一種短路故障限流器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及短路電流限制技術領域，尤其涉及一種短路故障限流器。
【背景技術】
[0002] 由于電力系統的不斷發展，單機和發電廠容量、變電所容量、城市和工業中心的負 荷和負荷密度的持續增長，低阻抗大容量變壓器在現代化低壓配電系統中的應用不斷增長 以及配電網絡的不斷發展，以及大電網互聯和跨國互聯日益發展，使得現在大電力系統各 級電壓電網中的短路電流、短路容量有日益增加的趨勢。這就要求電網內各種送變電設備， 諸如斷路器開關設備、變壓器、互感器以及變電站的母線、構架、導線和支承絕緣子和接地 網等，必須滿足短路電流水平提高所帶來的更苛刻的要求。
[0003] 電力系統發生短路時，電流急劇增加，例如發電機出線端處三相短路時，電流的最 大瞬時值可高達額定電流的十幾倍甚或數十倍，從絕對值來講可達上萬安培，甚至幾十萬 安培，與此同時，系統中的電壓將大幅度下降，例如系統發生三相短路時，短路點的電壓降 到零，短路點附近各點的電壓也將明顯降低。
[0004]目前國內外電力系統中限制短路電流的措施有很多，主要有：保證電力系統各電 壓等級均衡發展，低電壓電網分片區運行，改變電網的運行方式，母線分列運行或者是母線 分段運行，在電網中采用高阻設備，變壓器采用中性點經小電抗接地和采用故障電流限制 器等方法。目前應用最多的也是最有效的方法是在電力系統中串入故障限流器，這種方法 具有結構簡單，不需要改變電力系統原有的網絡，價格低廉和限制短路電流效果明顯等特 點。
[0005] 近年來電力電子技術的發展使得將電力電子器件應用在短路電流限制器中成為 可能。電力電子器件具有功耗低，開關速度快，體積小等特點，故障發生時，晶閘管在電流過 零時導通，不會引起過電壓和附加震蕩。電力電子器件價格的逐漸降低推動了其在故障限 流器中的應用。
【發明內容】
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明提出一種短路故障限流器，以限制故障狀態下短 路電流的目的，此外還具有在系統正常運行時減小線路無達到功損耗的目的。該限流器具 有結構簡單，成本低廉的特點。
[0007] 為了實現上述目的，本發明采用的方案是：
[0008] -種短路故障限流器，包括串聯連接的避雷器與電感L1，所述避雷器并聯連接電 容C1，所述避雷器并聯連接電容器組C2,所述電容器組C2的電容量是能夠調節的，所述避 雷器并聯連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯電路，所述晶閘管T1反向并聯連接晶閘管 T2〇
[0009] 所述電容器C2由若干個彼此并聯連接的由晶閘管Ki與電容Ci組成的串聯電路 組成。
[0010] 路故障限流器；三個所述的單相的短路故障限流器分別接入三相電源與三個負載 之間，構成三相短路故障限流器。
[0011] 本發明的有益效果為：
[0012] 1、采用容量動態可調的電容器組與限流電抗器配合，實現了在電路正常工作時， 通過調節串入電路的電容器的個數來調節對線路電抗大小的補償度。
[0013] 2、電抗器和電容器在電網穩態運行時，處于諧振狀態、阻抗小、穩態電能損耗小， 對電網不造成壓降和諧波干擾。
[0014] 3、晶閘管在正常狀態下處于關段狀態，減少了系統的穩態損耗。
[0015] 4、電容器容量動態可調，在正常狀態下，可以動態調節串入電路的電容器容量，從 而調節對線路感抗的補償程度。
[0016] 5、電容器容量動態可調，在故障狀態下，可以動態調節串入電路的電容器容量，從 而改變故障限流器串入電路的感抗大小。
[0017] 6、電路中避雷器的作用是限制電力系統的過電壓，起到保護電容器的作用。避雷 器在正常狀態下呈高阻態，當電容器兩端的電壓達到避雷器的導通電壓時，避雷器呈現低 阻態，限制電容器兩端的電壓。當電容器兩端的電壓恢復時，避雷器又恢復至高阻態。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明具體實施的電路原理示意圖；
[0019] 圖2為本發明在單相電路中的連接示意圖；
