一種雙回線用的故障電流限制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種雙回線用的故障電流限制器，包括同名端反接的耦合繞組，所述耦合繞組的繞組I接入雙回線的I回線路，繞組II接入雙回線的II回線路；繞組I和繞組II的變比為1:1，用于對(duì)雙回線進(jìn)行潮流平衡，保證I回線路和II回線路中電流相同；繞組I和繞組II的變比不為1:1，用于對(duì)雙回線進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，使I回線路和II回線路中電流不同，從而充分利用雙回線路的傳輸能力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種雙回線用的故障電流限制器，可在雙回線路的短路電流的初始階段，且無(wú)需外加觸發(fā)信號(hào)，就能可靠地將短路電流限制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種雙回線用的故障電流限制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)短路保護(hù)裝置，具體涉及一種雙回線用的故障電流限制器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，負(fù)荷中心大電源的相繼投入，以及大區(qū)域電網(wǎng)之間的互聯(lián)，短路電流超標(biāo)逐漸成為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行領(lǐng)域的突出問(wèn)題。從根本上來(lái)講，合理的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是降低短路電流水平最有效、最基本的方法。目前在不改變現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和不更換大量原有設(shè)備的情況下，可以通過(guò)在電網(wǎng)的某些位置加裝短路電流限制器(Short CircuitCurrent Limiter, SCCL)或故障電流限制器(Fault Current limiter,FCL),使電力系統(tǒng)短路電流限制在允許范圍內(nèi)，從而提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。
[0003]短路電流限制措施包括系統(tǒng)級(jí)措施和設(shè)備級(jí)措施兩類(lèi)；短路電流限制措施的運(yùn)行方式包括主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類(lèi)。被動(dòng)式短路電流限制措施構(gòu)成簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行與故障狀態(tài)下通過(guò)增加系統(tǒng)阻抗進(jìn)行短路電流限制，但這種方法在正常運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生電壓降，增加系統(tǒng)損耗。主動(dòng)式短路電流限制措施只是在系統(tǒng)故障狀態(tài)下快速增加系統(tǒng)阻抗，既限制了故障電流，又不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。主動(dòng)式短路電流限制措施包括自觸發(fā)式和外觸發(fā)式，其中電力電子型故障電流限制器屬于外觸發(fā)式。
[0004]①:系統(tǒng)級(jí)措施主要包括電網(wǎng)解裂運(yùn)行和母線分列運(yùn)行兩種降低系統(tǒng)短路電流水平的措施，但這兩個(gè)措施都屬于被動(dòng)方式限流措施，降低了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，給系統(tǒng)運(yùn)行所帶來(lái)的負(fù)面影響往往不可忽視。通過(guò)建設(shè)更高一級(jí)電壓的主干電網(wǎng)是提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性的手段并不能解決當(dāng)前多數(shù)電網(wǎng)短路電流水平超標(biāo)問(wèn)題，且建設(shè)難度大，周期長(zhǎng)，需要進(jìn)行更為廣泛深入的研究，短期來(lái)說(shuō)難以解決電網(wǎng)短路電流水平普遍超標(biāo)的問(wèn)題。
[0005]②:設(shè)備級(jí)措施主要包括高阻抗變壓器、串聯(lián)電抗器、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地、高阻抗發(fā)電機(jī)、高壓熔斷器、Is-快速限流器、超導(dǎo)限流器、熱敏(PTC)電阻、液態(tài)金屬限流器、基于電力電子的固態(tài)限流器(Solid State Current Limiter, SSCL)、應(yīng)用電磁驅(qū)動(dòng)原理的故障電流限制器及復(fù)合式故障電流限制器等。其中高阻抗變壓器、串聯(lián)電抗器、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地、高阻抗發(fā)電機(jī)都屬于被動(dòng)式限流措施，其余均為主動(dòng)式限流措施。另外，利用靜止同步補(bǔ)償器(STATC0M)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、可控串補(bǔ)(TCSC)、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)和柔性直流(VSC-HVDC)等柔性輸電技術(shù)、定制電力技術(shù)及“背靠背”直流輸電技術(shù)等也可限制短路電流。
