技术领域

本发明涉及一种故障电流限制器。 背景技术

随着国民经济的快速发展， 社会对电力的需求不断增加， 带动了 电力系统的不断发展， 单机和发电厂容量、 变电所容量、 城市和工业 中心负荷不断增加， 就使得电力系统之间互联， 各级电网中的短路电 流水平不断提高， 短路故障对电力系统及其相连的电气设备的破 坏性 也越来越大。 而且， 在对电能的需求量日益增长的同时， 人们对电能 质量、 供电可靠性和安全性等也提出了更高的要求。 然而， 大电网的 暂态稳定性问题比较突出， 其中最重要的原因之一是由于常规电力技 术缺乏行之有效的短路故障电流限制技术。 目前， 世界上广泛采用断 路器对短路电流全额开断， 由于短路电流水平与系统的容量直接相关， 在断路器的额定开断电流水平一定的情况下， 采用全额开断短路电流 将会限制电力系统的容量的增长， 并且断路器价格昂贵且其价格随其 额定开断电流的增加而迅速上升。 随着电网容量和规模的扩大， 断路 器的开断能力已经越来越难以适应电网运行的 需要。 短路故障限流器为这一问题的解决提供了新思 路。 当前比较成熟 的故障限流器技术主要有串联限流电抗器、 串联谐振型故障电流限制 器、 可控串补故障电流限制器等， 而处于研究阶段的故障限流器技术 主要是应用新材料实现的限流技术， 包括超导限流器、 PTC 热敏电阻 限流器和固态限流器。 在当前的限流器技术中， 以串联限流电抗器和 串联谐振型限流器的技术最为成熟， 可靠性也最高。 串联谐振型限流 器没有无功功率损耗， 具有很大的应用前景。 对于串联谐振型限流器 而言， 电容器旁通电路是一个关键技术， 主要有以下几种旁通电路： 基于饱和电抗器的旁通电路 （两种经济型故障限流器的工作特性比较， 电力系统及其自动化学报， 2005， 17 ( 4 ) ： 71-75 ) 、 基于避雷器的旁 通电路 （氧化锌避雷器式故障限流器对电力系统暂态 稳定性的影响， 电力自动化设备， 2007, 27 ( 8 ) ： 51 -54 ) 和基于电力电子和快速开关 的旁通电路 （基于快速开关的串联谐振型故障限流器的仿 真， 高电压 技术， 2006, 32 ( 5 ) ： 80-83 ) 。 但是上述所有的电容器旁通电路都需 通过接近于全部的短路电流， 因此， 电容器旁通电路部件需要根据耐 受全部短路电流来设计， 造价很高。 发明内容

