一種基于組合式快速合閘開關的故障電流限制器，采用組合式快速合閘開關與電容器C先并聯之后，再與常規電抗器L串聯；所述的組合式快速合閘開關由同名端相反的緊耦合雙繞組電抗器和快速合閘開關組合而成，所述緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組L1先和快速合閘開關串聯，然后和第二繞組L2并聯，所述的快速合閘開關由機械開關K、晶閘管T、可控觸發間隙G和避雷器MOV中的一組或多組并聯組成；在短路故障時，可選用耐受短路電流較低的快速合閘開關實現對緊耦合雙繞組電抗器第一繞組L1的合閘。在第一繞組L導通后，緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組L1和第二繞組L2產生的電抗互相抵消而使電抗減小。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種故障電流限制器。
技術介紹
隨著國民經濟的快速發展，社會對電力的需求不斷增加，帶動了電力系統的不斷發展，單機和發電廠容量、變電所容量、城市和工業中心負荷不斷增加，就使得電力系統之間互聯，各級電網中的短路電流水平不斷提高，短路故障對電力系統及其相連的電氣設備的破壞性也越來越大。而且，在對電能的需求量日益增長的同時，人們對電能質量、供電可靠性和安全性等也提出了更高的要求。然而，大電網的暫態穩定性問題比較突出，其中最重要的原因之一是由于常規電力技術缺乏行之有效的短路故障電流限制技術。目前，世界上廣泛采用斷路器對短路電流全額開斷，由于短路電流水平與系統的容量直接相關，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限制電力系統的容量的增長，并且斷路器價格昂貴且其價格隨其額定開斷電流的增加而迅速上升。隨著電網容量和規模的擴大，斷路器的開斷能力已經越來越難以適應電網運行的需要。短路故障限流器為這一問題的解決提供了新思路。當前比較成熟的故障限流器技術主要有串聯限流電抗器、串聯諧振型故障電流限制器、可控串補故障電流限制器等，而處于研究階段的故障限流器技術主要是應用新材料實現的限流技術，包括超導限流器、PTC熱敏電阻限流器和固態限流器。在當前的限流器技術中，以串聯限流電抗器和串聯諧振型限流器的技術最為成熟，可靠性也最高。串聯諧振型限流器沒有無功功率損耗，具有很大的應用前景。對于串聯諧振型限流器而言，電容器旁通電路是一個關鍵技術，主要有以下幾種旁通電路基于飽和電抗器的旁通電路(兩種經濟型故障限流器的工作特性比較，電力系統及其自動化學報，2005，17 (4) :71-75)、基于避雷器的旁通電路(氧化鋅避雷器式故障限流器對電力系統暫態穩定性的影響，電力自動化設備，2007，27 (8):51-54)和基于電力電子和快速開關的旁通電路(基于快速開關的串聯諧振型故障限流器的仿真，高電壓技術，2006，32(5):80-83)。但是上述所有的電容器旁通電路都需通過接近于全部的短路電流，因此，電容器旁通電路部件需要根據耐受全部短路電流來設計，造價很高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服常規串聯諧振型故障電流限制器的缺點，提出一種基于組合式快速合閘開關的故障電流限制器。該組合式快速合閘開關采用同名端相反的緊耦合雙繞組電抗器的一個支路與快速合閘開關串聯的方式，可將快速合閘開關的短路沖擊電流降低；也可采用二級級聯結構緊耦合雙繞組電抗器中二級雙繞組電抗器的一個支路與快速合閘開關串聯的方式，可將快速合閘開關的短路沖擊電流降至更低；也可采用兩組串聯結構同名端相反緊耦合雙繞組電抗器中每組電抗器的一個支路和一組快速合閘開關串聯的方式，可將快速合閘開關的短路沖擊電流和過電壓均降低。本專利技術提出的基于組合式快速合閘開關的故障電流限制器，靈活、易實施，可應用于各種不同電壓等級、不同容量的電網系統中。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下本專利技術基于組合式快速合閘開關的故障電流限制器由常規電抗器或同名端相同緊耦合電抗器、電容器和組合式快速合閘開關構成。所述的組合式快速合閘開關與電容器先并聯再與常規電抗器串聯，或者同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的一個支路與組合式快速合閘開關串聯，同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的另一個支路與電容器串聯。