磁體的限流能力不斷減小。嚴(yán)格地說，二極管組成的橋路無法實(shí)現(xiàn)真正的限流，必須采用可控開關(guān)管，如圖1b所示，通過控制，減小整流橋橋臂上的開關(guān)管的導(dǎo)通角來增大磁體的放電時(shí)間，從而達(dá)到較好的限流效果。同時(shí)，流過偏壓電源的電流往往是電網(wǎng)電流的2?3倍，而且必須滿足非故障態(tài)和故障態(tài)的電流變化的要求，因此，偏壓電源的實(shí)現(xiàn)有一定的技術(shù)難度和較高的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，提出一種用于輸配電網(wǎng)的短路故障限流器。本發(fā)明不但能夠自動(dòng)串入電網(wǎng)限制故障電流，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，能夠有效限制電網(wǎng)故障電流。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明包括整流橋和飽和電抗器。其中，整流橋由第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管組成。第一二極管和第二二極管的連接點(diǎn)為第一交流端，第三二極管和第四二極管的連接點(diǎn)為第二交流端，第一二極管和第三二極管的連接點(diǎn)為第一直流端，第二二極管和第四二極管的連接點(diǎn)為第二直流端。飽和電抗器連接在第一直流端和第二直流端之間。交流電源的一端連接在第一交流端，交流電源的另一端接地。斷路器的一端連接在第二交流端，斷路器的另一端與負(fù)載串聯(lián)后接地，構(gòu)成單相飽和橋式短路故障限流器。
[0009]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn):
[0010]1.本發(fā)明通過飽和電抗器在限流過程中的阻抗變化，有效地限制了故障電流，提高了限流器的限流能力，從而達(dá)到了比已有短路故障限流器更好的限流效果。
[0011]2.本發(fā)明的飽和電抗器通過軟磁鐵芯的自動(dòng)調(diào)節(jié)來改變阻抗，實(shí)現(xiàn)了故障自動(dòng)觸發(fā)，該限流器的故障響應(yīng)速度快、可靠性高。
[0012]3.本發(fā)明的飽和電抗器在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，阻抗小，并且作為直流電抗器，對(duì)電網(wǎng)不造成壓降和諧波干擾。
[0013]4.本發(fā)明的飽和電抗器在限流過程中，通過其阻抗自動(dòng)增大來限流，可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)飽和電抗器的參數(shù)，提高了限流器的限流能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為已有發(fā)明的電路原理圖；
[0015]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例1的電路原理圖；
[0016]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例1的飽和電抗器結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖4為所示為本發(fā)明的具體實(shí)施例1的飽和電抗器的C型軟磁鐵芯的磁化曲線；
[0018]圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例1的飽和電抗器結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例2的電路原理圖；
[0020]圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例3的電路原理圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖2所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例1為一種單相飽和橋式短路故障限流器。所述的單相飽和橋式短路故障限流器包括整流橋Br和飽和電抗器L。其中，整流橋Br由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4組成。第一二極管Dl和第二二極管D2的連接點(diǎn)為第一交流端A，第三二極管D3和第四二極管D4的連接點(diǎn)為第二交流端B，第一二極管Dl和第三二極管D3的連接點(diǎn)為第一直流端M，第二二極管D2和第四二極管D4的連接點(diǎn)為第二直流端N。飽和電抗器L連接在第一直流端M和第二直流端N之間。交流電源Uac的一端連接在第一交流端A,交流電源Uac的另一端接地。斷路器SW的一端連接在第二交流端B，斷路器SW的另一端與負(fù)載&串聯(lián)后接地，構(gòu)成單相飽和橋式短路故障限流器。
