一种电网短路限流装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种电网短路限流装置。

背景技术：

随着电力负荷的迅速增长，用户对供电质量的可靠性等也提出了越来越高的要求，而现代电网的规模日益扩大，也导致了电网中系统短路电流故障问题越来越严峻。当电网中短路电流超标时，则会严重危害电网的安全运行，而一旦故障后因短路电流过高会导致断路器或其他开关不能灭弧，引起故障延迟清除或者设备爆炸等，甚至将可能引发连锁故障导致大面积停电，因此短路电流防治问题已经成为现代电网安全稳定运行的关键问题。

目前抑制、降低电网短路电流的方法主要如下所示：

1）改造电网中现有设备，如断路器、变压器等。常用的如加大断路器的容量，提高断路器的开断电流，或采用高阻抗变压器，增加变压器两侧元器件之间的电气距离；该类方法在理论是可行的，但是如超大容量、超大短路电流的断路器目前技术并不成熟，且价格昂贵、设备体积大、投资成本高，因而在具体工程或者设备中实际很难实现，又如高阻抗的变压器则会使系统的损耗增大，降低系统稳态稳定能力，实际并不宜采用；

2）加装串联设备以抑制短路电流。如在系统中单纯加装串联电抗器或其他设备，以通过增加系统的回路阻抗，降低故障后流经该回路的短路电流，进而达到抑制系统短路电流的目的；但是该类方法会增加系统中的损耗，且会对整个系统产生谐波电流，造成电磁污染严重等问题；

3）采用多母线运行或者母线分段运行等方法。该类方式对降低系统短路电流有较为明显的作用，是目前一种比较可行的方法；但是电网具有特殊的接线和运行方式，该类方法会使得对电网的运行管理和操作不变，降低系统的安全运行裕度，同时限制了运行操作范围和事故处理能力。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种能够抑制电网短路电流，且结构简单、所需成本低、响应速度快、损耗及谐波污染小、安全可靠的电网短路限流装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种电网短路限流装置，包括晶闸管模块以及限流电抗器模块，所述晶闸管模块与所述限流电抗器模块并联连接，所述限流电抗器模块包括限流电抗器，当电网正常运行时，所述晶闸管模块导通；当电网发生短路时，所述晶闸管模块关断、以及所述限流电抗器模块接入。

作为本实用新型的进一步改进：所述晶闸管模块包括由两个反并联连接的晶闸管构成的晶闸管阀组SCR。

作为本实用新型的进一步改进：所述晶闸管模块具体为由两组以上所述晶闸管阀组SCR串联构成。

作为本实用新型的进一步改进：所述晶闸管模块的输入端、输出端设置有隔离开关GK。

一种电网短路限流装置，包括晶闸管模块以及限流电抗器模块，所述晶闸管模块与所述限流电抗器模块并联连接后连接至变电所中总降压变压器的低压侧，所述限流电抗器模块包括限流电抗器，当电网正常运行时，所述晶闸管模块导通；当电网发生短路时，所述晶闸管模块关断、以及所述限流电抗器模块接入。

作为本实用新型的进一步改进：所述晶闸管模块与所述限流电抗器模块并联连接后，通过断路器与所述总降压变压器的低压侧连接。

作为本实用新型的进一步改进：所述晶闸管模块包括由两个反并联连接的晶闸管构成的晶闸管阀组SCR。

作为本实用新型的进一步改进：所述晶闸管模块具体为由两组以上所述晶闸管阀组SCR串联构成。

作为本实用新型的进一步改进：所述晶闸管模块的输入端、输出端设置有隔离开关GK。

作为本实用新型的进一步改进：还包括用于对所述晶闸管模块进行散热的水冷散热模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型电网短路限流装置包括晶闸管模块以及限流电抗器模块，通过晶闸管模块作为旁路开关，响应速度快、成本低，且在电网正常运行时，晶闸管模块导通，限流电抗器模块上的电流、有功、无功损耗为零，可以在电网正常运行时减小损耗、运行成本且无谐波污染；当电网发生短路时，晶闸管模块停止导通，电流从限流电抗器模块流通，加大了系统短路阻抗，可以抑制或降低短路电流，维持电网正常运行。

附图说明

图1是本实用新型实施例1电网短路限流装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2电网短路限流装置的结构示意图。

图例说明：1、晶闸管模块；2、限流电抗器模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例电网短路限流装置包括晶闸管模块1以及限流电抗器模块2，晶闸管模块1与限流电抗器模块2并联连接，限流电抗器模块2包括限流电抗器L，当电网正常运行时，晶闸管模块1导通；当电网发生短路时，晶闸管模块1关断、以及限流电抗器模块2接入。

本实施例上述电网短路限流装置具体应用于10kV电网中，以抑制或降低10kV电网的短路电流；通过晶闸管模块1作为旁路开关，响应速度快、成本低，且在电网正常运行时，晶闸管模块1导通，以旁路限流电抗器模块2，负载电流从晶闸管模块1流通，此时限流电抗器模块2上的电流、有功、无功损耗降为零，从而可以在电网正常运行时减小损耗、运行成本且无谐波污染；当电网发生短路时，晶闸管模块1迅速关断、停止导通，电流迅速从限流电抗器模块2流通，此时加大了系统短路阻抗，可以抑制或降低短路电流，使得通过负荷侧断路器可以可靠的切除故障，从而维持电网正常运行，避免造成跳闸停电事故等。

