CN1038084C - 用于在输电线上限制短路电流的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

为了在一条高压线(3)上出现短路的情况下通过移相器(8)使运行状况优于现有技术，规定在故障情况下把移相器(8)作为限流器使用。为此，根据故障电流产生一个故障信号，该故障信号使移相器(8)的辅助调压变压器(7)上的反向电压有所提高。

Description

用于在输电线上限制短路电流的方法和设备
本发明涉及在输电线上限制短路电流的方法和设备。
为了在短路时保护输电线，已公知的是，在输电线的端部设置保护装置，如远距离保护器或过电流保护器。如果出现短路，则有故障的输电线通过设在其端部的断路器被断路。能量传输随之完全中断。这特别是对相互连接的电网而言不是很理想。
为了使电网相互交连，公开了一种设有变压器组的调整设备(Elektrizitaetswirtschaft Jg.86(1987)，第4期，第123至128页)。该变压器组包括一个接到输电线中的辅助调压变压器。为了在输电线上产生一个纵向电压或横向电压，该辅助调压变压器被一个激励变压器供电。这种辅助调压变压器的任务在于补偿电网之间的相移，其中，待传输的功率可能受到影响。因此，该辅助调压变压器又被称为移相器。在这种调整设备中，在发生短路的情况下，有很大一部分短路电流流过该辅助调压变压器。这是人们所不希望的。
在设置具有一个用于控制辅助调压变压器的半导体变换器的调整设备的情况下，电网短路电流的最大值是半导体整流管规格设计的关键参数，电网短路电流只受选择的辅助调压变压器的短路电压的影响。辅助调压变压器的短路电压选得越小，对负荷通量的控制则越有效。IEEE SPEKTRUM，1993年4月，第40至45页公开了一种该类型的具有半导体的调整设备。
本发明的目的在于提供一种用于在输电线上限制短路电流的方法和设备，其中，在避免上述缺点的情况下能使电网的运作得到改善。
在方法方面，本发明的目的是这样来实现的，提供一种用于在输电线上限制短路电流的方法，一个用于产生纵向电压、横向电压或斜向电压的辅助调压变压器接到输电线中并监控输电线是否短路，其中，在出现短路时，至少是为了限制电流，一个故障信号被发送给辅助调压变压器的控制装置以产生反向电压，特别是一个纵向、横向或斜向电压。
在设备方面，本发明的目的是这样来实现的，提供一种设置在输电线上的用以产生纵向、横向或斜向电压的、由变换器控制的辅助调压变压器，并设有用以检测输电线上的短路的装置，在识别出短路后，该装置把一个故障信号发送给辅助调压变压器的控制装置，其中，辅助调压变压器在输电线上产生的电压提高的情况下用作限流器。
虽然对输电线的保护和对辅助调压变压器的保护，在防止事故方面存在类似的要求，但以往总是分别处理这两个问题。
本发明基于如下的认识，即具有变压器组的、由变换器控制的移相器具有很相宜的时间特性，开发出了一种全新的控制形式，这种控制形式使移相器用作供电电网之间的短路电流限制器成为可能。据此，设备本身和供电电网的其它部分在面临短路电流的作用时均得到保护。由于辅助调压变压器按此情况起的是断路器的作用，所以根据情况也减少了辅助调压变压器上的高压技术线路费用。毋须再为辅助调压变压器另设断路器，用断路开关就足够了。供电电网的功率适度的连接则经过辅助调压变压器上的变换器的控制装置来进行。
其中特别优越之处在于，可更大限度地利用大功率半导体，特别是可控硅或GTO可控硅，因为短路电流的幅值在变换器级间耦合电路中可被限制在一个铰低的值上。在一个相应匹配的级间耦合电路电压下，又可减少参与工作的可控硅的数量。
此外，本技术方案还向对输电的集成保护技术迈进了一步，在集成保护技术中，通过各个部分的耦合来实现最佳保护。本发明还可有利地用在未来的、采用超导的配电网中。按照现有技术，只按可控的“微量”原理能完成这种应用。
在从属权利要求中给出了其它的、优选的实施形式。
下面借助一个在附图中所示的实施例详细说明本发明和本发明的其它细节。附图所示为：
图1为一个设有移相器的电网设备，
图2为一个附属的电压矢量图。
在图1中可看到两个供电电网A和B，这两个供电电网经过一个电导线3，特别是一个高压线相互连接。标号5表示所属的导线电感。一个用作移相器8的功率部件的辅助调压变压器7串联在导线3中。该辅助调压变压器7被一个具有配属的激励变压器11的变换器9(有级间耦合电路)控制。变换器9为级间耦合电路变换器结构，具有半导体元件，特别是具有大功率半导体元件，如GTO可控硅。
如果在导线3上的C处发生短路，则有不小的一部分短路电流由电网B经过辅助调压变压器7流入短路处。在某些情况下，对设在导线3端部的电网保护器12a、12b的可靠的触发得不到保证。辅助调压变压器7必须引导短路电流通过。
变换器9附设有一个与其电联接的故障探测装置13，该故障探测装置13经过适宜的测量传感器15a、15b确定短路的位置和/或方向并把一个相应的故障信号或者故障指令发送给变换器9的一个图中没详细示出的控制装置。根据情况，可把方向在故障信号中编码。故障探测装置13也可以是变换器9的部件。变换器9然后立刻以辅助调压变压器7处的下一个过零电压触发对电能的限制(或闭锁)，据此，由电网B向短路处的功率输送马上被中断。根据情况，也可由导线上已存在的保护器，如由已存在的电网保护器12a、12b提供关于短路的故障位置和/或方向的信息。在该情况下可放弃故障探测装置13。例如用远距离保护器或过电流保护器作为电网保护器12a、12b。
图2示出了在电网A中发生短路情况下的一个单极的电压矢量图。电压UA相对于电压UB被短路掉。通过移相器8，附加电压UZ经过辅助调压变压器7被馈入。
在移相器8作为短路电流限制器工作时，对移相器8，特别是对其变换器9的直接优点在于，在短路电流幅值被限制到例如2×In的条件下，可提高功率半导体元件的利用率，该元件例如在级间耦合电路中的短路冲击电流的幅值为25kA的情况下，是为固定的持续电流IN＝1kA而设置的。其中，可允许持续电流IN例如等于3kA。据此，得出如下结果，即基于功率半导体的串联结构，以一个相应匹配的级间耦合电路电压可把以往所需的可控硅的数量减少到1/3。
如果已存在一个用于高压线的移相器，则为了实现图中所示的设备只需要检测短路位置和/或短路电流，并要求移相器的变换器处一个相应的控制配合。如果移相器设有一个计算机，则可通过控制软件的简单配合来完成这一要求。

