[发明专利]变阻抗自耦变压器型短路限流器

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统故障保护和电力电子技术领域，尤其涉及一种变阻抗自耦变压器型短路限流器。

背景技术

随着电力系统规模的不断发展，其短路容量（电流）越来越大，不但极大地增加了主变、断路器等电气设备的选型难度和建设成本，而且对电网的安全运行造成潜在的严重威胁。目前我国许多地区（特别是较发达地区）电网的短路电流水平都已接近甚至超过现有断路器的遮断容量，因此有效限制电网短路电流，进而控制电力系统短路容量迫在眉睫。基于现有断路器无论在遮断容量还是重复开断性能等方面都越来越难以满足电网发展的需要，各种短路电流限流器方案被纷纷提出。但由于技术性能，或体积、成本等原因，目前还没有一种短路限流器达到成熟的工业化应用阶段。

中国发明ZL200410018194.4（一种电力电子型短路故障限流器）给出了一种变阻抗耦合变压器型短路故障限流器，其用于单相的主电路原理结构如图1所示，包括一台双绕组耦合变压器、一个由两个晶闸管与两个二极管组成的单相整流桥和接在单相整流桥直流侧的一个直流电感；双绕组耦合变压器的一次侧（原边绕组）串接在电网主电路中，二次侧（副边绕组）与单相整流桥的交流侧相连。该发明中的双绕组耦合变压器采用特殊设计（核心技术之一），允许其铁芯在电网发生短路故障时进入深饱和状态，并利用耦合变压器一次侧绕组等效饱和电抗限制稳态短路电流，从而达到减小双绕组耦合变压器及直流电感、进而整个固态限流装置体积与成本的目的。

本发明所提出的是一种采用自耦式变压器结合电力电子技术形成的变阻抗自耦变压器型短路限流器（主电路原理结构见图2、图3），与中国发明ZL200410018194.4相比，其最大不同点在于：本发明采用自耦式变压器替代原来的双绕组变压器（其副边绕组就是抽头引出的原边部分绕组），且当电网（限流器串连接入电网主电路附近）发生短路故障时，其副边将随着整流桥的关断而等效于开路，从而使得自耦变压器的全部绕组都作为限流电抗串入电网主电路限制稳态短路电流。因此与发明ZL200410018194.4相比，具有进一步简化结构，减小体积、重量与成本，并能兼顾可靠性、低成本等特点，利于在电力系统中推广应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种变阻抗自耦变压器型短路限流器，特别适用于电力系统输配电网故障限流等领域。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：变阻抗自耦变压器型短路限流器，它包括一个单相自耦变压器、一个由两个晶闸管、两个二极管组成的单相整流桥以及一个直流电感；其中，单相整流桥中的第一晶闸管的阳极与第一二极管的阳极以及直流电感的一端相连，第一晶闸管的阴极与第二晶闸管的阳极以及单相自耦变压器副边的一个交流端相连，第一二级管的阴极与第二二级管的阳极以及单相自耦变压器副边的另一个交流端相连，第二晶闸管的阴极与第二二极管的阴极以及直流电感的另一端相连。自耦变压器副边亦可具有多个抽头，通过在每两个抽头间分别接入一个单相整流桥和一个直流电感的方式提高限流器电压等级和适用范围。

本发明的有益效果在于：本发明变阻抗自耦变压器型短路限流器采用自耦式变压器替代传统的双绕组变压器（其副边绕组就是抽头引出的原边部分绕组），且当电网（限流器串连接入电网主电路附近）发生短路故障时，其副边将随着整流桥的关断而等效于开路，从而使得自耦变压器的全部绕组都作为限流电抗串入电网主电路限制稳态短路电流；具有进一步简化结构，减小体积、重量与成本，并能兼顾可靠性、低成本等特点，有利于在电力系统中推广应用。

附图说明

图1是已申请获得的耦合变压器型桥式故障限流器发明（一种电力电子型短路故障限流器，ZL200410018194.4）的单相主电路原理结构；

图2是本发明变阻抗自耦变压器型短路限流器在变阻抗自耦变压器副边只有一个抽头时的结构示意图；

图3是本发明变阻抗自耦变压器型短路限流器在变阻抗自耦变压器副边具有多个抽头时的结构示意图（两抽头接线实例）。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

图2是本发明变阻抗自耦变压器型短路限流器在变阻抗自耦变压器副边只有一个抽头时的结构示意图。如图2所示，本发明变阻抗自耦变压器型短路限流器包括一个单相自耦变压器、一个由两个晶闸管、两个二极管组成的单相整流桥以及一个直流电感。