所述的組合式快速合閘開關由同名端相反緊耦合雙繞組電抗器和快速合閘開關組成。所述的同名端相同緊耦合雙繞組電抗器由第一繞組、第二繞組和矩形的空芯、閉合或半閉合鐵芯組成，所述的第一繞組和第二繞組的匝數相同，以并聯方式繞制在芯柱上。組成組合式快速合閘開關的同名端相反緊耦合雙繞組電抗器由第一繞組、第二繞組和矩形的空芯、閉合或半閉合鐵芯組成，所述的第一繞組和第二繞組的匝數相同，以反并聯方式繞制在芯柱上。所述的故障電流限制器串聯在電網系統中。本專利技術可以采用以下兩種技術方案第一種故障電流限制器采用組合式快速合閘開關與電容器先并聯之后，再與常規電抗器串聯。在正常工作時，組合式快速合閘開關呈大阻抗狀態，電流主要從常規電抗器和電容器串聯組成的電路中流過，常規電抗器和電容器組成串聯諧振電路，呈低阻抗狀態，對電網系統影響很小。在電網系統發生故障短路時，組合式快速合閘開關快速反應呈小阻抗狀態，短路電流從電容器支路轉移到快速合閘開關支路，整個電網系統的阻抗增加，短路電流下降。第二種故障電流限制器采用同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的一個支路與組合式快速合閘開關串聯，同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的另一個支路與電容器串聯；在正常工作時，組合式快速合閘開關呈大阻抗狀態，電流主要從同名端相同緊耦合雙繞組電抗器和電容器串聯組成的電路中流過，同名端相同緊耦合雙繞組電抗器和電容器組成串聯諧振電路呈低阻抗狀態，對電網系統影響很小。在電網系統發生故障短路時，組合式快速合閘開關快速反應呈小阻抗狀態，短路電流從電容器支路轉移到快速合閘開關支路，整個電網系統的阻抗增加，短路電流下降；所述的組合式快速合閘開關也可采用以下三種技術方案第一種組合式快速合閘開關由同名端相反緊耦合雙繞組電抗器和快速合閘開關組合而成。所述同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組先和快速合閘開關串聯，然后和所述同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第二繞組并聯。所述的快速合閘開關由機械開關、晶閘管、可控觸發間隙和避雷器幾種開關設備中的一組或多組并聯組成；在短路故障時，可選用耐受短路電流較低的快速合閘開關實現對所述同名端相反緊耦合雙繞組電抗器第一繞組的合閘。在所述同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組接通后，所述同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組和第二繞組產生的電抗互相抵消，總電抗減小。第二種組合式快速合閘開關采用二級級聯的同名端相反緊耦合雙繞組電抗器和快速合閘開關組合而成。所述的同名端相反緊耦合雙繞組電抗器采用二級級聯方式連接，第二級同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組和快速合閘開關先串聯，然后所述的第二級同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組和第二級同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第二繞組并聯；所述的第二級同名端相反緊耦合雙繞組電抗器與第一級同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組串聯，然后和第一級同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第二繞組并聯。所述的快速合閘開關由機械開關、晶閘管、可控觸發間隙和避雷器中的一組或多組并聯組成；在短路故障時，可選用耐受短路電流更低的快速合閘開關實現對二級緊耦合雙繞組電抗器第一繞組的合閘。在二級緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組導通后，一級緊耦合雙繞組電抗器和二級緊耦合雙繞組電抗器各支路繞組產生的電抗可以互相抵消，總電抗減小。第三種組合式快速合閘開關采用串聯連接的兩組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器和快速合閘開關組合構成。