本发明的目的在于克服常规串联谐振型故障电 流限制器的缺点， 提出一种基于组合式快速合闸开关的故障电流 限制器。 该组合式快速 合闸开关采用同名端相反的紧耦合双绕组电抗 器的一个支路与快速合 闸开关串联的方式， 可将快速合闸开关的短路冲击电流降低； 也可采 用二级级联结构紧耦合双绕组电抗器中二级双 绕组电抗器的一个支路 与快速合闸开关串联的方式， 可将快速合闸开关的短路冲击电流降至 更低； 也可采用两组串联结构同名端相反紧耦合双绕 组电抗器中每组 电抗器的一个支路和一组快速合闸开关串联的 方式， 可将快速合闸开 关的短路冲击电流和过电压均降低。 本发明提出的基于组合式快速合 闸开关的故障电流限制器， 灵活、 易实施， 可应用于各种不同电压等 级、 不同容量的电网系统中。 为了实现上述目的， 本发明采用的技术方案如下。 本发明基于组合式快速合闸开关的故障电流限 制器由常规电抗器 或同名端相同紧耦合电抗器、 电容器和组合式快速合闸开关构成。 所 述的组合式快速合闸开关与电容器先并联再与 常规电抗器串联， 或者 同名端相同紧耦合双绕组电抗器的一个支路与 组合式快速合闸开关串 联， 同名端相同紧耦合双绕组电抗器的另一个支路 与电容器串联。 所述的组合式快速合闸开关由同名端相反紧耦 合双绕组电抗器和 快速合闸开关组成。 所述的同名端相同紧耦合双绕组电抗器由第一 绕组、 第二绕组和 矩形的空芯、 闭合或半闭合铁芯组成， 所述的第一绕组和第二绕组的 匝数相同， 以并联方式绕制在芯柱上。 组成组合式快速合闸开关的同名端相反紧耦合 双绕组电抗器由第 一绕组、 第二绕组和矩形的空芯、 闭合或半闭合铁芯组成， 所述的第 一绕组和第二绕组的匝数相同， 以反并联方式绕制在芯柱上。 所述的故障电流限制器串联在电网系统中。 本发明可以采用以下两种技术方案。 第一种故障电流限制器采用组合式快速合闸开 关与电容器先并联 之后， 再与常规电抗器串联。 在正常工作时， 组合式快速合闸开关呈 大阻抗状态， 电流主要从常规电抗器和电容器串联组成的电 路中流过， 常规电抗器和电容器组成串联谐振电路， 呈低阻抗状态， 对电网系统 影响很小。 在电网系统发生故障短路时， 组合式快速合闸开关快速反 应呈小阻抗状态， 短路电流从电容器支路转移到快速合闸开关支 路， 整个电网系统的阻抗增加， 短路电流下降。 第二种故障电流限制器采用同名端相同紧耦合 双绕组电抗器的一 个支路与组合式快速合闸开关串联， 同名端相同紧耦合双绕组电抗器 的另一个支路与电容器串联； 在正常工作时， 组合式快速合闸开关呈 大阻抗状态， 电流主要从同名端相同紧耦合双绕组电抗器和 电容器串 联组成的电路中流过， 同名端相同紧耦合双绕组电抗器和电容器组成 串联谐振电路呈低阻抗状态， 对电网系统影响很小。 在电网系统发生 故障短路时， 组合式快速合闸开关快速反应呈小阻抗状态， 短路电流 从电容器支路转移到快速合闸开关支路， 整个电网系统的阻抗增加， 短路电流下降。 所述的组合式快速合闸开关也可采用以下三种 技术方案。 第一种组合式快速合闸开关由同名端相反紧耦 合双绕组电抗器和 快速合闸开关组合而成。 所述同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一 绕组先和快速合闸开关串联， 然后和所述同名端相反紧耦合双绕组电 抗器的第二绕组并联。 所述的快速合闸开关由机械开关、 晶闸管、 可 控触发间隙和避雷器几种开关设备中的一组或 多组并联组成； 在短路 故障时， 可选用耐受短路电流较低的快速合闸开关实现 对所述同名端 相反紧耦合双绕组电抗器第一绕组的合闸。 在所述同名端相反紧耦合 双绕组电抗器的第一绕组接通后， 所述同名端相反紧耦合双绕组电抗 器的第一绕组和第二绕组产生的电抗互相抵消 ， 总电抗减小。 第二种组合式快速合闸开关采用二级级联的同 名端相反紧耦合双 绕组电抗器和快速合闸开关组合而成。 所述的同名端相反紧耦合双绕 组电抗器采用二级级联方式连接， 第二级同名端相反紧耦合双绕组电 抗器的第一绕组和快速合闸开关先串联， 然后所述的第二级同名端相 反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组和第二级同 名端相反紧耦合双绕组 电抗器的第二绕组并联； 所述的第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗 器与第一级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的 第一绕组串联， 然后和 第一级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第二 绕组并联。 所述的快速 合闸开关由机械开关、 晶闸管、 可控触发间隙和避雷器中的一组或多 组并联组成； 在短路故障时， 可选用耐受短路电流更低的快速合闸开 关实现对二级紧耦合双绕组电抗器第一绕组的 合间。 在二级紧耦合双 绕组电抗器的第一绕组导通后， 一级紧耦合双绕组电抗器和二级紧耦 合双绕组电抗器各支路绕组产生的电抗可以互 相抵消， 总电抗减小。 第三种组合式快速合闸开关采用串联连接的两 组同名端相反紧耦 合双绕组电抗器和快速合闸开关组合构成。 两组同名端相反紧耦合双 绕组电抗器串联连接， 第一组同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一 绕组和第一组快速合闸开关先串联， 然后和第一组同名端相反紧耦合 双绕组电抗器的第二绕组并联； 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗 器的第一绕组和第二组快速合闸开关先串联， 然后和第二组同名端相 反紧耦合双绕组电抗器的第二绕组并联； 第一组同名端相反紧耦合双 绕组电抗器和第二组同名端相反紧耦合双绕组 电抗器最后串联。 所述 的快速合闸开关由机械开关、 晶闸管、 可控触发间隙和避雷器几种开 关设备中的一组或多组并联组成； 在短路故障时， 可选用耐受短路电 流和电压都较低的快速合闸开关实现对两组同 名端相反紧耦合双绕组 电抗器第一绕组的合闸。 在两组同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第 一绕组都导通后， 两组同名端相反紧耦合双绕组电抗器各支路绕 组产 生的电抗可以互相抵消， 总电抗减小。 本发明故障电流限制器在正常运行时表现为低 阻抗， 而在短路故 障时表现为大阻抗。 本发明故障电流限制器中的紧耦合双绕组电抗 器 可以采用空芯、 铁芯或半铁芯结构； 紧耦合双绕组电抗器和快速合闸 开关均可以采用三相独立结构或三相组合结构 。 本发明具有以下主要优点：