[0006]故障電流限制器作為解決電力系統(tǒng)短路電流水平超標(biāo)問(wèn)題的重要措施之一，其限流器雖原理不同、結(jié)構(gòu)形式各異、種類(lèi)繁多，但其最基本的工作特性類(lèi)似。如圖1所示故障電流限制器的工作原理圖，在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)為零阻抗或微小阻抗，功耗接近于零；在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，迅速呈現(xiàn)高阻抗以達(dá)到抑制短路電流等目的。
[0007]當(dāng)前電力系統(tǒng)輸電領(lǐng)域中，同塔雙回線路因其大大提高了單位走廊寬度的輸電容量和減小了線路建設(shè)費(fèi)用得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)可能造成同塔雙回線路同時(shí)跳閘，從而對(duì)電力系統(tǒng)造成比較大的沖擊；因此，提供一種適用于同塔雙回線路的自觸發(fā)主動(dòng)式的故障電流限制器以保證同塔雙回線路正常工作顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了滿(mǎn)足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種雙回線用的故障電流限制器，所述故障電流限制器包括同名端反接的耦合繞組；所述耦合繞組為與雙回線連接的耦合繞組；所述耦合繞組的繞組I接入雙回線的I回線路，繞組II接入雙回線的II回線路。
[0009]優(yōu)選的，所述繞組I和所述繞組II直接接入所述雙回線；
[0010]優(yōu)選的，所述繞組I以與所述繞組II相反的方向纏繞在同一個(gè)柱體上的方式接入所述雙回線；
[0011]優(yōu)選的，所述繞組I以與所述繞組II相反的方向分別纏繞在兩個(gè)柱體上的方式接入所述雙回線；
[0012]優(yōu)選的，所述繞組I和所述繞組II的變比為1:1，用于對(duì)所述雙回線進(jìn)行潮流平衡，保證所述I回線路和II回線路中電流相同；
[0013]優(yōu)選的，所述繞組I和所述繞組II的變比不為1: 1，用于對(duì)所述雙回線進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，使所述I回線路和II回線路中電流不同，從而充分利用雙回線路的傳輸能力；
[0014]優(yōu)選的，所述繞組I和所述繞組II上均設(shè)置有抽頭，用于調(diào)整繞組I和所述繞組II的變比不為1:1;
[0015]優(yōu)選的，所述繞組I和所述繞組II分別與一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)并聯(lián)接入所述雙回線，用于雙回線故障時(shí)將故障電流限制器退出運(yùn)行；
[0016]優(yōu)選的，所述故障電流限制器安裝在同塔雙回線路的始端或中間或末端；
[0017]優(yōu)選的，所述故障電流限制器安裝在變電站的兩條不同出線的出口處；
[0018]優(yōu)選的，所述故障電流限制器安裝在給一個(gè)變電站供電的兩條不同輸電饋入線上。
[0019]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0020]1、本發(fā)明提供的一種雙回線用的故障電流限制器，可在雙回線路的短路電流的初始階段，且無(wú)需外加觸發(fā)信號(hào)，就能可靠地將短路電流限制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)；
[0021]2、本發(fā)明提供的一種雙回線用的故障電流限制器，具有雙回線路潮流平衡能力，同塔/桿雙回線的參數(shù)不一致，或者是變電站的兩條不同出線，或者由不同的輸電線路同時(shí)給一個(gè)變電站供電時(shí)的兩條進(jìn)線，通過(guò)該故障電流限制器后，可以平衡所安裝兩條線上的線路電流；
[0022]3、本發(fā)明提供的一種雙回線用的故障電流限制器，具有潮流調(diào)節(jié)能力，通過(guò)該故障電流限制器使雙回線路的潮流不同，使得電力系統(tǒng)充分利用兩條輸電線各自的傳輸能力。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]圖1是:故障電流限制器的工作原理圖；[0025]圖2是:本發(fā)明實(shí)施例中雙回線路用故障電流限制器的單相示意圖；
[0026]圖3是:本發(fā)明實(shí)施例中雙回線路用故障電流限制器的應(yīng)用實(shí)施圖；
[0027]圖4是:圖3中不設(shè)置雙回線路用故障電流限制器，D點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路后的雙回線電流曲線圖；
[0028]圖5是:圖3中設(shè)置雙回線路用故障電流限制器，D點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路后的雙回線電流曲線圖；
[0029]圖6是:圖3中設(shè)置雙回線路用故障電流限制器，D點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路后的故障電流限制器原、副邊繞組電壓曲線圖；
[0030]圖7是:圖3中不設(shè)置雙回線路用故障電流限制器，B點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路后的雙回線電流曲線圖；
[0031]圖8是:圖3中設(shè)置雙回線路用故障電流限制器，B點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路后的雙回線電流曲線圖；