[0023]圖3所示為本發(fā)明的具體實(shí)施例1的飽和電抗器L的一種結(jié)構(gòu)。飽和電抗器L的繞組繞制在C型軟磁鐵芯Fl上，繞組的兩端分別連接在第一直流端M和第二直流端N之間。C型軟磁鐵芯Fl與永磁體F2連接組成一個(gè)閉合的口字型鐵芯。飽和電抗器L的繞組電流始終由第一直流端M流向第二直流端N，其磁感線及其方向?yàn)锽I所示，永磁體F2的磁感線及其方向?yàn)锽2所示。在口字型鐵芯內(nèi)，飽和電抗器L的繞組的磁場(chǎng)和永磁體F2的磁場(chǎng)方向始終相反。
[0024]飽和電抗器L工作在整流橋Br的直流側(cè)，電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，正向電流順序通過第一二極管Dl-飽和電抗器L-第四二極管D4 ;反向電流順序通過第二二極管D2-飽和電抗器L-第三二極管D3。飽和電抗器L的繞組電流始終由第一直流端M流向第二直流端N。永磁體F2的磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于飽和電抗器L的繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使C型軟磁鐵芯Fl處于深度飽和狀態(tài),C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率減小，飽和電抗器L呈現(xiàn)低阻抗。飽和電抗器L的電感很小，限流器對(duì)電網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生諧波等影響。電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，飽和電抗器L的繞組電流突然增大而產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，抵消或超過永磁體F2的磁場(chǎng)，使C型軟磁鐵芯Fl退出深度飽和狀態(tài)而處于未飽和狀態(tài)，C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率增大，飽和電抗器L呈現(xiàn)較大的阻抗，有效限制故障電流。飽和電抗器L由低阻抗向高阻抗的轉(zhuǎn)變，一方面，避免了電感過大，而造成電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流諧波問題，另一方面，其阻抗增加能夠有效抑制故障電流的變化。
[0025]圖4為所示為本發(fā)明的具體實(shí)施例1的飽和電抗器L的C型軟磁鐵芯Fl的磁化曲線。該曲線反映了 C型軟磁鐵芯Fl的磁化規(guī)律，即C型軟磁鐵芯Fl的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系，曲線的OP段表示C型軟磁鐵芯Fl未飽和狀態(tài)，曲線的PQ段表示C型軟磁鐵芯Fl處于飽和狀態(tài)，曲線的QS段表示C型軟磁鐵芯Fl處于深度飽和狀態(tài)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，飽和程度越大。電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，永磁體F2的磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于飽和電抗器L的繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使C型軟磁鐵芯Fl處于深度飽和狀態(tài)，C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率減小，飽和電抗器L呈現(xiàn)低阻抗；電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，飽和電抗器L的繞組電流突然增大而產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，抵消或超過永磁體F2的磁場(chǎng)，使C型軟磁鐵芯Fl處于未飽和狀態(tài)，C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率增大，飽和電抗器L呈現(xiàn)較大的阻抗。
[0026]圖5所示為本發(fā)明的具體實(shí)施例1的飽和電抗器L的另一種結(jié)構(gòu)。飽和電抗器L的繞組繞制在口字型軟磁鐵芯Fl的一側(cè)，繞組的兩端分別連接在第一直流端M和第二直流端N之間。電抗器LI的繞組繞制在口字型軟磁鐵芯Fl的另一側(cè)，電抗器LI的繞組與直流電源Udc、IGBT開關(guān)管Ks依次串聯(lián)組成閉合回路。飽和電抗器L的繞組電流始終由第一直流端M流向第二直流端N，其磁感線及其方向?yàn)锽I所示，電抗器LI繞組電流的磁感線及其方向?yàn)锽2所示。在口字型鐵芯內(nèi)，飽和電抗器L的繞組的磁場(chǎng)和電抗器LI繞組的磁場(chǎng)方向始終相反。
