一种采用耦合负压支路的阻感型限流器拓扑的制作方法

本发明涉及一种采用耦合负压支路的阻感型限流器拓扑，适用于直流电网技术领域。

背景技术：

柔性直流输电是新一代电力传输技术，有着能够对有功与无功功率进行单独控制、无需直流滤波器和不存在换相失败问题等优势，可用于电网互联和可再生能源接入等领域。未来的直流电网工程必将向更多端、更大容量、更高可靠性的方向发展柔性直流输电。然而多端柔性直流电网直流侧发生短路故障时，各换流站均会对故障点馈入故障电流，故障电流上升速度很快。由于直流线路发生故障时，故障电流没有过零点，所以不能像交流输电那样利用过零点灭弧，这给直流断路器的实现带来了很大的困难。高压直流断路器可以切除故障线路，是处理直流电网中直流故障的保护方案之一。目前高压大容量的直流断路器技术尚不成熟，而且成本很高。因此，通过给断路器配备合适的故障限流装置，降低断路器的工况要求具有重要意义。故障限流器的主要意义在于直流故障发生以后，限制故障电流大幅升高和减缓故障的电流的上升速度，从而使故障电流在系统可接受范围内。未来直流电网中的直流限流器的开发依然有很多问题亟待解决，研究适用于高电压、大电流场合，且具有良好快速性、经济性的直流限流器已经成为了迫切需要。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种采用耦合负压支路的阻感型限流器拓扑。

本发明的目的在于降低故障电流，限制短路故障的电流上升速度，降低直流断路器成本，降低限流器成本。

本发明所采用的技术方案是：在正常运行的时候，电流正常通过通态低损耗支路，耦合变压器副边只起通流线路作用，此时通态低损耗支路损耗基本为零；在直流线路故障发生时，耦合负压支路触发晶闸管，电流通过耦合负压变压器对故障电流通路反向注入，使快速机械开关达到额定开断容量；快速机械开关打开后，触发VTc、VTa，将此时VT2由于受到反向电压而截止，电阻R3成功串入电流支路。电容Cc由于故障电流反向充电，电压由上正下负变成0，故障电流继续给预充电换相电容反向充电，预充电换相电容电压逐渐升高(上负下正)，该预充电换相电容最终充满而截止，将Z4并入电流支路。

与现有技术相比，本发明具有的优势为：

1、经济性较好，成本较低。使用半控型电力电子器件，有效节约成本。

2、稳态损耗低，适用于大功率高压直流输电。

3、采用限流电阻和限流电抗综合限流，限流效果良好，降低了对断路器的要求。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1示出了一种采用耦合负压支路的阻感型限流器拓扑结构示意图，包括换通态低损耗支路和主限流器支路，其中通态低损耗支路由耦合负压模块和超快速机械开关组成，主限流器支路由限流电阻、限流电抗、电容器和晶闸管组成；

图2示出了耦合负压模块投入后的电流路径图；

图3示出了限流器阻抗投入后的电流路径图；

图4示出了限流过程的流程图；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种采用耦合负压支路的阻感型限流器拓扑结构如图1所示，包括通态低损耗支路(1)、主限流器支路(2)；其中通态低损耗支路包括半控型器件晶闸管、耦合电容、耦合变压器、快速机械开关、导线等；主限流器支路包括半控型器件晶闸管、电容、限流电阻和限流电感等。

耦合负压模块投入后的电流路径图如图2所示，耦合负压模块触发，在耦合变压器副边产生反向注入电流，降低故障电流。

限流器阻抗投入后的电流路径图如图3所示，此时，预充电换相电容反向充电充满，所在支路截止，限流电阻和限流电抗也已经投入电路中，限流器动作完成。

限流动作过程流程图如图4所示：

t0时刻以前，系统经过通态低损耗支路向负载供电，

t0时刻，故障电流流经低损耗支路，t1时刻保护装置检测到故障发生，并发出指令，同时触发VT1a、VT2a，导通耦合负压模块中VT5、VT7，并且给超快速机械开关(UFD)发出分闸指令。

t1时刻，耦合负压支路通过耦合变压器向通态低损耗支路注入电流。通态底损耗支路电流逐渐减少直至达到超快速机械开关(UFD)开断容量，实现故障电流全部转移。

t2时刻，超快速机械开关(UFD)完成分断。电容器Cc在故障开始前就已经预充电。电容器Cc与R3形成通路，VT2a由于受到反向电压而关断。电容器Cc由于故障电流反向充电，电容器Cc电压逐渐反向升高。

t3时刻，电容器Cc充满，所在支路电流为0，故障电流全部转移至VT1、VT4支路，限流器动作过程完成。

t4时刻，断路器动作。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。