一种短路故障限流器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及短路电流限制技术领域，尤其涉及一种短路故障限流器。
【背景技术】
[0002] 由于电力系统的不断发展，单机和发电厂容量、变电所容量、城市和工业中心的负 荷和负荷密度的持续增长，低阻抗大容量变压器在现代化低压配电系统中的应用不断增长 以及配电网络的不断发展，以及大电网互联和跨国互联日益发展，使得现在大电力系统各 级电压电网中的短路电流、短路容量有日益增加的趋势。这就要求电网内各种送变电设备， 诸如断路器开关设备、变压器、互感器以及变电站的母线、构架、导线和支承绝缘子和接地 网等，必须满足短路电流水平提高所带来的更苛刻的要求。
[0003] 电力系统发生短路时，电流急剧增加，例如发电机出线端处三相短路时，电流的最 大瞬时值可高达额定电流的十几倍甚或数十倍，从绝对值来讲可达上万安培，甚至几十万 安培，与此同时，系统中的电压将大幅度下降，例如系统发生三相短路时，短路点的电压降 到零，短路点附近各点的电压也将明显降低。
[0004]目前国内外电力系统中限制短路电流的措施有很多，主要有：保证电力系统各电 压等级均衡发展，低电压电网分片区运行，改变电网的运行方式，母线分列运行或者是母线 分段运行，在电网中采用高阻设备，变压器采用中性点经小电抗接地和采用故障电流限制 器等方法。目前应用最多的也是最有效的方法是在电力系统中串入故障限流器，这种方法 具有结构简单，不需要改变电力系统原有的网络，价格低廉和限制短路电流效果明显等特 点。
[0005] 近年来电力电子技术的发展使得将电力电子器件应用在短路电流限制器中成为 可能。电力电子器件具有功耗低，开关速度快，体积小等特点，故障发生时，晶闸管在电流过 零时导通，不会引起过电压和附加震荡。电力电子器件价格的逐渐降低推动了其在故障限 流器中的应用。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提出一种短路故障限流器，以限制故障状态下短 路电流的目的，此外还具有在系统正常运行时减小线路无达到功损耗的目的。该限流器具 有结构简单，成本低廉的特点。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的方案是：
[0008] -种短路故障限流器，包括串联连接的避雷器与电感L1，所述避雷器并联连接电 容C1，所述避雷器并联连接电容器组C2,所述电容器组C2的电容量是能够调节的，所述避 雷器并联连接由电感L2与晶闸管T1组成的串联电路，所述晶闸管T1反向并联连接晶闸管 T2〇
[0009] 所述电容器C2由若干个彼此并联连接的由晶闸管Ki与电容Ci组成的串联电路 组成。
[0010] 路故障限流器；三个所述的单相的短路故障限流器分别接入三相电源与三个负载 之间，构成三相短路故障限流器。
[0011] 本发明的有益效果为：
[0012] 1、采用容量动态可调的电容器组与限流电抗器配合，实现了在电路正常工作时， 通过调节串入电路的电容器的个数来调节对线路电抗大小的补偿度。
[0013] 2、电抗器和电容器在电网稳态运行时，处于谐振状态、阻抗小、稳态电能损耗小， 对电网不造成压降和谐波干扰。
[0014] 3、晶闸管在正常状态下处于关段状态，减少了系统的稳态损耗。
[0015] 4、电容器容量动态可调，在正常状态下，可以动态调节串入电路的电容器容量，从 而调节对线路感抗的补偿程度。
[0016] 5、电容器容量动态可调，在故障状态下，可以动态调节串入电路的电容器容量，从 而改变故障限流器串入电路的感抗大小。
[0017] 6、电路中避雷器的作用是限制电力系统的过电压，起到保护电容器的作用。避雷 器在正常状态下呈高阻态，当电容器两端的电压达到避雷器的导通电压时，避雷器呈现低 阻态，限制电容器两端的电压。当电容器两端的电压恢复时，避雷器又恢复至高阻态。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明具体实施的电路原理示意图；
[0019] 图2为本发明在单相电路中的连接示意图；