[0027]飽和電抗器L工作在整流橋Br的直流側(cè)，飽和電抗器L的繞組電流始終由第一直流端M流向第二直流端N。電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，IGBT開關(guān)管Ks閉合，直流電源Udc給電抗器LI繞組供電，電抗器LI繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于飽和電抗器L的繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使口字型軟磁鐵芯Fl處于深度飽和狀態(tài)，口字型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率減小，飽和電抗器L呈現(xiàn)低阻抗。飽和電抗器L的電感很小，限流器對(duì)電網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生諧波等影響。
[0028]電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，飽和電抗器L的繞組電流突然增大而產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，也可以通過斷開IGBT開關(guān)管Ks，使電抗器LI繞組的磁場(chǎng)變?yōu)榱?，從而使口字型軟磁鐵芯Fl退出深度飽和狀態(tài)而處于未飽和狀態(tài)，口字型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率增大，飽和電抗器L呈現(xiàn)較大的阻抗，有效限制故障電流。飽和電抗器L由低阻抗向高阻抗的轉(zhuǎn)變，一方面，避免了電感過大，而造成電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流諧波問題，另一方面，其阻抗增加能夠有效抑制故障電流的變化。
[0029]本發(fā)明的具體實(shí)施例1所述的三個(gè)單相飽和橋式短路故障限流器串聯(lián)接入三相系統(tǒng)，組成三相飽和橋式短路故障限流器。三相飽和橋式短路故障限流器中的每個(gè)單相飽和橋式短路故障限流器的結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施例1相同，三相飽和橋式短路故障限流器每一相的工作原理和本發(fā)明的單相飽和橋式短路故障限流器的工作原理相同。飽和電抗器L的結(jié)構(gòu)和工作原理與具體實(shí)施例1相同。
[0030]如圖6所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例2為單相帶有耦合變壓器的飽和橋式短路故障限流器。單相飽和橋式短路故障限流器結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施例1相同。TR為限流器的耦合變壓器，SW為斷路器，Uac為交流電源·，RL為負(fù)載阻抗。單相飽和橋式短路故障限流器并聯(lián)在耦合變壓器TR的副邊繞組上，耦合變壓器TR的副邊繞組的兩端分別連接在第一交流端A和第二交流端B上。耦合變壓器TR的原邊繞組串入交流電源Uac、斷路器SW和負(fù)載RL的串聯(lián)線路，構(gòu)成單相帶有耦合變壓器的飽和橋式短路故障限流器。單相帶有耦合變壓器的飽和橋式短路故障限流器的工作原理和本發(fā)明的單相飽和橋式短路故障限流器的工作原理相同。飽和電抗器L的結(jié)構(gòu)和工作原理與具體實(shí)施例1相同。對(duì)于高壓或超高壓變壓器來說，通過將變壓器耦合，可以降低限流器中功率器件的額定電壓和絕緣級(jí)別，從而降低限流器的成本，提高其限流性能。
[0031]如圖7所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例3為三相耦合飽和橋式短路故障限流器。包括三相整流橋Br3、飽和電抗器L和A相耦合變壓器Tra、B相耦合變壓器Trb和C相耦合變壓器Trc。其中，整流橋Br3由第一二極管D1、第二二極管D2、……、和第八二極管D8組成。第一二極管Dl和第二二極管D2通過第一連接點(diǎn)W串聯(lián)、第三二極管D3和第四二極管D4通過第二連接點(diǎn)V串聯(lián)、第五二極管D5和第六二極管D6通過第三連接點(diǎn)U串聯(lián)、第七二極管D7和第八二極管D8通過第四連接點(diǎn)Gl串聯(lián)，并且，第一二極管D1、第三二極管D3、第五二極管D5和第七二極管D7連接在第一直流端M上，第二二極管D2、第四二極管D4、第六二極管D6和第八二極管D8連接在第二直流端N上。飽和電抗器L連接在第一直流端M和第二直流端N之間。A相耦合變壓器Tra的副邊繞組連接在第二連接點(diǎn)U和第四連接點(diǎn)Gl之間，B相耦合變壓器Trb的副邊繞組連接在第三連接點(diǎn)V和第四連接點(diǎn)Gl之間，C相耦合變壓器Trc的副邊繞組連接在第一連接點(diǎn)W和第四連接點(diǎn)Gl之間。A、B、C三相的耦合變壓器的原邊繞組分別串聯(lián)在三相電源Ua、Ub、Uc和三相斷路器SWa、Sffb, Sffc之間，并與三相負(fù)載阻抗RLa、RLb、RLc串聯(lián)。三相負(fù)載阻抗RLa、RLb、RLc和三相電源Ua、Ub、Uc連接到接地點(diǎn)G上，組成三相耦合飽和橋式短路故障限流器。本發(fā)明的具體實(shí)施例3的飽和電抗器L的結(jié)構(gòu)和工作原理分別與具體實(shí)施例1相同。
[0032]下面以A相為例，以圖3所示飽和電抗器L的結(jié)構(gòu)和工作原理為例說明三相耦合飽和橋式短路故障限流器中的飽和電抗器L的工作原理。
