一種高速自關斷器件的短路故障限流器制造技術

一種高速自關斷器件的短路故障限流器，屬電力應用技術領域。由三個相同的單相短路故障限流器構成，其三個進線端子和出線端子分別為短路故障限流器的進線端子和出線端子，其三個零線端子連接在一起；單相短路故障限流器由一個IGBT工作模塊組、一個IGBT保護模塊組、一個電抗器、一個電容器及一個電流傳感器構成，IGBT模塊組由其發(fā)射極相連接的兩個IGBT模塊反向串聯(lián)構成；工作模塊組的一個集電極為進線端子，其另一個集電極與電抗器的一端及保護模塊組中的一個集電極連接，電抗器的另一端與電容器的一端連接后穿過電流傳感器后為出線端子，電容器的另一端與保護模塊組中的另一個集電極連接后為零線端子。可應用于各種電壓等級的電網(wǎng)中。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及電力系統(tǒng)短路故障限流技術。屬電力系統(tǒng)應用

技術介紹
隨著電力系統(tǒng)容量和規(guī)模的不斷擴大，輸配電系統(tǒng)的短路電流不斷提高，短路故障對電力系統(tǒng)和與其相連的電氣設備的危害也越來越大，短路電流可能超過斷路器的斷開容量，采用短路故障限流器是提高電力系統(tǒng)運行可靠性的最好解決方案。在諸多的短路故障限流器方案中，基于電力電子開關技術用于柔性交流輸電技術的短路故障限流器是未來的主流發(fā)展方向之一，如《電力系統(tǒng)自動化》2006年4月第30卷第7期公開的“基于IGCT的固態(tài)橋式短路故障限流器”。這種帶旁路電感的橋式短路故障限流器，其半控橋開關器件均選用可控硅或集成門極換流晶閘管(IGCT)，其起主要限流作用的直流限流電抗器體積大，成本高，重量重，在電網(wǎng)發(fā)生短路時，其本身的控制方法與電力系統(tǒng)中固有的斷路器繼電保護配合復雜，驅動電路復雜，成本高，難以普及運用在電力系統(tǒng)中。另外，現(xiàn)在國家電網(wǎng)對風電機組要求具備低電壓穿越功能，在風力發(fā)電機組與電網(wǎng)之間加裝故障限流器是理想的解決方案，但是目前的各種故障限流器技術方案均不能解決國家電網(wǎng)對風電機組要求具備低電壓穿越功能的問題。
技術實現(xiàn)思路
本技術的目的是克服現(xiàn)有各種短路故障限流器的上述缺點，提供一種高速自關斷器件的短路故障限流器。實現(xiàn)本技術目的的高速自關斷器件的短路故障限流器由三個相同的單相短路故障限流器構成，所述三個相同的單相短路故障限流器的進線端子和出線端子分別為短路故障限流器的進線端子和出線端子，三個相同的單相短路故障限流器的零線端子均連接在一起；所述的單相短路故障限流器，由一個IGBT工作模塊組、一個IGBT保護模塊組、一個電抗器、一個電容器及一個電流傳感器構成，所述的每個IGBT模塊組均由其發(fā)射極相連接的兩個相同的IGBT模塊反向串聯(lián)構成；工作模塊組的一個集電極為單相短路故障限流器的進線端子，其另一個集電極與電抗器的一端及保護模塊組中的一個集電極連接在一起，所述電抗器的另一端與電容器的一端連接后穿過電流傳感器后為單相短路故障限流器的出線端子，電容器的另一端與保護模塊組中的另一個集電極連接后為單相短路故障限流器的零線端子。本技術的短路故障限流器的工作原理如下I、在電網(wǎng)正常運行時，三個工作模塊組均同時導通，三個保護模塊組均處于關斷狀態(tài)；短路故障限流器處于正常導通工作狀態(tài)。2、當電網(wǎng)三相發(fā)生短路故障，電網(wǎng)中突然增加的三相電流分別被對應的三個電流傳感器感知，通過控制回路發(fā)出指令，分別調(diào)節(jié)三個工作模塊組的脈沖寬度，使其通過的電流不大于設定值；三個保護模塊組、三個電抗器及三個電容器構成續(xù)流回路。這時短路電流控制在設定范圍內(nèi)，達到電網(wǎng)限流的目的。若電網(wǎng)故障消失，流過短路故障限流器中的電流減小，則短路故障限流器由脈寬調(diào)制狀態(tài)逐漸恢復到正常導通的工作狀態(tài)。當電網(wǎng)長期故障，電網(wǎng)的三相短路繼電保護動作，這時所有的IGBT模塊組都處于關斷狀態(tài)，短路故障限流器不工作。3、當電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障，如A相、B相短路發(fā)生單相短路故障時，A相和B相中突然增加的電流分別被對應的兩個電流傳感器感知，通過控制回路發(fā)出指令，分別調(diào)節(jié)對應于A相、B相的兩個工作模塊組的脈沖寬度，使其通過的電流不大于設定值；對應于A相、B相的兩個保護模塊組、兩個電抗器及兩個電容器構成續(xù)流回路。這時短路電流控制在設定范圍內(nèi)，達到電網(wǎng)限流的目的。此時短路故障限流器中C相處于正常導通工作狀態(tài)。若電網(wǎng)故障消失，流過短路故障限流器中A相、B相的電流減小，則短路故障限流器中A相、B相由脈寬調(diào)制狀態(tài)逐漸恢復到正常導通的工作狀態(tài)。C相處于正常導通工作狀態(tài)。當電網(wǎng)長期故障，電網(wǎng)的短路繼電保護動作，這時所有的IGBT模塊組都處于關斷狀態(tài)，短路故障限流器不工作。