专利名称：消除谐波桥路型高温超导故障限流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种故障限流器，特别涉及一种消除谐波桥路型高温超导故障
限流器。
背景技术：
随着电网的规模的日益扩大，在超高压系统故障情况下，会产生非常大的 故障电流，现有高压断路器难以切除短路故障电流，为了减小故障电流，出现 了许多的电流限流器，例如电力电子限流器，电抗限流器和分裂电抗器等，较 理想的是超导限流器，目前发展较快的是桥路型高温超导故障限流器。
基本桥路型高温超导故障限流器的结构如图1所示，在电桥中设置超导电 感和偏置电源串联组成的限流电路，它利用超导线圈的电感来限制故障电流， 通过超导磁体配合整流桥对续流回路的调节控制来实现限流，且动作电流易于 整定。这种故障限流器的缺陷是1)但其在本质上是感抗限流，是电感的储能 过程，只能限制故障电流的峰值，对稳态故障电流的限制非常不明显。2)桥路 型高温超导故障限流器的整流桥中的直流偏压在短路故障时，会减少短路电流 的限制能力。3)桥路型高温超导故障限流器在短路故障过程中电流会出现波形 畸变，而且，超导电感越大，畸变越明显。
发明内容
为了解决现有桥路型高温超导故障限流器存在的技术问题，本发明提出一 种结构简单、可以限制故障电流的峰值和稳态值，并能消除谐波的桥路型高温 超导故障限流器。 本发明解决上述技术问题的技术方案是包括一电桥，在电桥上设置一超 导电感和偏置电源串联组成的限流电路，其特征在于所述限流电路由第一负 荷开关、超导电感、第二负荷开关、偏置电源依次串接组成，第一固态开关和 限流电阻串接后一端接电桥的输入端，另一端接第一负荷开关与超导电感的连 接点，第二固态开关一端接电桥的输出端，另一端接第二负荷开关与偏置电源 的连接点。
本发明的技术效果在于1)本发明在电网发生短路故障时，将非线性元 件二极管退出，可以将故障电流中的高次谐波消除，减少高次谐波对电子元器 件的损害；2)在发生短路故障时，本发明将直流偏置电压源断开，避免直流偏 流对故障电流的限制能力的影响，提高了限流的效果。3)在短路故障时，本发 明的超导电感不经过整流桥直接串入，并和限流电阻串联限流，既可限制故障 电流的峰值又可限制故障电流的稳态值，提高了限流的效果。4)而且由于短路 故障能量主要消耗在限流电阻中，而不是消耗在超导电感上，从而大大降低了
低温系统的功率级别和运行费用。5)在系统恢复过程中，超导电感和限流电阻 串联形成超导电感的放电回路，可以保证超导电感在0.5个周波内恢复到正常 值，具有快速重合闸性能。6)本发明在短路故障过程中，只有在短路瞬间出现 电流波形跳跃，其后的时间，电流波形不出现畸变。 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为基本桥路型高温超导故障限流器的原理图。
图2为本发明的原理图。
图3为短路时有偏置电流和无偏置电流时的的电流波形对比。
具体实施例方式
参见图2,图2为本发明的原理图。本发明中负荷开关FOLS、超导电感L、
负荷开关F0LS、偏置电源依次串接在电桥上， 一个固态开关SSTS和限流电阻
R2串接后一端接电桥的输入端，另一端接负荷开关F0LS与超导电感L的连接点，
另一个固态开关SSTS的一端接电桥的输出端，另一端接负荷开关FOLS与偏置
电源Ub的连接点。负荷开关FOLS和固态开关SSTS的动作时间低于IOOp s，
均满足电力系统重合闸的要求，并增加了限流电阻R2，用于故障限流。
谐波消除桥路型高温超导故障限流器的工作原理正常运行条件下，负荷 开关FOLS闭合，固态开关SSTS断开，电阻R2没有通电流，此时的工作状态与 基本桥路型高温超导故障限流器的工作原理完全相同，当偏置电流高于正常电 流的峰值时，限流器对电力系统无影响，也即不出现限流。当发生短路故障时， 故障电流的峰值等于或大于偏置电流，超导线圈自动串入线路利用电感限流， 固态开关SSTS在检测到电路故障信息时，在故障后80iis的时间内自动合闸， 使电阻R2与超导电感串联，同时负荷开关FOLS也在检测到故障电流后，在固 态开关SSTS闭合后，经过20us的时间延迟，也在故障后100us的时间内断 开(在整定开关的动作时间时，将固态开关SSTS的合闸时间整定为小于负荷开 关FOLS的开启时间，以防止电弧的产生)，此时直流偏流电源Ub与四个二极 管退出运行，使得限流器的限流能力提高，同时限流电阻R2串入线路，可以进 一步降低故障电流，进一步提高限流器的限流能力，在限流过程中，短路故障 能量主要消耗在限流电阻R2上，而不是消耗在超导电感上，从而大大降低了
低温系统的损耗；在系统恢复过程中，超导电感和限流电阻R2串联形成放电回
路，可以保证超导电感在0.5个周波内恢复到正常值，由于固态开关SSTS和负 荷开关FOLS的动作时间均小于100us，具有快速重合闸功能。还可以灵活选 择限流电阻R2的值，以满足电力系统扩容的需要。
在正常情况和短路瞬间而切换开关没动作前，本发明和基本桥路型高温超 导故障限流器的工作原理相同，而在稳态短路情况，相当于电感与限流电阻串 联限流，因不存在二极管因而可以消除谐波的影响，当不将直流偏置电源退出 时，相当于下图3a)所示的交流电流上再叠加一个直流电流分量，使得电流的 峰值增大，同时使得电流的有效值也增大。当将直流偏置电源退出，则相当附 图3b)所示，只有交流分量，没有直流分量，既可降低电流的峰值又可降低 电流的有效值。
权利要求
1、一种消除谐波桥路型高温超导故障限流器，包括一电桥，在电桥上设置一超导电感和偏置电源串联组成的限流电路，其特征在于所述限流电路由第一负荷开关、超导电感、第二负荷开关、偏置电源依次串接组成，第一固态开关和限流电阻串接后一端接电桥的输入端，另一端接第一负荷开关与超导电感的连接点，第二固态开关一端接电桥的输出端，另一端接第二负荷开关与偏置电源的连接点。
全文摘要
本发明公开了一种消除谐波桥路型高温超导故障限流器，包括一电桥，在电桥上设置一超导电感和偏置电源串联组成的限流电路，其特征在于所述限流电路由第一负荷开关、超导电感、第二负荷开关、偏置电源依次串接组成，第一固态开关和限流电阻串接后一端接电桥的输入端，另一端接第一负荷开关与超导电感的连接点，第二固态开关一端接电桥的输出端，另一端接第二负荷开关与偏置电源的连接点。本消除谐波桥路型高温超导故障限流器在电网发生短路故障时，既可限制故障电流的峰值又可限制故障电流的稳态值，限流效果非常明显，可应用于接大地的110KV及以上电力系统的三相短路故障中的限流。
文档编号H02H9/02GK101114770SQ20071003525
公开日2008年1月30日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者周有庆, 张晚英, 方厚辉, 青 朱, 李中发, 杨德志, 王耀南, 董书大, 谢胜曙, 赵伟明, 陈洪云, 黎福海 申请人:湖南大学