[0032]圖9是:圖3中設(shè)置雙回線路用故障電流限制器，B點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路后的故障電流限制器原、副邊繞組電壓曲線圖；
[0033]圖10是:本發(fā)明實(shí)施例中故障電流限制器對(duì)雙回線進(jìn)行潮流平衡時(shí)的雙回線電流瞬時(shí)值波形圖；
[0034]圖11是:本發(fā)明實(shí)施例中故障電流限制器對(duì)雙回線進(jìn)行潮流平衡時(shí)的雙回線電流有效值波形圖；
[0035]圖12是:本發(fā)明實(shí)施例中故障電流限制器對(duì)雙回線進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)時(shí)的雙回線電流瞬時(shí)值波形圖；
[0036]圖13是:本發(fā)明實(shí)施例中故障電流限制器對(duì)雙回線進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)時(shí)的雙回線電流有效值波形圖；
[0037]圖14是:本發(fā)明實(shí)施例中雙回線路用故障電流限制器的應(yīng)用連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0039]本發(fā)明提供一種適用于雙回線路的故障電流限制器，在雙回線路的初始階段且不需外加觸發(fā)信號(hào)，將短路電流限制在設(shè)定值的范圍內(nèi)，從而達(dá)到保護(hù)輸配電設(shè)備和輸電線的目的，滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)雙回線路短路保護(hù)的要求；如圖2示出了本實(shí)施例中的單相故障電流限制器，該故障電流限制器包括同名端反接的耦合繞組，耦合系數(shù)接近k最大限度接近1.0，該耦合繞組為與雙回線連接的耦合繞組；其中，耦合繞組中的繞組I和繞組II直接接入雙回線，繞組I和繞組II的耦合方式包括二種方式:
[0040]①:繞組I以與繞組II相反的方向纏繞在同一個(gè)柱體上后接入雙回線，即緊耦合；
[0041]②:繞組I以與繞組II相反的方向分別纏繞在兩個(gè)柱體上后接入雙回線，即松耦合；
[0042]故障電流限制器的繞組I和繞組II分別與一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)并聯(lián)接入雙回線，用于雙回線故障時(shí)將故障電流限制器退出運(yùn)行。
[0043]本實(shí)施例中的雙回線包括電力系統(tǒng)中同塔雙回線路、同桿雙回線路、變電站的兩條不同出線以及給一個(gè)變電站供電的兩條不同輸電饋入線上；如圖14示出了故障電流限制器設(shè)置在接入同一母線S的兩條不同線路A和B。
[0044]故障電流限制器的繞組I和繞組II的變比為1: 1，用于對(duì)雙回線進(jìn)行潮流平衡，保證I回線路和II回線路中電流相同；繞組I和繞組II的變比不為1:1，用于對(duì)雙回線進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，使I回線路和II回線路中電流不同，從而充分利用雙回線路的各自傳輸能力。
[0045]設(shè)置繞組I和繞組II的變比不為1:1時(shí)包括:
[0046]①:設(shè)計(jì)繞組I和繞組II具有唯一的1:1變比，使用時(shí)不需再對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，將故障電流限制器直接接入雙回線路中；
[0047]②:在繞組I和繞組II上均設(shè)置有抽頭，使用時(shí)通過(guò)調(diào)整接入雙回線路中的不同抽頭，實(shí)現(xiàn)繞組I和繞組II變比不為1:1。
[0048]圖3示出了本實(shí)施例中雙回線路用故障電流限制器接入雙回線后的應(yīng)用實(shí)施圖；其中雙回線A點(diǎn)至B點(diǎn)，B點(diǎn)至C點(diǎn)的參數(shù)0.177Η/5Ω、0.178Η/5Ω和0.1Η/2.8 Ω均為500KV電力系統(tǒng)輸電線的等值參數(shù)，D點(diǎn)為I回線路的中間點(diǎn)，忽略輸電線的對(duì)地電容；采用PSCAD (Power System Computer Aided Design)軟件進(jìn)行仿真,雙回線路故障前每個(gè)單回線路中的線路電流為2.0ΚΑ。
[0049]①:當(dāng)D點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路時(shí):
[0050]若雙回線路中不安裝故障電流限制器，由于I回線路發(fā)生短路故障，其線路電流會(huì)有較大的越變，如圖4所示I回線路的線路電流最大峰值為12.5KA，其中細(xì)實(shí)線波形為I回線路的線路電流波形，粗實(shí)線波形為II回線路的線路電流波形；
[0051]若雙回線路中安裝故障電流限制器，如圖5所示I回線路和II回線路的線路電流波形基本相同，且最大峰值為5.9KA ;如圖6所示故障前故障電流限制器的繞組I電壓和繞組II電壓基本為零，故障后繞組I電壓和繞組II電壓顯著增加，其峰值約為167KV。這說(shuō)明雙回線用的故障電流限制器對(duì)雙回線內(nèi)的短路故障具有短路電流限制功能。
[0052]②:當(dāng)B點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路時(shí):
[0053]若雙回線路中不安裝故障電流限制器，如圖7所示I回線路和II回線路的線路電流波形基本相同，最大峰值為5.9KA ;若雙回線路中安裝故障電流限制器，如圖8所示I回線路和II回線路的線路電流波形也基本相同，最大峰值為5.9KA ;如圖9所示故障前后繞組I電壓和繞組II電壓變化值較??；因此B點(diǎn)發(fā)生金屬性接地短路時(shí)，故障電流限制器對(duì)雙回線的電流限制作用可以忽略。這說(shuō)明雙回線路用的故障電流限制器對(duì)雙回線路外的短路故障不具有短路電流限制功能。
