專利名稱：電力電子型短路故障限流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)的短路故障限流器。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)并網(wǎng)容量的日益擴(kuò)大，對線路的短路容量控制要求隨之提高。由于目前機(jī)械開關(guān)不能勝任高容量、重復(fù)性的快速電路切斷或電流限制，各種短路電流限制器被紛紛提出。大量的短路限流器電路尚處于實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)性階段，由于性能、成本等因素目前還沒有一種短路限流器達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用階段。
相對而言，在眾多的短路限流器電路中，采用電力電子器件的方案具有兼顧可靠性、快速性、成本低等綜合性能的優(yōu)勢。
中國專利02265208.6公開的單相短路故障限流器，如圖1所示，它包括由晶閘管S1、S2和兩個二極管D1、D2組成的單相整流橋，接在單相整流橋直流輸出端的限流電抗L1，變壓器TR1以及并聯(lián)在變壓器原邊的旁路電感LP，變壓器TR1的一次側(cè)串接在電網(wǎng)與負(fù)載間，二次側(cè)接單相整流橋的交流側(cè)。另一種用于三相的短路故障限流器，如圖2示，它包括由晶閘管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗L1、三相變壓器TR1以及并聯(lián)在變壓器各相原邊的旁路電感LP，三相變壓器TR1各相的一次側(cè)分別串接在電網(wǎng)的各相與負(fù)載間，三相變壓器TR1各相的二次側(cè)與三相整流橋各相的交流側(cè)相連。
上述短路故障限流器中的變壓器TR1必需按照額定容量(額定電壓、額定電流)設(shè)計(jì)，在發(fā)生短路時，允許電力系統(tǒng)通過控制范圍內(nèi)較大的短路電流，使得裝置可以適應(yīng)電力系統(tǒng)現(xiàn)有繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，為保證正常工況下短路限流器不影響線路流過電流，必須保證變壓器原副邊緊耦合，以使其漏感為最小值，由于在正常工況下變壓器僅僅承受極低的電壓，變壓器的資源經(jīng)常處于極其浪費(fèi)的狀態(tài)。仿真與實(shí)驗(yàn)證明，限流電抗、變壓器與旁路電感重量、體積和成本均將占據(jù)整個裝置的大部分。成本和裝置體積問題是其走向應(yīng)用的主要障礙，特別是電力部門的現(xiàn)有變電所的空間有限，龐大的短路限流器裝置也將直接限制其投入應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小，成本低的電力電子型短路故障限流器，以使短路限流器在電力系統(tǒng)達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型有如下兩種技術(shù)解決方案。
方案1，用于單相的電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管和二極管組成的單相整流橋，或者完全由晶閘管組成的單相整流橋，接在單相整流橋的直流輸出端的限流電抗以及變壓器，變壓器的一次側(cè)串接在電網(wǎng)與負(fù)載間，二次側(cè)接單相整流橋的交流側(cè)，其特征是所說的變壓器是在發(fā)生短路時，磁路進(jìn)入飽和的變阻抗變壓器。
方案2，用于三相的電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗以及三相變壓器，三相變壓器各相的一次側(cè)分別串接在電網(wǎng)的各相與負(fù)載之間，三相變壓器各相的二次側(cè)與三相整流橋各相的交流側(cè)相連，其特征是所說的三相變壓器是在發(fā)生短路時，磁路進(jìn)入飽和的變阻抗變壓器。
