[发明专利]一种具有串联补偿功能的并联谐振式短路故障限流器

说明书

技术领域

本发明是一种用于对电力系统短路电流进行限制的故障限流器，特别涉及一种具有串联补偿功能的并联谐振式短路故障限流器，属于柔性交流输电技术领域。

背景技术

随着电力系统容量和规模的扩大，电力系统短路故障电流的数值也不断提高，大的短路电流已成为制约电网运行和发展的重要因素之一，限制电力系统短路电流已成为重要的问题。为此各种类型的故障限流器开始出现。

目前故障限流器主要分为二大类：第一类是采用功率电子器件控制线路阻抗的限流器；第二类是采用具有特殊性质的材料作为限流器的基本限流部件，例如：超导材料和具有正温度系数(PTC)的聚合材料等。

第一类故障限流器保护电路的基本思想是：在正常负载情况下所呈现的是低阻抗，但是在故障发生时，动作保护就会呈现出大的阻抗值以限制故障电流，将故障电流限制在断路器正常工作范围内。主要缺点是：由于电力系统电压高电流大，所以控制元件(比如整流管、可控硅、GTO等)需要多个串并联，导致造价高、控制复杂、体积与重量大以及运行损耗大等等。

第二类故障限流器分超导材料类和具有正温度系数(PTC)材料类。超导故障限流器保护电路的基本思想是：当电力系统正常运行时，传输电流在超导体临界电流以下，超导体的电阻几乎为零，对电力系统运行不产生影响。一旦电网发生短路，短路电流大于临界电流时，超导体瞬时失超产生非线性高电阻，从而有效地限制短路电流。主要缺点是：造价高、冷却导致运行费用高以及与电力系统现有的断路器和继电保护配合复杂等等。正温度系数(PTC)的聚合材料作为故障限流器保护电路的基本思想是：当故障电流流过时，正温度系数(PTC)的聚合材料能快速增大自身阻值，限制和切断故障电流，通常其阻值可以提高8到10个数量级的正常运行时的阻值。正温度系数(PTC)的聚合材料具有随温度升高其阻值会增加的能力，温度的升高是由于电流在PTC电阻上的功率损耗所引起的。在正常运行状态下，PTC呈现低阻值，额定电流全部通过PTC电阻，此时PTC电阻上的功率损耗很低。当故障出现时，电流大于临界电流值而急剧上升，则功率也相应急剧上升，引起温度升高，从而PTC的阻值随温度的升高而迅速上升，以限制和切断故障电流。主要缺点是：PTC电阻比较容易受外界因素的影响；限流时过电压问题比较严重；由于单个PTC电阻元件的额定电压和额定电流不大，所以在电力系统中要由多个元件串并联组合而成，造成造价高、控制复杂以及体积与重量较大等等。

根据电力系统继电保护的需要，在发生短路故障之后，要求对短路电流有所限制，但短路电流必须保持在一个较大的数值(如6倍、10倍左右的正常工作电流)上一段时间，以满足电力系统继电保护动作的需要。为此，目前的故障限流器普遍为了和现有线路继电保护配合而在故障限流器旁再并联一个旁路电抗，造成整个设备体积与重量较大，造价较高。

发明内容

为了克服现有故障限流器技术上的不足，本发明提供了一种新的故障限流器，这就是具有串联补偿功能的并联谐振式短路故障限流器。为了叙述方便，下面文章中简称为本发明限流器。

一种具有串联补偿功能的并联谐振式短路故障限流器，含有补偿电容器、变压器、限流电阻、固态控制开关；变压器的一次侧与电容器并联，变压器的二次侧与限流电阻和固态开关组成的串联电路并联。

本发明限流器通过M、N端口串接在电力系统的线路中。

本发明限流器的最大优点在于在电力系统正常运行时，本发明相当于串联电容对线路电抗起串联补偿作用。借串联补偿电容抵偿部分或是全部线路电感，从而减少无功潮流在电网中产生的电压损耗，提高了线路末端电压，同时又提高了系统运行的稳定性。在电力系统故障时，通过固态开关的闭合，本发明故障限流器发生并联谐振，从而限制了短路电流。

附图说明

图1为本发明限流器电路示意图；

图2为本发明限流器在电力系统中接线示意图；

图3为本发明限流器等值电路图；

图4为本发明限流器在电力系统正常运行时的等值电路图；

图5为本发明限流器在电力系统短路故障时的等值电路图；

图6为本发明限流器在电力系统短路故障时的简化等值电路示意图。

下面结合附图和实施例对本发明限流器作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：