[实用新型]一种基于预充电换相电容的阻感型直流故障限流器

说明书

本实用新型公开了一种基于预充电换相电容的阻感型直流故障限流器，该限流器由5条支路构成：支路1是辅助限流支路，由第一晶闸管和第一电阻构成；支路2是主要限流支路，由第二晶闸管、第二电阻以及电抗构成；支路3是低损耗流通支路，由第三晶闸管和与其反向并联的二极管构成；支路4和支路5一同构成预充电回路，其中支路4是换相电容所在支路，支路5是由第四晶闸管、第三电阻以及第二电容构成。适用于大功率高压直流输电。

技术领域

本实用新型属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于预充电换相电容的阻感型直流故障限流器。

背景技术

柔性直流电网可实现分布式新能源的平滑接入、有功功率无功功率的解耦控制，能够远距离输电且输电损耗小，不存在无功补偿和换相失败等问题，被认为是构建未来全球能源互联网的关键技术。然而，直流电网具有“低惯量、低阻抗”的特性，在直流侧出现短路故障后，直流电容快速放电，直流电流急剧上升，较大的故障冲击电流极易导致换流器件因过流而损坏。基于高压直流断路器快速切断故障线路是目前适合于处理直流电网中直流故障的保护方案之一。为降低故障电流的上升率，降低直流断路器承受的开断时电流应力，减少直流断路器的成本，研究适用于直流电网中的直流故障限流器具有显著意义。

目前直流故障限流器(FCL)可划分为3类：超导限流器、固态限流器以及混合式限流器。超导限流器因造价过高，电网的经济性能无法保障，且高压超导限流器还会带来均匀失超的新问题；固态限流器受到单只电力电子器件的能力局限，往往需要大量器件串并联满足高压大电流，由此造成的通态损耗会导致经济性下降；混合式限流器目前主要集中于中低压系统。因此，设计适用于高压直流电网的故障限流器，很有意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于预充电换相电容的阻感型直流故障限流器，适用于大功率高压直流输电。

实现上述目的的技术方案是：

一种基于预充电换相电容的阻感型直流故障限流器，包括：第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管、第四晶闸管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电抗、换相电容、第二电容和二极管，其中，

所述第一晶闸管的阳极连接输入端，阴极连接所述第一电阻的第一端；

所述第三晶闸管的阳极连接输入端，阴极连接输出端；

所述二极管的阴极连接输入端，阳极连接输出端；

所述换相电容的一端连接输出端，另一端连接所述第一电阻的第二端；

所述第二晶闸管的阳极连接所述第一电阻的第二端，阴极通过所述第二电阻连接所述电抗的第一端；所述电抗的第二端连接输出端；

所述第四晶闸管的阳极连接所述第一电阻的第二端，阴极通过所述第三电阻连接所述第二电容的第一端；所述第二电容的第二端接地。

优选的，所述的输入端外接换流站；所述输出端连接直流母线。

优选的，所述换流站为整流站或逆变站。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过有效的设计，稳态损耗低，适用于大功率高压直流输电。与IGBT(绝缘栅双极型晶体管)相比，通流能力相同时，晶闸管的制造难度更低，有效节约成本。采用限流电阻和限流电抗综合限流，既能抑制故障电流上升率，也能限制故障电流幅值。同时，可以有效节约断路器投资成本。

附图说明

图1是本实用新型的阻感型直流故障限流器的拓扑结构示意图；

图2是本实用新型中限流电路模型示意图；

图3是本实用新型中系统上电时电流流向示意图；

图4是本实用新型中t₀—t₁阶段电流流向示意图；