[0020] 图3为本发明在三相电路中的连接示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0022] 如图1所示，一种短路故障限流器，包括串联连接的避雷器与电感L1，避雷器并联 连接电容C1，避雷器F并联连接电容器组C2,电容器组C2的电容量是能够调节的，避雷器 并联连接由电感L2与晶闸管T1组成的串联电路，晶闸管T1反向并联连接晶闸管T2。电容 器C2由若干个彼此并联连接的由晶闸管Ki与电容Ci组成的串联电路组成。i为大于等于 3的正整数。
[0023] 反向并联连接是指，晶闸管T1阴极与晶闸管T2的阳极处于同一个节点，晶闸管T1 阳极与晶闸管T2的阴极处于同一个节点。
[0024] 如图2与图3所示，所述短路故障限流器串入交流电源、断路器和负责之间构成单 相的短路故障限流器；三个所述的单相的短路故障限流器分别接入三相电源与三个负载之 间，构成三相短路故障限流器。
[0025] 故障限流器一般在一个周期（20ms)内将短路电流限制在电路允许的范围以内， 并且具有短时间稳定工作的能力，以便继电保护器件选择性地切除故障，故障排除后，故障 限流器应迅速恢复至正常状态，从而保证系统的可靠稳定运行。
[0026] 正常工作时，系统的电感为第一电抗器电感L1和线路电感k之和，通过晶闸管Ki 调节电容器组的串入电路中电容Ci的数量从而实现调节电容值的大小，使第一电容器Cl 和第二电容器C2之和与系统总的电感在工频下处于串联谐振状态。负载电流流过电抗器 和电容器组，电容器和电抗器在基频（50Hz)下为谐振状态。串联谐振状态下，阻抗很小，类 似于短路，功耗很低。当短路故障发生时，与电容器组并联的晶闸管导通，电抗器串入电 路，从而限制了短路电流的大小。当故障发生时，反向并联的晶闸管迅速导通，第二电抗器 L2串入电路中，此时故障限流器串入电路的总阻抗为
[0028] 其中，C = C1+C2。
[0029] 由上式可知，通过调节第二电容器C2的大小，可以改变故障状态下故障限流器的 串入电路的阻抗大小。并且当电容器C1、C2与第二电抗器L2在工频下发生并联谐振时，即 ω2ΙΧ = 1时，故障限流器的总阻抗XFaS无穷大，电路相当于开路。
[0030] 故障发生时，晶闸管能迅速导通，在极短时间内将限流电抗器串入电路，将故障电 流限制在电路允许的最大电流以内。
[0031] 并联的避雷器用于限制系统过电压，防止过电压对设备产生损坏，避雷器一般采 用氧化锌等压敏电阻。正常状态下呈高阻态，当端电压达到避雷器的启动电压时迅速呈现 低阻态，限制过电压幅值，电压值恢复正常后，避雷器又迅速恢复至高阻态，以保证系统正 常工作。
[0032] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 一种短路故障限流器，其特征是，包括串联连接的避雷器与电感L1，所述避雷器并 联连接电容C1，所述避雷器并联连接电容器组C2,所述电容器组C2的电容量是能够调节 的，所述避雷器并联连接由电感L2与晶闸管T1组成的串联电路，所述晶闸管T1反向并联 连接晶闸管T2。2. 根据权利要求1所述的一种短路故障限流器，其特征是，所述电容器C2由若干个彼 此并联连接的由晶闸管Ki与电容Ci组成的串联电路组成。3. 根据权利要求1或2所述的一种短路故障限流器，其特征是，所述短路故障限流器串 入交流电源、断路器和负责之间构成单相的短路故障限流器；三个所述的单相的短路故障 限流器分别接入三相电源与三个负载之间，构成三相短路故障限流器。
【专利摘要】一种短路故障限流器，包括串联连接的避雷器与电感L1，所述避雷器并联连接电容C1，所述避雷器并联连接电容器组C2，所述电容器组C2的电容量是能够调节的，所述避雷器并联连接由电感L2与晶闸管T1组成的串联电路，所述晶闸管T1反向并联连接晶闸管T2。本发明提出一种短路故障限流器，以限制故障状态下短路电流的目的，此外还具有在系统正常运行时减小线路无达到功损耗的目的。该限流器具有结构简单，成本低廉的特点。
【IPC分类】H02H9/04, H02H9/02
【公开号】CN105375454
【申请号】CN201510772037
【发明人】张林利, 邵志敏, 李建修, 刘合金, 张世栋, 李立生, 孙勇, 马艳, 王明涛
【申请人】国网山东省电力公司电力科学研究院, 山东中实易通集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月12日