[0033]電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，正向電流順序通過第六二極管D6-飽和電抗器L-第八二極管D8 ;反向電流順序通過第五二極管D5-飽和電抗器L-第七二極管D7。飽和電抗器L工作在整流橋的直流側(cè)，飽和電抗器L的繞組電流始終由第一直流端M流向第二直流端N。永磁體F2的磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于飽和電抗器L的繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使“C型”軟磁鐵芯Fl處于深度飽和狀態(tài)，C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率減小，飽和電抗器L呈現(xiàn)低阻抗。飽和電抗器L的電感很小，限流器對(duì)電網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生諧波等影響。
[0034]電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，飽和電抗器L的繞組電流突然增大而產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，使“C型”軟磁鐵芯Fl退出深度飽和狀態(tài)而處于未飽和狀態(tài)，C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率增大，飽和電抗器L呈現(xiàn)較大的阻抗，有效限制故障電流。飽和電抗器L由低阻抗向高阻抗的轉(zhuǎn)變，一方面，避免了電感過大，而造成電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流諧波問題，另一方面，其阻抗增加能夠有效抑制故障電流的變化。
[0035]在IOkV電網(wǎng)中，飽和橋式短路故障限流器能較好地實(shí)現(xiàn)短路故障限流，故障電流的瞬時(shí)值和穩(wěn)態(tài)值都可以限制在最大故障電流的60%以下。并且，根據(jù)電網(wǎng)的故障特點(diǎn)和阻抗情況，進(jìn)一步調(diào)節(jié)飽和電抗器的參數(shù)，可以達(dá)到更好的限流效果。
【權(quán)利要求】
1.一種飽和橋式短路故障限流器，其特征是所述的短路故障限流器包括整流橋(Br)和飽和電抗器(L);所述的整流橋(Br)由第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)和第四二極管(D4)組成；第一二極管(Dl)和第二二極管(D2)的連接點(diǎn)為第一交流端(A)，第三二極管(D3)和第四二極管(D4)的連接點(diǎn)為第二交流端(B)，第一二極管(Dl)和第三二極管(D3)的連接點(diǎn)為第一直流端(M)，第二二極管(D2)和第四二極管(D4)的連接點(diǎn)為第二直流端(N);飽和電抗器(L)連接在第一直流端(M)和第二直流端(N)之間；交流電源(Uac)的一端連接在第一交流端(A)，交流電源(Uac)的另一端接地；斷路器(SW)的一端連接在第二交流端B，斷路器(SW)的另一端與負(fù)載(?)串聯(lián)后接地。
2.按照權(quán)利要求1所述的飽和橋式短路故障限流器，其特征是所述的飽和電抗器(L)的繞組繞制在C型軟磁鐵芯(Fl)上，飽和電抗器(L)繞組的兩端分別連接在第一直流端(M)和第二直流端(N)之間；C型軟磁鐵芯(Fl)與永磁體(F2)連接組成一個(gè)閉合的口字型鐵芯；飽和電抗器(L)的繞組電流由第一直流端(M)流向第二直流端(N)，在口字型鐵芯內(nèi)，飽和電抗器(L)的繞組的磁場(chǎng)和永磁體(F2)的磁場(chǎng)方向相反。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的飽和橋式短路故障限流器，其特征是所述的飽和電抗器(L)工作在整流橋(Br)的直流側(cè)；電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，永磁體(F2)的磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于飽和電抗器(L)的繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使C型軟磁鐵芯(Fl)處于深度飽和狀態(tài)，C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率減小，飽和電抗器L呈現(xiàn)低阻抗；電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，飽和電抗器(L)的繞組電流突然增大而產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，使C型軟磁鐵芯(Fl)退出深度飽和狀態(tài)而處于未飽和狀態(tài)，C型軟磁鐵芯Fl的磁導(dǎo)率增大，飽和電抗器(L)呈現(xiàn)較大的阻抗，有效限制故障電流。
