[发明专利]一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法

说明书

本发明公开了一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，桥型耦合超导直流限流器包括超导线圈桥臂、偏置电压支路以及二极管桥臂；超导线圈桥臂分别与偏置电压支路以及二极管桥臂并联连接。本发明提供的一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，在直流电网正常运行时，超导线圈桥臂呈现低阻抗，对电网压降无影响；在发生电流故障时，超导线圈桥臂产生的阻抗配合偏置电压支路的阻抗，从而使桥型耦合超导直流限流器整体产生高阻抗来限制短路电流上升率和水平，保证直流断路器按照电网的保护程序进行动作，具有良好的限流效果，在实际应用中具有指导意义。

技术领域

本发明涉及电力保护技术领域，尤其涉及一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法。

背景技术

随着直流电网的发展，直流输配电具有传输容量大、线损低、可靠性高等优势，直流电网越来越受到国内外的重视。但由于分布式能源的大规模并入、直流负荷的日益增加、直流系统阻尼小等，导致直流系统发生短路故障时将产生数十倍故障电流，超出了目前的直流断路器开断水平，严重威胁直流系统设备及运行安全。因此，急需一种限流设备来降低短路故障电流水平。而超导直流限流器接入直流电网，具有正常运行“低阻抗”，故障时“高阻抗”的特点，可以限制短路电流上升率和后期故障电流水平，满足直流断路器开断容量需求，超导直流限流器配合断路器，能够快速有效切除短路电流，保护直流电网安全稳定运行，具有良好的工业应用前景。

目前，研究较多的直流限流器为电阻型超导限流器，电阻型超导直流限流器主要依靠在短路时失超，产生大电阻来限制短路电流水平；其在应用时还具有很多明显的缺点：

(1)在失超-恢复阶段，其恢复时间和短路电流水平、冲击时间和散热情况等有关，其失超恢复时间甚至可达几秒，对直流电网的应用产生影响；

(2)在其故障响应以后，恢复直流电网供电，需要重新进行安全性评估；

(3)其在失超时，所带来的机械应力增大、绝缘水平下降、过压、发热等问题，没有良好的解决方法；

另外，有提出采用超导电感线圈直接接入电网，利用其故障时刻产生电感进行限流，但这种方法仍存在超导线圈失超问题。因此，对于失超带来的诸多问题没有得到良好解决。

综上所述，现有技术中采用电阻型超导直流限流器来限制短路电流时，存在着限流效果差的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种桥型耦合超导直流限流器及短路电流限制方法，用于解决现有技术中采用电阻型超导直流限流器来限制短路电流时，存在着限流效果差的技术问题。

本发明提供的一种桥型耦合超导直流限流器，包括超导线圈桥臂、偏置电压支路以及二极管桥臂；超导线圈桥臂分别与偏置电压支路以及二极管桥臂并联连接。

优选的，超导线圈桥臂包括上桥臂以及下桥臂，上桥臂包括第一超导线圈、第一二极管、第二二极管以及第一电阻；第一二极管与第二二极管反向并联连接形成第一二极管组，第一超导线圈的一端、第一电阻的一端分别与第一二极管组串联连接；下桥臂包括第二超导线圈、第三极管、第四二极管以及第二电阻；第三二极管与第四二极管反向并联连接形成第二二极管组，第二超导线圈的一端、第二电阻的一端分别与第二二极管组串联连接，第一超导线圈另一端与第二超导线圈的另一端串联连接，第一电阻的另一端与第二电阻的另一端串联连接。

优选的，偏置电压支路包括偏置电源以及阻抗，所述偏置电源的负极与阻抗的一端串联连接，偏置电源的正极与第二二极管组相连接，阻抗的另一端与第一二极管组相连接。

优选的，阻抗包括电感以及电阻，电感与电阻并联连接。

优选的，二极管桥臂包括第五二极管以及第六二极管，第五二极管的正极与第六二极管的负极串联连接，第五二极管的负极与第一二极管组相连接，第六二极管的正极与第二二极管组相连接。