1 ) 本发明故障电流限制器对电网的稳态影响小。 在正常运行时， 故障电流器的稳态阻抗很小， 不会增加电力系统无功。

2 )本发明通过组合式快速合闸开关中紧耦合双� �组电抗器自身的 阻抗变化来抑制故障电流的峰值， 然后通过快速合闸开关的闭合来抑 制故障电流的稳态值， 因此， 该故障电流限制器对故障电流响应快， 且结构简单、 可靠性高。

3 )本发明可用于构造大容量的故障电流限制器� � 采用紧耦合双绕 组电抗器单个支路与快速合闸开关串联的方式 降低快速合闸开关的短 路容量， 降低了大型快速合闸开关制作的技术难度和成 本， 更有市场 竞争力。 附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一 步说明。 图 1为组合式快速合闸开关在稳态运行时的电路� �磁路示意图； 图 2为组合式快速合闸开关在短路时的电路和磁� �示意图； 图 3为组合式快速合闸开关的等效电路图；

图 4为二级级联结构组合式快速合闸开关的等效� �路图； 图 5为两组串联结构组合式快速合闸开关的等效� �路图； 图 6为本发明具体实施例 1基于组合式快速合闸开关的故障电流 限制器等效电路图；

图 7为本发明具体实施例 2另一种基于组合式快速合闸开关的故 障电流限制器等效电路图；

图 8为本发明具体实施例 3基于二级级联结构组合式快速合闸开 关的故障电流限制器等效电路图；

图 9为本发明具体实施例 4另一种基于二级级联结构组合式快速 合闸开关的故障电流限制器等效电路图。

图 10为本发明具体实施例 5—种基于两组串联结构组合式快速合 闸开关的故障电流限制器等效电路图。

图 1 1为本发明具体实施例 6另一种基于两组串联结构组合式快速 合闸开关的故障电流限制器等效电路图。 具体实施方式

本发明基于组合式快速合闸开关的故障电流限 制器由常规电抗器 或同名端相同紧耦合双绕组电抗器、 电容器和组合式快速合闸开关构 成。 所述的组合式快速合闸开关由同名端相反紧耦 合双绕组电抗器和 快速合闸开关 K构成。 图 1 所示为组合式快速合闸开关在稳态运行时的电 路和磁路示意 图。 如图 1 所示， 所述的组合式快速合闸开关由同名端相反紧耦 合双 绕组电抗器， 以及快速合闸开关 κ组合而成， 同名端相反紧耦合双绕 组电抗器由第一绕组 Ll、 第二绕组 L2和矩形的空芯、 闭合或半闭合 的铁芯组成。 所述的同名端相反紧耦合双绕组电抗器中， 所述的第一 绕组 L1和第二绕组 L2的匝数相同， 以反并联方式绕制在芯柱上。 同 名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组 L1 先和快速合闸开关 K 串 联， 然后再和所述的第二绕组 L2并联。 在稳态工作时， 快速合闸开关 K处于开断状态， 快速合闸开关的阻抗值为 £ ₂ ， 呈大阻抗。 图 2所示为组合式快速合闸开关在电网系统发生� �路故障时的电 路和磁路示意图。 在发生故障短路时， 快速合闸开关 K闭合， 同名端 相反紧耦合双绕组电抗器第一绕组 L1和第二绕组 L2通过的电流相同， 产生的磁通大小相等， 方向相反。 由于该同名端相反紧耦合双绕组电 抗器产生的磁通主要为漏磁通， 漏感相对很小， 因此呈小阻抗状态。 另外， 所述的第一绕组 L1和第二绕组 L2的短路电流为系统总短路电 流的一半， 因此， 快速合闸开关 K可以选择耐受短路电流更低的快速 合闸开关， 快速合闸开关的可靠性提高， 造价降低。 图 3所示为组合式快速合闸开关的等效电路图。 组合式快速合闸 开关由同名端相反紧耦合双绕组电抗器和快速 合闸开关 K组合而成。 同名端相反紧耦合双绕组电抗器两个绕组 L1和 L2的自感分别为 A和 L ₂ , 互感为 M。 由于双绕组匝数相同， 同名端相反， 因此 A =^， 互感 M与 ^和 £ ₂ 非常接近。 