本實(shí)用新型的電力電子型短路故障限流器，其變阻抗變壓器的飽和激磁電感值是依據(jù)設(shè)定的短路電流水平而設(shè)計(jì)的。當(dāng)網(wǎng)路處于正常狀態(tài)時，由于變阻抗變壓器二次側(cè)相當(dāng)于被電力電子限流器短接，使變阻抗變壓器原邊電壓極低，變阻抗變壓器處于不飽和狀態(tài)，原副邊通過鐵芯而緊密耦合，漏抗極小，允許一次側(cè)通過負(fù)載電流而不產(chǎn)生電壓降落。當(dāng)網(wǎng)路出現(xiàn)短路時，全電壓將加到變阻抗變壓器一次側(cè)，使變阻抗變壓器磁路進(jìn)入深飽和。這時原副邊繞組等效于通過空氣耦合，原副邊呈現(xiàn)高漏抗，該漏抗和整流橋直流輸出端限流電抗一起共同限制二次側(cè)電流的增大，絕大部分短路電流將流經(jīng)激磁電感。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比，省去了旁路電感，而且變阻抗變壓器由于允許在短路時磁路進(jìn)入飽和，所以不需要按照普通變壓器工況來設(shè)計(jì)，變阻抗變壓器的匝數(shù)、鐵芯截面等均可以大為減少，重量、體積、成本下降顯著，同時，由于變壓器鐵芯的飽和及漏抗的增加，使作用在二次側(cè)的電壓一時間面積積分的大大減小，從而可以使限流電抗的電感量減少，使其過電流水平顯著降低。因此，在本實(shí)用新型中，直流側(cè)限流電抗重量、體積、成本均可以大為降低。


圖1是現(xiàn)有的單相具有旁路電感的電力電子型短路限流器電路圖；圖2是現(xiàn)有的三相具有旁路電感的電力電子型短路限流器電路圖；圖3是本實(shí)用新型的單相電力電子型短路故障限流器電路圖；
圖4是單相電力電子型短路故障限流器在三相系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例；圖5是本實(shí)用新型的三相電力電子型短路故障限流器電路圖。
具體實(shí)施方式
參照圖3，本實(shí)用新型的單相電力電子型短路故障限流器包括由晶閘管S1、S2和二極管D1、D2組成的單相整流橋，單相整流橋或者也可以完全由晶閘管組成，接在單相整流橋的直流輸出端的電抗L2以及變阻抗變壓器TR2，變阻抗變壓器TR2的一次側(cè)串接在電網(wǎng)Vs與負(fù)載RL間，二次側(cè)接單相整流橋的交流側(cè)，該變阻抗變壓器在發(fā)生短路時，磁路進(jìn)入飽和狀態(tài)。
圖4所示，為本實(shí)用新型的單相電力電子型短路故障限流器用于三相電力系統(tǒng)的實(shí)例，在三相的每一相電路中接入本實(shí)用新型的單相電力電子型短路故障限流器。圖4中，Va、Vb、Vc分別為a、b、c三相電源，RL為三相負(fù)載。
圖5所示為本實(shí)用新型的三相電力電子型短路限流器，它包括由晶閘管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗L3以及在發(fā)生短路時，磁路進(jìn)入飽和的三相變阻抗變壓器TR3，三相變阻抗變壓器TR3的各相的一次側(cè)分別串接在電網(wǎng)的各相與負(fù)載間，三相變阻抗變壓器TR3的各相二次側(cè)與三相整流橋各相的交流側(cè)相連。
權(quán)利要求1.電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管(S1、S2)和二極管(D1、D2)或由晶閘管(S1、S2、S3、S4)組成的單相整流橋，接在單相整流橋的直流輸出端的電抗(L2)以及變壓器(TR2)，變壓器(TR2)的一次側(cè)串接在電網(wǎng)與負(fù)載間，二次側(cè)接單相整流橋的交流側(cè)，其特征是所說的變壓器(TR2)是在發(fā)生短路時，磁路進(jìn)入飽和的變阻抗變壓器。
2.電力電子型短路故障限流器，包括由晶閘管(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8)組成的三相整流橋，接在三相整流橋的直流輸出端的限流電抗(L3)以及三相變壓器(TR3)，三相變壓器(TR3)的各相的一次側(cè)分別串接在電網(wǎng)的各相與負(fù)載之間，三相變壓器(TR3)的各相的二次側(cè)與三相整流橋各相的交流側(cè)相連，其特征是所說的三相變壓器(TR3)是在發(fā)生短路時，磁路進(jìn)入飽和的變阻抗變壓器。
專利摘要本實(shí)用新型的電力電子型短路故障限流器，是用一個變阻抗變壓器代替現(xiàn)有短路故障限流器中的旁路電感及變壓器而構(gòu)成。與已有技術(shù)相比，不僅省去了旁路電感，而且由于變阻抗變壓器允許在短路時磁路進(jìn)入飽和，所以不需要按照普通變壓器工況來設(shè)計(jì)，其匝數(shù)、鐵芯截面等均可以大為減少，重量、體積、成本下降顯著，同時，由于變壓器鐵芯的飽和及漏抗的增加，還可以使限流電抗的電感量減少，使其過電流水平顯著降低。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)使短路限流器在單相和三相電力系統(tǒng)達(dá)到工業(yè)化廣泛應(yīng)用。
文檔編號H02H3/08GK2696187SQ20042002258
公開日2005年4月27日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者吳兆麟, 呂征宇, 江道灼 申請人:浙江大學(xué)