[实用新型]一种基于耦合电抗器的高压直流限流器

说明书

本实用新型提供了一种基于耦合电抗器的高压直流限流器，包括：限流模块、吸能模块和直流断路器模块；限流模块由耦合电抗器、平波电抗器、预充电电容和晶闸管构成，耦合电抗器反向耦合且耦合系数高，正常工作时两侧电流相同，耦合电抗器中磁通量小，等效电感小，对系统影响小。故障时，触发晶闸管导通，预充电电容和耦合电抗器L2振荡，产生反向电流，使耦合电抗器两侧电流有不相等趋势，耦合电抗器等效电感大，该电感和平波电抗器一起限流。吸能模块可抑制耦合电抗器和平波电抗器能量向避雷器传递；直流断路器模块包含断路器和避雷器，断路器开断故障电流，避雷器吸收电感储存的能量。本实用新型实现故障电流限制和避雷器吸能限制。

技术领域

本实用新型属于高压直流限流器领域，更具体地，一种基于耦合电抗器的高压直流限流器。

背景技术

由于分布式能源接入直流电网对系统的直流影响较小，因此直流输电是解决绿色可再生能源接入电网的有效措施，相比于交流输电，直流输电具有输电距离远、输电量大等优点，全球多国开展了相关建设。而柔性直流输电，对比传统两端的直流输电，因其输送距离远，损耗小、无功/有功功率独立控制，无需滤波及无功补偿设备，可向无源负荷供电，潮流反转时电压极性不改变等优势，直流输电技术逐渐成为国内外研究热点。

由于柔性直流输电网的直流侧阻抗很小，当直流侧发生短路故障时，故障电流快速上升，如果不在短时间内切除故障，会导致换流侧交流断路器动作，换流阀组闭锁，影响整个系统的正常运行，极大地降低了柔性直流输电系统的可靠性和灵活性。直流断路器能短时间内快速切除故障电流、隔离故障点，保证系统的正常运行，各国专家开展了广泛研究。但是由于直流系统阻抗小，故障电流上升快，使得断路器开断压力大，而且直流系统里面存在的感性元件，当开断的故障电流过大时，感性元件存储的能量大，存储的能量通过避雷器吸收导致避雷器吸能压力过大，影响避雷器使用寿命。为了保护避雷器，减小断路器开断压力，提高系统的安全性，节省投资，直流限流器的研制尤为必要，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。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于耦合电抗器的高压直流限流器，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，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于耦合电抗器的高压直流限流器，包括：限流模块，吸能模块和直流断路器模块；限流模块用于发生故障时限制故障电流的上升率；限流模块包括：第一反向耦合电抗器L1、第二反向耦合电抗器L2和平波电抗器L3，第一反向耦合电抗器L1和第二反向耦合电抗器L2反向耦合后其一端用于连接平波电抗器L3，另一端用于连接直流断路器模块；发生故障时第一反向耦合电抗器L1所在支路的电流与第二反向耦合电抗器L2所在支路的电流不相等；吸能模块并联连接在所述限流模块的两端，用于当直流断路器开断后抑制所述限流模块存储的能量；直流断路器模块用于开断故障电流并吸收线路中残余的能量。

更进一步地，限流模块还包括：预充电电容C，其并联在第二反向耦合电抗器L2两端，故障时触发晶闸管SCR4导通，预充电电容C和第二反向耦合电抗器L2振荡产生一个反向电流，使得第一反向耦合电抗器L1和第二反向耦合电抗器L2内的电流有一个不相等的趋势，从而使耦合电抗器等效出一个大电感限流。

更进一步地，限流模块还包括：吸能回路二极管D，其与第一反向耦合电抗器L1串联，用于阻止预充电电容C与所述第一反向耦合电抗器L1之间形成振荡。

更进一步地，限流模块还包括：可触发晶闸管SCR4，其与预充电电容C串联，用于在故障时导通，将预充电电容C投入使用。

更进一步地，限流模块还包括：触发器，与可触发晶闸管SCR4的控制端连接，用于当出现故障时触发所述可触发晶闸管SCR4导通，使得所述预充电电容放电。