[0020] 圖3為本發明在三相電路中的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了更好的了解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0022] 如圖1所示，一種短路故障限流器，包括串聯連接的避雷器與電感L1，避雷器并聯 連接電容C1，避雷器F并聯連接電容器組C2,電容器組C2的電容量是能夠調節的，避雷器 并聯連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯電路，晶閘管T1反向并聯連接晶閘管T2。電容 器C2由若干個彼此并聯連接的由晶閘管Ki與電容Ci組成的串聯電路組成。i為大于等于 3的正整數。
[0023] 反向并聯連接是指，晶閘管T1陰極與晶閘管T2的陽極處于同一個節點，晶閘管T1 陽極與晶閘管T2的陰極處于同一個節點。
[0024] 如圖2與圖3所示，所述短路故障限流器串入交流電源、斷路器和負責之間構成單 相的短路故障限流器；三個所述的單相的短路故障限流器分別接入三相電源與三個負載之 間，構成三相短路故障限流器。
[0025] 故障限流器一般在一個周期（20ms)內將短路電流限制在電路允許的范圍以內， 并且具有短時間穩定工作的能力，以便繼電保護器件選擇性地切除故障，故障排除后，故障 限流器應迅速恢復至正常狀態，從而保證系統的可靠穩定運行。
[0026] 正常工作時，系統的電感為第一電抗器電感L1和線路電感k之和，通過晶閘管Ki 調節電容器組的串入電路中電容Ci的數量從而實現調節電容值的大小，使第一電容器Cl 和第二電容器C2之和與系統總的電感在工頻下處于串聯諧振狀態。負載電流流過電抗器 和電容器組，電容器和電抗器在基頻（50Hz)下為諧振狀態。串聯諧振狀態下，阻抗很小，類 似于短路，功耗很低。當短路故障發生時，與電容器組并聯的晶閘管導通，電抗器串入電 路，從而限制了短路電流的大小。當故障發生時，反向并聯的晶閘管迅速導通，第二電抗器 L2串入電路中，此時故障限流器串入電路的總阻抗為
[0028] 其中，C = C1+C2。
[0029] 由上式可知，通過調節第二電容器C2的大小，可以改變故障狀態下故障限流器的 串入電路的阻抗大小。并且當電容器C1、C2與第二電抗器L2在工頻下發生并聯諧振時，即 ω2ΙΧ = 1時，故障限流器的總阻抗XFaS無窮大，電路相當于開路。
[0030] 故障發生時，晶閘管能迅速導通，在極短時間內將限流電抗器串入電路，將故障電 流限制在電路允許的最大電流以內。
[0031] 并聯的避雷器用于限制系統過電壓，防止過電壓對設備產生損壞，避雷器一般采 用氧化鋅等壓敏電阻。正常狀態下呈高阻態，當端電壓達到避雷器的啟動電壓時迅速呈現 低阻態，限制過電壓幅值，電壓值恢復正常后，避雷器又迅速恢復至高阻態，以保證系統正 常工作。
[0032] 上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【主權項】
1. 一種短路故障限流器，其特征是，包括串聯連接的避雷器與電感L1，所述避雷器并 聯連接電容C1，所述避雷器并聯連接電容器組C2,所述電容器組C2的電容量是能夠調節 的，所述避雷器并聯連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯電路，所述晶閘管T1反向并聯 連接晶閘管T2。2. 根據權利要求1所述的一種短路故障限流器，其特征是，所述電容器C2由若干個彼 此并聯連接的由晶閘管Ki與電容Ci組成的串聯電路組成。3. 根據權利要求1或2所述的一種短路故障限流器，其特征是，所述短路故障限流器串 入交流電源、斷路器和負責之間構成單相的短路故障限流器；三個所述的單相的短路故障 限流器分別接入三相電源與三個負載之間，構成三相短路故障限流器。
【專利摘要】一種短路故障限流器，包括串聯連接的避雷器與電感L1，所述避雷器并聯連接電容C1，所述避雷器并聯連接電容器組C2，所述電容器組C2的電容量是能夠調節的，所述避雷器并聯連接由電感L2與晶閘管T1組成的串聯電路，所述晶閘管T1反向并聯連接晶閘管T2。本發明提出一種短路故障限流器，以限制故障狀態下短路電流的目的，此外還具有在系統正常運行時減小線路無達到功損耗的目的。該限流器具有結構簡單，成本低廉的特點。
【IPC分類】H02H9/04, H02H9/02
【公開號】CN105375454
【申請號】CN201510772037
【發明人】張林利, 邵志敏, 李建修, 劉合金, 張世棟, 李立生, 孫勇, 馬艷, 王明濤
【申請人】國網山東省電力公司電力科學研究院, 山東中實易通集團有限公司, 國家電網公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月12日