兩組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器串聯連接，第一組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組和第一組快速合閘開關先串聯，然后和第一組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第二繞組并聯；第二組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第一繞組和第二組快速合閘開關先串聯，然后和第二組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器的第二繞組并聯；第一組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器和第二組同名端相反緊耦合雙繞組電抗器最后串聯。所述的快速合閘開關由機械開關、晶閘管、可控觸發間隙和避雷器幾種開關設備本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于組合式快速合閘開關的故障電流限制器，其特征在于，所述的故障電流限制器由常規電抗器或同名端相同緊耦合電抗器、電容器（C）和組合式快速合閘開關構成；所述的組合式快速合閘開關與電容器（C）先并聯再與常規電抗器（L）串聯，或者同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的一個支路（L21）與組合式快速合閘開關串聯，同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的另一個支路（L22）與電容器（C）串聯。
【技術特征摘要】
1.一種基于組合式快速合閘開關的故障電流限制器，其特征在于，所述的故障電流限制器由常規電抗器或同名端相同緊耦合電抗器、電容器(C)和組合式快速合閘開關構成；所述的組合式快速合閘開關與電容器(C)先并聯再與常規電抗器(L)串聯，或者同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的一個支路(L21)與組合式快速合閘開關串聯，同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的另一個支路(L22)與電容器(C)串聯。2.按照權利要求1所述的故障電流限制器，其特征在于，所述的組合式快速合閘開關由同名端相反緊耦合雙繞組電抗器和快速合閘開關組成；所述的同名端相同緊耦合雙繞組電抗器由第一繞組、第二繞組和矩形的空芯、閉合或半閉合鐵芯組成，所述的第一繞組和第二繞組的匝數相同，以并聯方式繞制在芯柱上；組成所述的組合式快速合閘開關的同名端相反緊耦合雙繞組電抗器由第一繞組、第二繞組和矩形的空芯、閉合或半閉合鐵芯組成，所述的第一繞組和第二繞組的匝數相同，以反并聯方式繞制在芯柱上；所述的故障電流限制器串聯在電網系統中。3.按照權利要求1所述的故障電流限制器，其特征在于，所述的組合式快速合閘開關與電容器(C)先并聯再與常規電抗器(L)串聯；在正常工作時，組合式快速合閘開關呈大阻抗狀態，電流主要從常規電抗器(L)和電容器(C)串聯組成的電路中流過，常規電抗器(L)和電容器(C)組成串聯諧振電路呈低阻抗狀態，對電網系統影響很小；在電網系統發生故障短路時，組合式快速合閘開關呈小阻抗狀態，短路電流從電容器(C)支路轉移到快速合閘開關支路，整個電網系統的阻抗增加，短路電流下降。4.按照權利要求1所述的故障電流限制器，其特征在于，所述的故障電流限制器中，同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的一個支路(L21)與組合式快速合閘開關串聯，同名端相同緊耦合雙繞組電抗器的另一個支路(L22)與電容器(C)串聯；在正常工作時，組合式快速合閘開關呈大阻抗狀態，電流從電抗器支路(L22)和電容器(C)串聯組成的電路中流過，電抗器支路(L22)和電容器(C)組成串聯諧振電路，呈低阻抗狀態，對電網系統影響很小；在電網系統發生故障短路時，組合式快速合閘開關呈小阻抗狀態，短路電流從電容器(C)支路轉移到快速合閘開關支路，整個電網系統的阻抗增加，短路電流下降。5.根據權利要求1或2所述的故障電流限制器，其特征在于，所述的組合式快...
【專利技術屬性】
技術研發人員：肖立業，邱清泉，張志豐，林良真，戴少濤，嚴萍，王玨，夏東，李耀華，
申請(專利權)人：中國科學院電工研究所，
類型：發明
國別省市：
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