[发明专利]短路电流限制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统送变电领域，特别涉及一种短路电流限制装置及方法。

背景技术

电能已经成为工业、农业、国防、交通等部门不可缺少的动力。随着电力系统的不断发展，发电容量的不断上升，电力系统发生短路引起的短路电流很大。电力系统发生短路引起的短路电流对电力系统的危害是很大的。继电保护可在电力系统发生短路时自动切断短路电流。继电保护装置通过保护安装处电压互感器TV和电流互感器TA送来的电气量测量电力系统是否发生短路，当电力系统发生短路时，发出跳闸命令，使断路器跳闸。断路器切断短路电流的能力有限制，短路电流超过断路器最大切断电流值时，断路器无法切断短路电流。断路器是在电流过零点处切断交流电流，断路器最大切断电流值与电流过零点处电流上升速度直接有关；短路电流越大，电流过零点处电流上升速度越快，越不利电流电弧的熄灭。因此，减小电流过零点处周围区段的电流值、加长电流过零点处周围小电流区段的时间，可提高断路器切断最大短路电流值，可减小断路器切断短路电流时的灭弧时间。从而提高电力系统的稳定性，减小电力设备在短路时的损害程度。

近年来研究限制短路电流的方法与装置(也称电流限制器)成为热门课题。但是，大部分研究和专利还局限在理论研究、实验室样机、以及在电压等级不是太高的实际系统试运行。

利用超导材料构成电流限制器。超导材料在流过正常负荷电流时，呈现零电阻；串联在输电线路中的电流限制器对正常输电没有影响。当电力系统发生短路时，超导材料流过很大电流，超导材料呈现大电阻；串联在输电线路中的电流限制器对短路电流起限制作用，减小短路电流。超导材料构成电流限制器的缺点是：机构复杂、价格昂贵、超导材料技术不成熟、超导材料呈现大电阻时的散热问题。

利用串联谐振原理构成电流限制器。电感线圈与电容器串联谐振时，呈现小电阻；串联在输电线路中的电流限制器对正常输电没有影响。当电力系统发生短路时，控制模块测到短路电流，控制并联于电容器两端的阀晶闸管导通；电容器失效；串联在输电线路中的电感线圈对短路电流起限制作用，减小短路电流。串联谐振原理构成电流限制器的缺点是：电容器组体积大，用地面积大，运行维护困难，价格昂贵、串联谐振引起电力系统过电压，以及阀晶闸管耐短路电流的问题。

利用磁饱和电抗器铁芯的饱和特性构成电流限制器。在磁饱和电抗器铁芯上增加一组直流线圈，电力系统正常运行时，直流电源给直流线圈提供直流电流，使磁饱和电抗器的铁芯深度饱和。磁饱和电抗器的铁芯深度饱和时，磁饱和电抗器呈现小电抗；串联在输电线路中的电流限制器对正常输电没有影响。当电力系统发生短路时，控制模块切断直流线圈的直流电流，磁饱和电抗器的铁芯脱离饱和；磁饱和电抗器呈现很大电抗。串联在输电线路中的磁饱和电抗器对短路电流起限制作用，减小短路电流。现有磁饱和电抗器电流限制器的缺点是：给直流线圈提供直流电流的电路复杂；相应的设备技术要求高；设备体积大，设备造价高；等等。

现有电流限制器以限制大电流幅值为主要目的，因此，存在设备体积大、设备造价高的现状。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种减小短路电流，特别是减小短路电流过零点处周围区段的电流值、加长电流过零点处周围小电流区段的时间、短路电流限制器体积减小、短路电流限制器制造成本降低、电力系统正常运行时损耗较小的短路电流限制装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种短路电流限制装置，它包括：

磁饱和电抗器铁芯I和磁饱和电抗器铁芯II，在磁饱和电抗器铁芯I上安装有磁饱和电抗器线圈L1和直流线圈L2；在磁饱和电抗器铁芯II上安装有磁饱和电抗器线圈L3和直流线圈L4；其中磁饱和电抗器线圈L1一端与磁饱和电抗器线圈L3一端串联，直流线圈L2一端与直流线圈L4一端串联；磁饱和电抗器线圈L1另一端与输入端子连接；

一个电流互感器，它包括一次侧绕组L5和二次侧绕组L6，一次侧绕组L5一端与输入端子连接，另一端接地；

并联的整流电路I和整流电路II；其中，整流电路I与电流互感器的二次侧绕组L6两端连接；整流电路II分别与磁饱和电抗器线圈L3和输出端子连接；整流电路I和整流电路II的并联端与直流线圈L2和直流线圈L4连接；

一个控制电路，其输入端与控制电路输入端子连接，其输出端分别经晶闸管模块I与整流电路I连接；经晶闸管模块II与整流电路II连接；经晶闸管模块III与整流电路I和整流电路II并联端连接。