本实施例中，晶闸管模块1包括由两个反并联连接的晶闸管构成的晶闸管阀组SCR，晶闸管阀组SCR具体为两组以上，即晶闸管模块1为由两组以上晶闸管阀组SCR串联构成。本实施例晶闸管阀组SCR为高压晶闸管阀组，单只晶闸管的断态和反向重复峰值电压为6500V，则对于10kV电网需要5组上述晶闸管阀组SCR串联构成晶闸管模块1。为保证电网可靠性，本实施例进一步采用冗余设计，晶闸管模块1由6组上述晶闸管阀组SCR串联构成。晶闸管阀组SCR的设置可具体根据实际需求设定。

本实施例上述电网短路限流装置，由于电网正常运行时晶闸管模块1需长时间全导通，晶闸管模块1中晶闸管具体选取具有以下参数特性的晶闸管：

①晶闸管的通态平均电流大于所接入电路的输出电流1.5倍以上裕量；

②因10kV系统短路电流一般在30kA以下，为保证安全可靠，晶闸管的通态不重复浪涌电流为50kA以上；

③当10kV电网系统发生短路时，需要在10ms甚至更短时间内将晶闸管触发脉冲封锁，以将整个串联晶闸管迅速关断，因此晶闸管主电流的峰值检测、计算以及时间精度高且快速。

晶闸管模块1中晶闸管具体可根据实际需求选取。

本实施例中，还包括用于对晶闸管模块1进行散热的水冷散热模块。晶闸管的散热不适宜采用风冷形式，本实施例采用水冷散热方式对晶闸管模块1中晶闸管进行有效散热。

本实施例中，晶闸管模块1的输入端、输出端设置有隔离开关GK，以方便进行安全检修。

本实施例中电网短路限流装置的输入端还设置有电流传感器TA，以检测接入的电流。

实施例2：

如图2所示，本实施例电网短路限流装置包括晶闸管模块1以及限流电抗器模块2，晶闸管模块1与限流电抗器模块2并联连接后连接至变电所中总降压变压器TM的低压侧，限流电抗器模块2包括限流电抗器L，当电网正常运行时，晶闸管模块1导通；当电网发生短路时，晶闸管模块1关断、以及限流电抗器模块2接入。

在110/10kV或35/10kV变电所中，运行中因下游增加负荷会导致系统10kV短路电流超标，使得部分开关存在开断能力不足等风险。本实施例具体在110或35/10kV总降压变压器TM的低压侧串联电网短路限流装置，电网短路限流装置的结构与实施例1相同，能够抑制或减少10kV变电所中的短路电流，解决10kV变电所短路电流超标问题。

与传统的在变电所总降压变压器低压侧单纯增加电抗器相比，本实施例通过晶闸管模块1作为旁路开关，响应速度快、成本低，且在电网正常运行时，晶闸管模块1导通，以旁路限流电抗器模块2，负载电流从晶闸管模块1流通，此时限流电抗器模块2上的电流、有功、无功损耗降为零，从而可以在电网正常运行时减小损耗、运行成本且无谐波污染；当电网发生短路时，晶闸管模块1迅速关断、停止导通，电流迅速从限流电抗器模块2流通，此时加大了系统短路阻抗，可以抑制或降低短路电流，使得通过负荷侧断路器可以可靠的切除故障，从而维持电网正常运行，避免造成跳闸停电事故等。

本实施例中，晶闸管模块1与限流电抗器模块2并联连接后，通过断路器QF与总降压变压器的低压侧连接。

本实施例中，晶闸管模块1包括由两个反并联连接的晶闸管构成的晶闸管阀组SCR，晶闸管阀组SCR具体为两组以上，即晶闸管模块1为由两组以上晶闸管阀组SCR串联构成。本实施例晶闸管阀组SCR为高压晶闸管阀组，单只晶闸管的断态和反向重复峰值电压为6500V，则对于10kV电网需要5组上述晶闸管阀组SCR串联构成晶闸管模块1。为保证电网可靠性，本实施例进一步采用冗余设计，晶闸管模块1由6组上述晶闸管阀组SCR串联构成。晶闸管阀组SCR的设置可具体根据实际需求设定。

本实施例上述电网短路限流装置，由于电网正常运行时晶闸管模块1需长时间全导通，晶闸管模块1中晶闸管具体选取具有以下参数特性的晶闸管：

①晶闸管通态平均电流为大于所接入110或35/10kV总降压变压器输出电流的1.5倍以上裕量；

②因10kV系统短路电流一般在30kA以下，为保证安全可靠，晶闸管的通态不重复浪涌电流为50kA以上；

③当10kV电网系统发生短路时，需要在10ms甚至更短时间内将晶闸管触发脉冲封锁，以将整个串联晶闸管迅速关断，因此晶闸管主电流的峰值检测、计算以及时间精度高且快速。

晶闸管模块1中晶闸管具体可根据实际需求选取。

本实施例中，晶闸管模块1的输入端、输出端设置有隔离开关GK，以方便进行安全检修。

本实施例中，还包括用于对晶闸管模块1进行散热的水冷散热模块。晶闸管的散热不适宜采用风冷形式，本实施例采用水冷散热方式对晶闸管进行有效散热。

本实施例中电网短路限流装置的输入端还设置有电流传感器TA，以检测接入的电流；输出端通过断路器1QF连接各负载。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。