同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组 L1 先和快速合闸开关 K串联， 然后再和同名端相反紧耦合双绕组电抗器 的第二绕组 L2并联。 图 4所示为二级级联结构的组合式快速合闸开关� �等效电路图。 二级级联结构组合式快速合闸开关由第一级同 名端相反紧耦合双绕组 电抗器、 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器和快速 合闸开关组合 而成。 第一级同名端相反紧耦合双绕组电抗器两个绕 组 L1和 L2的自 感分别为 A和 ， 互感为 M， k = L ₂ ; 第二级同名端相反紧耦合双绕组 电抗器的结构与第一级同名端相反紧耦合双绕 组电抗器类似， 第二级 同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组 L1 1和第二绕组 L12的互 感为 ， 自感^ = £ _{12 ;} 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一 绕组 L1 1先和快速合闸开关 K串联， 然后再和第二级同名端相反紧耦 合双绕组电抗器的第二绕组 L12 并联； 第二级同名端相反紧耦合双绕 组电抗器和第一级紧耦合双绕组电抗器的第一 绕组 L1 串联， 然后和第 一级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第二绕 组 L2并联。 图 5所示为两组串联结构的组合式快速合闸开关� �等效电路图。 两组串联结构的组合式快速合闸开关由第一组 同名端相反紧耦合双绕 组电抗器、 第一组快速合闸开关、 第二组同名端相反紧耦合双绕组电 抗器和第二组快速合闸开关组合而成。 第一组同名端相反紧耦合双绕 组电抗器两个绕组 L1和 L2的自感分别为 ^和£ ₂ ， 互感为 M， L _{l =} L ₂ ; 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器的结构 与第一组同名端相反紧 耦合双绕组电抗器类似， 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第 一绕组 L1 1和第二绕组 L12的互感为 M _{1 ;} 自感 = £ _{12 ;} 第一组同名端 相反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组 L1先和快速合闸开关 K1 串联， 然后再和所述的第一组同名端相反紧耦合双绕 组电抗器的第二绕组 L2 并联； 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一 绕组 L1 1 先和快 速合闸开关 K2串联，然后再和第二组同名端相反紧耦合双� ��组电抗器 的第二绕组 L12并联； 两组同名端相反紧耦合双绕组电抗器最后串联 。 图 6所示为实施例 1基于组合式快速合闸开关的故障电流限制器 拓扑电路图。 本发明实施例 1 由常规电抗器 L、 电容器 C和组合式快 速合闸开关构成， 所述的组合式快速合闸开关由同名端相反紧耦 合双 绕组电抗器和快速合闸开关组成。 组合式快速合闸开关中的同名端相 反紧耦合双绕组电抗器两个绕组 L1和 L2的自感分别为 A和 ₂ ， 互感 为 M。 由于双绕组匝数相同， 同名端相反， 因此 Α = ， 互感 Μ与^和 £ ₂ 非常接近。 同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组 L1先和快速 合闸开关串联， 然后再和同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第 二绕组

