【摘要】本文通過總結(jié)故障限流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和應(yīng)用性能，提出一種創(chuàng)新型的故障限流器，并進(jìn)行了ATPDraw軟件仿真實驗，證明新型的故障電流限制器在限制電流方面，可以達(dá)到更好的效果。

【關(guān)鍵詞】故障電流限制器；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；短路故障

作者簡介：閆方愛（1978—），女，山東臨沂人，大學(xué)本科，助理工程師，現(xiàn)供職于沂水縣黃山鋪鎮(zhèn)政府，研究方向：電器工程及其自動化

1 引言

隨著中國國民經(jīng)濟(jì)實力的迅速提高，無論是人民日常生活還是工業(yè)化制造，對電力能源的需求都在不斷的增加，而電路網(wǎng)在擴(kuò)大整個儲備容量的同時，也導(dǎo)致了短路事故發(fā)生率的增長[1-3]。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障后無論從經(jīng)濟(jì)上還是人力上造成的損失和影響是很大的，為了防止此類現(xiàn)象的發(fā)生，在防止短路發(fā)生的同時，應(yīng)該積極研究新型和可靠的故障限流器，盡量使得短路電流發(fā)生后將其限制在一定范圍內(nèi)，從而最大限度的減少帶來的損失。

2 故障電流限制器的工作原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

機(jī)械開關(guān)型故障電流限流器當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，機(jī)械開關(guān)S呈現(xiàn)斷開狀態(tài)，L與C串聯(lián)，且處于諧振狀態(tài)，其中電阻值的大小為零；當(dāng)系統(tǒng)突然出現(xiàn)短路故障時，開關(guān)S呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，L和C構(gòu)成并聯(lián)諧振，進(jìn)而起到限制短路電流的作用。但機(jī)械開關(guān)也存在許多不足之處，最主要的就是反應(yīng)速度很慢，而且操作不方便，不能達(dá)到限制短路電流峰峰值的目的。因此機(jī)械開關(guān)型故障限流器一直沒有在實際生活中得到應(yīng)用[4]。基于飽和電抗器的串聯(lián)諧振型故障限流器由飽和電抗器LB、電容器C和電感器L組成，如圖2所示，使用了飽和電抗器中的短路高電流飽和特性作為基礎(chǔ)的電容器，在正常工作的串聯(lián)諧振條件下，達(dá)到了短路故障電流被抑制的效果。在故障被清除時，該反應(yīng)器立即失去飽和，立即進(jìn)入到冷凝器串聯(lián)諧振白色自動恢復(fù)狀態(tài)，正常操作期間的小的損失。這種類型的FCL在反應(yīng)器中為電源頻率的過電壓保護(hù)電容器電磁暫態(tài)可能發(fā)揮作用，電容器，電抗器可以通過電壓保護(hù)起到防震的作用[5,6]。

3 基于機(jī)械開關(guān)的新型故障限流器設(shè)計

3.1 新型故障電流限制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本文設(shè)計的新型故障電流限制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，該限流器能夠?qū)Υ?lián)補(bǔ)償進(jìn)行有效操控，可以限制電流的大小。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，IEGT開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，電容器C的容抗與串聯(lián)電感L2相比較大，因此可以起到補(bǔ)償效果。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，不穩(wěn)定的電流會被檢測裝置偵測到。當(dāng)超過電容設(shè)定閾值后，控制裝置將會與IEGT連接。在IEGT中有兩個通道進(jìn)行交替導(dǎo)通，通過對電感和電容選擇合理的參數(shù)，就可以獲得很大的阻抗，與電感共同作用達(dá)到限制電流的目的。另外還可以根據(jù)監(jiān)測到的短路電流的大小來調(diào)整IEGT的角度，從而達(dá)到不同的電流限制程度。通過調(diào)整σ的角度大小（σ的取值范圍是0-90度），改變經(jīng)過的電流大小，從而實現(xiàn)調(diào)整電抗的目的。

3.2 新型故障限流器限流仿真

ATPDraw（AlternativeTransientsProgramDraw，簡寫ATPDraw）是EMTP中ATP版本下的一個圖形處理軟件，界面的操作性非常強(qiáng)大[7]。圖4是單電源狀態(tài)下，整個電路單相圖的分布，檢查故障電流限制器能否有效地實現(xiàn)快速地限制短路電流，而對使用的軟件系統(tǒng)中所示的分布利用ATPDraw兩種短路（對稱短路和單相短路）進(jìn)行實驗仿真。假設(shè)故障發(fā)生在與母線相距1千米處，0.05s時發(fā)生三相短路故障，這種概率在實際情況中大約有百分之五到百分之十。雖然比例不是很大，但是此種情況對整個系統(tǒng)造成的影響最大[8,9]。圖6給出了無限制電流器情況下，三相短路電流隨時間的變化圖。由圖可知，當(dāng)電流超過15kA時，短路電流會對導(dǎo)體元件產(chǎn)生巨大作用力，從而可能破壞設(shè)備。增添限制電流器后，短路電流峰值由沒有電流限制器時的17.19kA降到了2.99kA，從而起到了很好的限制電流的效果。

4 結(jié)論

為限制短路電流，人們試驗了無數(shù)方法，雖然取得了效果，但其中存在很多不足之處。本文提出了一種基于機(jī)械開關(guān)的新型故障限流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了驗證該新型故障電流限制器的效果，本文使用了ATPDraw軟件進(jìn)行了仿真實驗，結(jié)果說明故障限流器可以起到短路電流限制的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]韓彥華,李琉,施圍.可控串聯(lián)等值阻抗的計算方法研究[J].電工技術(shù)學(xué)報,2003,18(1):96-99.

[2]鄭敏等.具有串聯(lián)補(bǔ)償作用的新型故障電流限制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和仿真[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,1999,19(6):52-55.

[3]蔡盛舟.一種新型故障限流器特性及其對電力系統(tǒng)影響的研究[D].西華大學(xué),2011.

[4]孫守文,哈恒旭,胡希同,等.故障限流器對電力系統(tǒng)影響的機(jī)理分析[J].山東理工大學(xué)學(xué)報,2011,25(4).

[5]李明,張小肯.電力系統(tǒng)故障限流器技術(shù)的研究[J].電氣時代,2005(4):54-56.

[6]肖茂友,李慶民,婁杰,等.兩種經(jīng)濟(jì)型故障限流器的工作特性比較[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2005,17(4):71-75.

[7]趙中原,呂征宇,等.新型固態(tài)限流器三相主電路拓?fù)浼翱刂撇呗匝芯縖Jl.中國電機(jī)工程學(xué)報,2005,25(12):42-46.

[8]費力民.基于IGCT的三相接地系統(tǒng)故障限流器及其控制策略[J].電網(wǎng)技術(shù),2006,30(11):82-86.

[9]袁清芳,李興源.具有可控串聯(lián)補(bǔ)償?shù)男滦凸收舷蘖髌鞯难芯縖J].電工技術(shù)學(xué)報,2004,19(1):40-43.

作者：閆方愛           單位：沂水縣黃山鋪鎮(zhèn)政府