4、電網(wǎng)發(fā)生單相短路故障時，如A相接地短路，A相中突然增加的電流被對應的電流傳感器感知，通過控制回路發(fā)出指令，調(diào)節(jié)A相的工作模塊組的脈沖寬度，使其通過的電流不大于設定值4相的保護模塊組、對應的電抗器及電容器構成續(xù)流回路。這時短路電流控制在設定范圍內(nèi)，達到電網(wǎng)限流的目的。此時短路故障限流器中B相、C相處于正常導通工作狀態(tài)。若電網(wǎng)故障消失，流過短路故障限流器中A相的電流減小，則短路故障限流器中A相由脈寬調(diào)制狀態(tài)逐漸恢復到正常導通的工作狀態(tài)。B相和C相處于正常導通工作狀態(tài)。當電網(wǎng)長期故障，電網(wǎng)的短路繼電保護動作，這時所有的IGBT模塊組都處于關斷狀態(tài)，短路故障限流器不工作。本技術的主要優(yōu)點是I、利用IGBT作開關器件，在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)不同類型的短路故障中，均能快速識另IJ，快速響應，在限流的同時，自動消除諧波，輸出波形為正弦波。2、續(xù)流回路中的電抗器，電感量小，成本低。3、電路結構簡單、響應速度快，運行穩(wěn)定可靠。4、應用范圍寬，可應用于各種電壓等級的電網(wǎng)中。5、可完美解決國家電網(wǎng)對新能源中(風力發(fā)電、光伏等)低電壓穿越的要求。以下結合附圖和實施例對本
技術實現(xiàn)思路
做進一步詳細說明。附圖說明圖I本高速自關斷器件的短路故障限流器電路圖具體實施方式參見圖1，本短路故障限流器由三個相同的單相短路故障限流器構成，所述三個相同的單相短路故障限流器的進線端子和出線端子分別對應了短路故障限流器的進線端子A01、B01、C01和出線端子A02、B02、C02，三個相同的單相短路故障限流器的零線端子N均連接在一起；所述的A相回路的單相短路故障限流器，由一個IGBT工作模塊組Tl、一個IGBT保護模塊組T2、一個電抗器LI、一個電容器Cl及一個電流傳感器Hl構成,所述的Tl和T2均由其發(fā)射極相連接的兩個相同的IGBT模塊反向串聯(lián)構成；T1的一個集電極為A相回路單相短路故障限流器的進線端子A01，其另一個集電極與電抗器LI的一端及T2中的一個集電極連接在一起，所述電抗器LI的另一端與電容器Cl的一端連接后穿過電流傳感器Hl后為A相回路的單相短路故障限流器的出線端子A02，電容器Cl的另一端與T2中的另一個集電極連接后為A相回路的單相短路故障限流器的零線端子N。所述的B相與C相回路的單相短路故障限流器與A相回路的單相短路故障限流器的器件連接方式是一樣的，構成B相回路的單相短路故障限流器的主器件是一個IGBT工作模塊組T3、一個IGBT保護模塊組T4、一個電抗器L2、一個電容器C2及一個電流傳感器H2 ;構成C相回路的單相短路故障限流器的主器件是一個IGBT工作模塊組T5、一個IGBT保護模塊組T6、一個電抗器L3、一個電容器C3及一個電流傳感器H3。本實施例是將短路故障限流器應用在風電變流器與電網(wǎng)之間。I、在電網(wǎng)正常運行時，三個工作模塊組Tl、T2、T3均同時導通，三個保護模塊組T4、T5、T6均處于關斷狀態(tài)；短路故障限流器處于正常導通工作狀態(tài)。2、當電網(wǎng)三相發(fā)生短路故障，電網(wǎng)中突然增加的三相電流分別被對應的三個電流傳感器HI、H2、H3所感知，通過控制回路發(fā)出指令，分別調(diào)節(jié)三個工作模塊組Tl、T2、T3的脈沖寬度，使其通過的電流不大于設定值；通過T1、T3、T5的電流始終處于恒流狀態(tài)。三個保護模塊組T4、T5、T6、三個電抗器LI、L2、L3及三個電容器Cl、C2、C3構成續(xù)流回路。根據(jù)國家電網(wǎng)公司的技術規(guī)定，電網(wǎng)發(fā)生瞬間短路時，625ms之內(nèi)，風電機組不得與電網(wǎng)脫離，這時風電機組繼續(xù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種高速自關斷器件的短路故障限流器，其特征是所述的短路故障限流器由三個相同的單相短路故障限流器構成，所述三個相同的單相短路故障限流器的進線端子和出線端子分別為短路故障限流器的進線端子和出線端子，三個相同的單相短路故障限流器的零線端子均連接在一起；所述的單相短路故障限流器，由一個IGBT工作模塊組、一個IGBT保護模塊組、一個電抗器、一個電容器及一個電流傳感器構成，所述的每個IGBT模塊組均由其發(fā)射極相連接的兩個相同的IGBT模塊反向串聯(lián)構成；工作模塊組的一個集電極為單相短路故障限流器的進線端子，其另一個集電極與電抗器的一端及保護模塊組中的一個集電極連接在一起，所述電抗器的另一端與電容器的一端連接后穿過電流傳感器后為單相短路故障限流器的出線端子，電容器的另一端與保護模塊組中的另一個集電極連接后為單相短路故障限流器的零線端子。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吳加林，
申請(專利權)人：吳加林，
類型：實用新型
國別省市：