L2 并联； 电容器 C和组合式快速合闸开关并联后再和常规电抗� � 串 联。 在电网系统正常运行时， 快速合闸开关的电抗值 Ζ = ₂ ， 通过合理 设计可使 '为一非常大的值，这样电流主要从 £和（：组成的串联谐振电 路中流过， 对电网系统影响很小； 在电网系统发生故障短路时， 组合 式快速合闸开关的电抗变为

扁 ' 〜 ，

2

为一非常小的电抗值；故障电流从电容器 C支路转移到组合式快速合闸 开关支路， 故障电流限制器的阻抗增大而抑制短路电流， 快速合闸开 关通过的短路电流较低， 这样可以用短路电流较低的快速合闸开关， 成本更低， 而可靠性可提高。 同名端相反紧耦合双绕组电抗器可采用 空芯、 铁芯或半铁芯结构， 组合式快速合闸开关可采用机械开关 κ、 晶闸管 Τ、可控触发间隙 G和避雷器 MOV几种开关设备中的一组或多 组并联组成。 图 7所示为实施例 2基于组合式快速合闸开关的故障电流限制器 拓扑电路图。 本发明实施例 2 由同名端相同紧耦合双绕组电抗器、 电 容器 C和组合式快速合闸开关构成， 所述的组合式快速合闸开关由同 名端相反紧耦合双绕组电抗器和快速合闸开关 组成， 两组同名端相反 紧耦合双绕组电抗器串联连接。 与实施例 1 相同的是， 组合式快速合 闸开关中的同名端相反紧耦合双绕组电抗器两 个绕组 L1和 L2的自感 分别为 Α和 ^， 互感为 M。 由于双绕组匝数相同， 同名端相反， 因此 h = L ₂ , 互感 M与 A和 £ ₂ 非常接近。 同名端相反紧耦合双绕组电抗器的 第一绕组 L1先和快速合闸开关串联， 然后再和同名端相反紧耦合双绕 组电抗器的第二绕组 L2并联； 与实施例 1不同的是： 所述的同名端相 同紧耦合双绕组电抗器的第一支路 L21 和组合式快速合闸开关串联， 同名端相同紧耦合双绕组电抗器的第二支路 L22 和电容器 C串联。 在 电网系统正常运行时， 组合式快速合闸开关的电抗值 Ζ = £ ₂ ， 通过合理 设计可使 为一非常大的值， 这样电流主要从同名端相同紧耦合双绕 组电抗器的第二支路 和 C组成的串联谐振支路中流过， 对电网系统 影响很小； 在电网系统发生故障短路时， 组合式快速合闸开关的电抗 变为

