[发明专利]一种耦合电抗器型高压直流限流器

说明书

本发明提供了一种耦合电抗器型高压直流限流器，包括：耦合电抗器单元、限流单元、吸能单元和直流断路器单元。耦合电抗器单元由耦合电抗器以及线路构成，短路故障时，耦合电抗器原边电感与限流单元的预充电电容振荡，在副边产生负压，降低所需开断的电流和线路电感初始能量，副边电感是线路平波电感；故障时，限流单元配合耦合电抗器在线路侧产生负压；吸能单元为二极管与电阻串联，可抑制原边电感能量向耦合电抗器副边传递；直流断路器单元包含直流断路器和避雷器，断路器开断故障电流，避雷器吸收电感储存的能量。本发明提供的带耦合电抗器的直流限流器，实现故障电流的制、避雷器吸能限制，电容并联降低容量，造价低。

技术领域

本发明属于高压直流限流器领域，更具体地，涉及带耦合电抗器的高压直流限流器。

背景技术

由于传统化石能源的短缺、环境污染问题的加剧以及用户对电能需求的不断增长，使得可再生能源清洁能源的开发迅速发展。为了更经济地获取远距离可再生能源例如风能及太阳能，基于低损耗、远距离、大功率输电以及更有效地连接可再生能源入网和便于灵活操作的优点，直流输电的优点是不增加系统的短路容量，便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网；利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力，这些优点使高压直流输电得到了新的重视。

目前多端高压直流电网技术上的主要挑战，如网络结构的拓扑设计、大容量电缆、保护和开断短路电流的直流断路器等成为热门话题。对于多端高压直流电网，具有快速开断直流故障电流和隔离故障功能的直流断路器是必不可少和至关重要的。但是高压直流断路器的发展面临许多技术挑战，如断开的电流过大不仅会增加直流断路器的负担，而且还会增加避雷器的吸能，为了保护避雷器，提高系统的安全性，节省投资，延长避雷器的使用寿命，直流限流器的研制显得尤为必要，该方案解决了高压直流断路器运行过程中的许多技术问题，对于发展柔性直流输电网变得尤为重要，对提高直流输电系统的可靠性和灵活性具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种耦合电抗器型高压直流限流器，旨在解决现有技术中由于开断大故障电流困难以及开断大故障电流导致避雷器吸能过高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括：

耦合电抗器单元，其包括耦合电抗器，耦合电抗器副边部分，其两端与电力系统的线路连接，在正常工作的时候，副边起平波电抗器的作用，在开断故障电流时耦合电抗器的原边电感与吸能单元的预充电电容振荡，在耦合电抗器副边产生负压，起到限流作用，副边电感本身也能抑制故障电流的上升率；

吸能单元，其包括二极管和串联电阻，可在直流断路器开断电路成功之后，抑制原边电感的能量向耦合电抗器副边传递，减少直流断路器单元中避雷器的吸能，从而延长避雷器的使用寿命，减小事故发生率；

限流单元，其两端与耦合电抗器单元的两端并联，当电力系统故障时预充电电容放电，在开断故障电流时耦合电抗器的原边电感与吸能单元的预充电电容振荡，在耦合电抗器副边产生负压，从而使流过直流断路器的电流上升速率减小，减小了开断电流。限流单元还包含晶闸管触发部分，其输出端与限流单元的晶闸管控制端连接，在电力系统出现故障时导通晶闸管，使预充电电容放电；

直流断路器单元，其包括直流断路器(DCCB)，与耦合电抗器单元串联，二者一起与吸能单元、限流单元并联，直流断路器单元主要用于开断故障电流，直流断路器单元中包含的避雷器则用于吸收电路中多余的电感能量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：