Claims (7)

1、一种在输电线(3)上限制短路电流的方法，其中，一个变压器以其绕组之一接入该输电线，以该绕组使输电线上的电流受到限制，并且以一个控制装置(9)使在变压器上对短路电流的限制被激活，其特征在于，
在一条高压线(3)结构的输电线上出现短路的情况下，为了激活对短路电流的限制，故障信号被保护器(12a、12b、13)发送给控制装置(9)，
并且变压器是一个移相器(8)的辅助调压变压器，其中，控制装置(9)向辅助调压变压器(7)输送由激励变压器(11)提供的能量，并且其中，为了限制短路电流，以一个纵向、横向或斜向电压在高压线(3)上的辅助调压变压器(7)上产生一个反向电压。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，短路的故障方向和/或故障位置被保护器(12a、12b、13)检测并被编码在故障信号中，其中，根据故障方向产生一个适当的反向电压。
3、一移相器的辅助调压变压器(7)的应用，其中辅助调压变压器用于斜向、纵向或横向调整、作为限流器接入高压线(3)，其特征在于，高压线(3)被一个保护器(12a、12b、13)监测是否有短路并且在识别出短路电流的情况下产生一个故障信号，该信号被输往辅助调压变压器(7)的控制装置(9)，用于在辅助调压变压器(7)上生成一个反向电压以限制电流。
4、用于在输电线上限制短路电流的设备，其中一个变压器以其绕组之一接入该输电线，以该绕组限制输电线上的电流，其中，设有一个控制装置(9)用以激活对短路电流的限制，其特征在于，
变压器是移相器(8)的一个由控制装置控制的辅助调压变压器(7)，该辅助调压变压器具有用以斜向、横向或纵向调整输电线上的能量的激励变压器(11)，
输电线是一条高压线(3)，
设有用于检测高压线(3)上的短路的保护器(12a、12b、13)，
其中，在检测出短路的情况下，保护器(12a、12b、13)把一个故障信号发给辅助调压变压器(7)的控制装置(9)，并且为了限制短路电流，以一个纵向、横向或斜向电压，在高压线(3)上的辅助调压变压器(7)上产生一个反向电压。
5、按照权利要求4所述的设备，其特征在于，保护器(12a、12b)为一个远距离保护器或一个过电流保护器。
6、按照权利要求4或5所述的设备，其特征在于，移相器(8)具有一个用于向辅助调压变压器(7)馈电的控制装置(9)并且控制装置(9)为一变换器。
7、按照权利要求6所述的设备，其特征在于，变换器(9)为具有级间耦合电路的半导体变换器结构。
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