扁 ' 〜 ，

2

为一非常小的电抗值；故障电流从电容器 C支路转移到组合式快速合闸 开关支路， 限流器的阻抗增大而抑制短路电流， 快速合闸开关通过的 短路电流较低， 这样可以用短路电流较低的快速合闸开关， 成本降低， 而可靠性可提高。 同名端相同紧耦合双绕组电抗器和同名端相反 紧耦 合双绕组电抗器均可采用空芯、 铁芯或半铁芯结构， 组合式快速合闸 开关可采用机械开关 K、 晶闸管 Τ、可控触发间隙 G和避雷器 MOV几 种开关设备中的一组或多组并联组成。 如图 8所示， 本发明实施例 3为基于二级级联结构组合式快速合 闸开关的故障电流限制器。 本发明实施例 3由常规电抗器 L、 电容器 C 和组合式快速合闸开关构成， 所述的组合式快速合闸开关由同名端相 反紧耦合双绕组电抗器和快速合闸开关组成， 两组同名端相反紧耦合 双绕组电抗器采用二级级联结构。 组合式快速合闸开关中， 第一级同 名端相反紧耦合双绕组电抗器两个绕组 L1和 L2的自感分别为 ^和 £ ₂ ， 互感为 M， L _{l =} L ₂ ; 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的结构 与第 一级同名端相反紧耦合双绕组电抗器类似， 第二级同名端相反紧耦合 双绕组电抗器的第一绕组 L1 1 和第二绕组 L12 的互感为 M _{1 ;} 自感

L _n = L _l2 ; 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一 绕组 L1 1 先和 快速合闸开关串联， 然后再和第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗 器 的第二绕组 L12 并联； 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器和第一 级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组 L1 串联， 然后和第一级 同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第二绕组 L2并联。 电容器 C和二级 级联结构的组合式快速合闸开关并联后再和常 规电抗器 串联。在正常 工作时组合式快速合闸开关的电抗值为

^ + + L _l2 L ₂ + M

通过合理设计 A和 ^、 和 的数值， 可使 '为一非常大的值， 这样 电流主要从 和 c组成的串联谐振电路中流过， 对电网系统影响很小； 在电网系统发生故障短路时， 组合式快速合闸开关的电抗变为

扁 ' 〜 ，

2

为一非常小的电抗值；故障电流从电容器 C支路转移到组合式快速合闸 开关支路， 限流器的阻抗增大而抑制短路电流， 快速合闸开关通过的 短路电流可更为降低， 这样可以用短路电流更低的快速合闸开关， 成 本降低， 而可靠性可提高。 第一级同名端相反紧耦合双绕组电抗器和 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器均可采 用空芯、 铁芯或半铁芯 结构， 组合式快速合闸开关可采用机械开关 、 晶闸管 T、 可控触发间 隙 G和避雷器 MOV几种开关设备中的一组或多组并联组成。 需要说 明的是， 本实施例可推广至两级以上组合式快速合闸开 关级联的形式， 这样快速合闸开关所承受的电流更低。 如图 9所示， 本发明实施例 4为另一种基于二级级联结构组合式 快速合闸开关的故障电流限制器。 本发明实施例 4 由同名端相同紧耦 合双绕组电抗器、 电容器 C和组合式快速合闸开关构成， 所述的组合 式快速合闸开关由同名端相反紧耦合双绕组电 抗器和快速合闸开关组 成， 两组同名端相反紧耦合双绕组电抗器采用二级 级联结构。 组合式 快速合闸开关中， 与实施例 3 相同的是： 第一级同名端相反紧耦合双 绕组电抗器两个绕组 L1禾卩 L2的自感分别为 Α和 £ ₂ ，互感为 Μ， A = £ ₂ ； 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的结构 与第一级同名端相反紧 耦合双绕组电抗器类似； 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器的第 一绕组 L11和第二绕组 L12的互感为 M _{1 ;} 自感 = £ _{12 ;} 第二级同名端 相反紧耦合双绕组电抗器的第一绕组 L11 先和快速合闸开关串联， 然 后再和第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器 的第二绕组 L12 并联； 第二级同名端相反紧耦合双绕组电抗器和第一 级同名端相反紧耦合双 绕组电抗器的第一绕组 L1串联， 然后和第一级同名端相反紧耦合双绕 组电抗器的第二绕组 L2并联。 与实施例 3不同的是： 所述的同名端相 同紧耦合双绕组电抗器的一个支路 L21 和二级级联结构的组合式快速 合闸开关串联， 同名端相同紧耦合双绕组电抗器的另一个支路 L22和 电容器 C串联。 在正常工作时组合式快速合闸开关的电抗值