4.按照權(quán)利要求1所述的飽和橋式短路故障限流器，其特征是所述的飽和電抗器(L)的繞組繞制在口字型軟磁鐵芯(Fl)的一側(cè)，飽和電抗器(L)繞組的兩端分別連接在第一直流端(M)和第二直流端(N)之間；電抗器(LI)的繞組繞制在口字型軟磁鐵芯(Fl)的另一側(cè)，電抗器(LI)的繞組與直流電源(Udc)、IGBT開關(guān)管(Ks)依次串聯(lián)組成閉合回路；飽和電抗器(L)的繞組電流由第一直流`端(M)流向第二直流端(N)，在口字型鐵芯內(nèi)，飽和電抗器(L)繞組的磁場(chǎng)和電抗器(LI)繞組的磁場(chǎng)方向相反。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的飽和橋式短路故障限流器，其特征是所述的飽和電抗器(L)工作在整流橋(Br)的直流側(cè)；電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，IGBT開關(guān)管(Ks)閉合，直流電源(Udc)給電抗器(LI)的繞組供電，電抗器(LI)的繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于飽和電抗器(L)的繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使口字型軟磁鐵芯(Fl)處于深度飽和狀態(tài)，口字型軟磁鐵芯(Fl)的磁導(dǎo)率減小，飽和電抗器(L)呈現(xiàn)低阻抗；電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，飽和電抗器(L)的繞組電流突然增大而產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)，通過斷開IGBT開關(guān)管(Ks)，使電抗器(LI)繞組的磁場(chǎng)變?yōu)榱?，從而使口字型軟磁鐵芯(Fl)退出深度飽和狀態(tài)而處于未飽和狀態(tài)，口字型軟磁鐵芯(Fl)的磁導(dǎo)率增大，飽和電抗器(L)呈現(xiàn)較大的阻抗，有效限制故障電流。
6.按照權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)所述的飽和橋式短路故障限流器，其特征是所述的三個(gè)單相飽和橋式短路故障限流器串聯(lián)接入三相系統(tǒng)組成三相飽和橋式短路故障限流器。
7.按照權(quán)利要求1至5的任何一項(xiàng)所述的飽和橋式短路故障限流器，其特征是所述的單相飽和橋式短路故障限流器并聯(lián)在耦合變壓器(TR)的副邊繞組上，耦合變壓器(TR)的副邊繞組的兩端分別連接在第一交流端(A)和第二交流端(B)上；耦合變壓器(TR)的原邊繞組串入交流電源(Uac)、斷路器(SW)和負(fù)載(RL)的串聯(lián)線路，構(gòu)成單相帶有耦合變壓器的飽和橋式短路故障限流器。
8.按照權(quán)利要求7所述的飽和橋式短路故障限流器，其特征是三個(gè)單相帶有耦合變壓器的飽和橋式短路故障限流器串聯(lián)接入三相系統(tǒng)組成三相耦合飽和橋式短路故障限流器；三相耦合飽和橋式短路故障限流器包括三相整流橋(Br3)、飽和電抗器(L)和A相耦合變壓器(Tra)、B相耦合變壓器(Trb)、C相耦合變壓器(Trc);其中，整流橋(Br3)由第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、……、和第八二極管(D8)組成；第一二極管(Dl)和第二二極管(D2)通過第一連接點(diǎn)(W)串聯(lián)，第三二極管(D3)和第四二極管(D4)通過第二連接點(diǎn)(V)串聯(lián)，第五二極管(D5)和第六二極管(D6)通過第三連接點(diǎn)(U)串聯(lián)，第七二極管(D7)和第八二極管(D8)通過第四連接點(diǎn)(Gl)串聯(lián)；并且，第一二極管(D1)、第三二極管(D3)、第五二極管(D5)和第七二極管(D7)連接在第一直流端(M)上，第二二極管(D2)、第四二極管(D4)、第六二極管(D6)和第八二極管(D8)連接在第二直流端(N)上；飽和電抗器(L)連接在第一直流端(M)和第二直流端(N)之間；A相耦合變壓器(Tra)的副邊繞組連接在第三連接點(diǎn)(U)和第四連接點(diǎn)(Gl)之間，B相耦合變壓器(Trb)的副邊繞組連接在第二連接點(diǎn)(V)和第四連接點(diǎn)(Gl)之間，C相耦合變壓器(Trc)的副邊繞組連接在第一連接點(diǎn)(W)和第四連接點(diǎn)(Gl)之間；A、B、C三相的耦合變壓器的原邊繞組分別串聯(lián)在三相電源(Ua、Ub、Uc)和三相斷路器(SWa、Sffb、SWc )之間，并與三相負(fù)載阻抗(RLa、RLb、RLc )串聯(lián)；三相負(fù)載阻抗(RLa、RLb, RLc)和三相電源(Ua、Ub、Uc)連接到接地點(diǎn)(G)上，組成三相耦合飽和橋式短路故障限流 器。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK103633632SQ201310575281
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月16日
【發(fā)明者】張志豐, 孫強(qiáng), 劉大千, 邱清泉, 肖立業(yè), 張國民, 戴少濤 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院電工研究所