[0054]當(dāng)圖3中的I回線路和II回線路的等效參數(shù)不一致時(shí),導(dǎo)致I回線路和II回線路中的潮流/電流不同，通過(guò)將故障電流限制器的繞組I和繞組II變比設(shè)置為1:1使得雙回線潮流/電流平衡。本實(shí)施例中II回線路中A點(diǎn)至B點(diǎn)的等效阻抗為I回線路的80%:
[0055]①:若雙回線路中不安裝故障電流限制器，I回線路和II回線路的瞬時(shí)線路電流波形分別如圖10中粗實(shí)線波形所示，二者最大差值約0.7KA ；1回線路和II回線路的有效線路電流波形分別如圖11中粗實(shí)線波形所示，I回線路的線路電流約為1.88KA，II回線路的線路電流約為2.35KA ；[0056]②:若雙回線路中安裝故障電流限制器，I回線路和II回線路的瞬時(shí)線路電流波形分別如圖10中細(xì)實(shí)線波形所示，二者波形基本相同；1回線路和II回線路的有效線路電流波形分別如圖11中細(xì)實(shí)線波形所示，I回線路和II回線路的線路電流約為2.09KA ；
[0057]綜上，本實(shí)施例中故障電流限制器對(duì)雙回線的潮流平衡具有重要作用。
[0058]當(dāng)圖3中的I回線路和II回線路的等效參數(shù)沒(méi)有差別，且需要雙回線路實(shí)現(xiàn)不同的傳輸功率要求時(shí)，將故障電流限制器的繞組I和繞組II的變比設(shè)置不為1:1，使I回線路和II回線路中電流不同,從而充分利用雙回線路的各自傳輸能力。本實(shí)施例中繞組I的電壓和繞組II的電壓的90%:
[0059]①:若雙回線路中不安裝故障電流限制器，I回線路和II回線路的瞬時(shí)線路電流波形分別如圖12中粗實(shí)線波形所示，二者波形基本相同；1回線路和II回線路的有效線路電流波形分別如圖13中粗實(shí)線波形所示，二者線路電流均為1.93KA ；
[0060]②:若雙回線路中安裝故障電流限制器，I回線路和II回線路的瞬時(shí)線路電流波形分別如圖12中細(xì)實(shí)線波形所示，二者波形最大差值接近0.3KA ；1回線路和II回線路的有效線路電流波形分別如圖13中細(xì)實(shí)線波形所示，I回線路的線路電流約為2.03KA，II回線路的線路電流約為1.82KA ；
[0061]綜上，本實(shí)施例中故障電流限制器對(duì)雙回線的潮流調(diào)節(jié)具有重要作用。
[0062]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述故障電流限制器包括同名端反接的耦合繞組；所述耦合繞組為與雙回線連接的耦合繞組；所述耦合繞組的繞組I接入雙回線的I回線路，繞組II接入雙回線的II回線路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述繞組I和所述繞組II直接接入所述雙回線。
3.如權(quán)利要求2所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述繞組I以與所述繞組II相反的方向纏繞在同一個(gè)柱體上的方式接入所述雙回線。
4.如權(quán)利要求2所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述繞組I以與所述繞組II相反的方向分別纏繞在兩個(gè)柱體上的方式接入所述雙回線。
5.如權(quán)利要求1所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述繞組I和所述繞組II的變比為1:1，用于對(duì)所述雙回線進(jìn)行潮流平衡，保證所述I回線路和II回線路中電流相同。
6.如權(quán)利要求1所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述繞組I和所述繞組II的變比不為1:1，用于對(duì)所述雙回線進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，使所述I回線路和II回線路中電流不同，從而充分利用雙回線路的傳輸能力。
7.如權(quán)利要求6所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述繞組I和所述繞組II上均設(shè)置有抽頭，用于調(diào)整繞組I和所述繞組II的變比不為1:1。
8.如權(quán)利要求1所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述繞組I和所述繞組II分別與一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)并聯(lián)接入所述雙回線，用于雙回線故障時(shí)將故障電流限制器退出運(yùn)行。
9.如權(quán)利要求1所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述故障電流限制器安裝在同塔雙回線路的始端或中間或末端。
10.如權(quán)利要求1所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述故障電流限制器安裝在變電站的兩條不同出線的出口處。
11.如權(quán)利要求1所述的一種雙回線用的故障電流限制器，其特征在于，所述故障電流限制器安裝在給一個(gè)變電站供電的兩條不同輸電饋入線上。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK103825262SQ201410101797
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】荊平, 戴朝波, 周飛 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院