L _{ + M + L _n L ₂ + M

通过合理设计 A和 ^、 和 的数值， 可使 '为一非常大的值， 这样 电流主要从同名端相同紧耦合双绕组电抗器的 第二支路 和 C组成的 串联谐振电路中流过， 对电网系统影响很小； 在电网系统发生故障短 路时， 组合式快速合闸开关的电抗变为

扁 ' 〜 ，

2

为一非常小的电抗值；故障电流从电容器 C支路转移到组合式快速合闸 开关支路， 限流器的阻抗增大而抑制短路电流， 快速合闸开关通过的 短路电流更低， 这样可以用短路电流更低的快速合闸开关， 成本降低， 而可靠性可提高。 同名端相反的一级紧耦合双绕组电抗器和二级 紧耦 合双绕组电抗器， 以及同名端相同的紧耦合双绕组电抗器均可采 用空 芯、 铁芯或半铁芯结构， 组合式快速合闸开关可采用机械开关 K、 晶 闸管 Τ、可控触发间隙 G和避雷器 MOV几种开关设备中的一组或多组 并联组成。 如图 10所示，本发明实施例 5为一种基于两组串联结构组合式快 速合闸开关的故障电流限制器。本发明实施例 5由常规电抗器 L、 电容 器 C和组合式快速合闸开关构成， 所述的组合式快速合闸开关由同名 端相反紧耦合双绕组电抗器和快速合间开关组 成， 两组组合式快速合 闸开关采用串联结构。 与实施例 3 相同的是： 第一组同名端相反紧耦 合双绕组电抗器 1 的两个绕组 L1和 L2的自感分别为 ^和£ ₂ ， 互感为 M , L _{l =} L ₂ ; 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 2的结构与第一组 同名端相反紧耦合双绕组电抗器 1 类似； 第二组同名端相反紧耦合双 绕组电抗器 2 的第一绕组 L1 1 和第二绕组 L12 的互感为 M _{1 ;} 自感

L _n = L _l2 ; 第一组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 1的第一绕组 L1先和 第一快速合闸开关 1 串联， 然后再和第一组同名端相反紧耦合双绕组 电抗器 1的第二绕组 L2并联； 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 2的第一绕组 L1 1先和第二快速合闸开关 2串联，然后再和第二组同名 端相反紧耦合双绕组电抗器的第二绕组 L12并联。 与实施例 3不同的 是： 两组组合式快速合闸开关不采用级联方式、 而采用串联方式， 两 组组合式快速合闸开关串联后和电容器 C并联。 在正常工作时组合式 快速合闸开关的电抗值 Ζ = Α + ， 通过合理设计 4和 ₂ 、 和 的数 值， 可使 '为一非常大的值， 这样电流主要从 £和（：组成的串联谐振支 路中流过， 对电网系统影响很小； 在电网系统发生故障短路时， 组合 式快速合闸开关的电抗变为

_L "—. L「M _n -M _x

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为一非常小的电抗值；故障电流从电容器 C支路转移到组合式快速合闸 开关支路， 限流器的阻抗增大而抑制短路电流， 快速合闸开关通过的 短路电流较低， 这样可以用短路电流较低的快速合闸开关， 成本降低， 而可靠性可提高。 另外， 由于采用两组组合式快速合闸开关串联结构， 每组快速式合闸开关的电压也可降低。 第一组同名端相反紧耦合双绕 组电抗器 1 和第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 2均采用空芯、 铁芯或半铁芯结构， 第一快速合闸开关 1可采用机械开关 Kl、 晶闸管 Tl、 可控触发间隙 G1和避雷器 MOV1几种开关设备中的一组或多组 并联组成， 第二快速合闸开关 2也可采用机械开关 Κ2、 晶闸管 Τ2、 可 控触发间隙 G2和避雷器 MOV2几种开关设备的一组或多组并联组成。 需要说明的是， 本实施例可推广至两组以上组合式快速合闸开 关串联 的形式， 这样每一组组合式快速合闸开关所承受的电压 更低。 如图 1 1所示，本发明实施例 6为另一种基于两组串联结构组合式 快速合闸开关的故障电流限制器。 本发明实例 6 由同名端相同紧耦合 双绕组电抗器、 电容器 C和组合式快速合闸开关构成， 所述的组合式 快速合闸开关由同名端相反紧耦合双绕组电抗 器和快速合闸开关组 成， 两组组合式快速合闸开关采用串联结构。 组合式快速合闸开关中， 与实施例 5相同的是： 第一组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 1 的两 个绕组 L1和 L2的自感分别为 Α和 £ ₂ ， 互感为 M， L _{l =} L ₂ ; 第二组同 名端相反紧耦合双绕组电抗器 2 的结构与第一组同名端相反紧耦合双 绕组电抗器 1 类似； 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 2的第一 绕组 Ll l和第二绕组 L12的互感为 M _{1 ;} 自感^ = £ _{12 ;} 第一组同名端相 反紧耦合双绕组电抗器 1的第一绕组 L1先和第一快速合闸开关 1串联， 然后再和第一组同名端相反紧耦合双绕组电抗 器 1 的第二绕组 L2 并 联； 第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 2的第一绕组 L1 1 先和和 第二快速合闸开关 2 串联， 然后再和第二组同名端相反紧耦合双绕组 电抗器 2的第二绕组 L12并联。 与实施例 5不同的是： 所述的同名端 相同紧耦合双绕组电抗器的一个支路 L21 和串联结构的两组组合式快 速合闸开关串联， 同名端相同紧耦合双绕组电抗器的另一个支路 L22 和电容器 C串联。 在正常工作时两组组合式快速合闸开关的电抗 值

L' = L _{l +} L _n , 通过合理设计 ^和£ ₂ 、 和 £ ₂₂ 的数值， 可使 为一非常大 的值， 这样电流主要从同名端相同紧耦合双绕组电抗 器的第二支路 和 C组成的串联谐振电路中流过， 对电网系统影响很小； 在电网系统发 生故障短路时， 两组组合式快速合闸开关的电抗变为

_L "—. L「M _| L^ -M,

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为一非常小的电抗值；故障电流从电容器 C支路转移到组合式快速合闸 开关支路， 限流器的阻抗增大而抑制短路电流， 快速合闸开关通过的 短路电流较低， 这样可以用短路电流较低的快速合闸开关， 成本降低， 而可靠性可提高。 另外， 由于采用两组组合式快速合闸开关串联结构， 每组快速式合闸开关的耐受电压也可降低。 第一组同名端相反紧耦合 双绕组电抗器 1 和第二组同名端相反紧耦合双绕组电抗器 2均采用空 芯、 铁芯或半铁芯结构， 第一快速合闸开关 1可采用机械开关 Kl、 晶 闸管 Tl、 可控触发间隙 G1和避雷器 MOV1几种开关设备中的一组或 多组并联组成，第二快速合闸开关 2也可采用机械开关 Κ2、晶闸管 Τ2、 可控触发间隙 G2和避雷器 MOV2几种开关设备的一组或多组并联组 成。 需要说明的是， 本实施例也可推广至两组以上组合式快速合闸 开 关串联的型式， 这样每一组组合式快速合闸开关所承受的电压 更低。