一种基于组合式快速合闸开关的故障电流限制器

摘要

一种基于组合式快速合闸开关的故障电流限制器，采用组合式快速合闸开关与电容器C先并联之后，再与常规电抗器L串联；所述的组合式快速合闸开关由同名端相反的紧耦合双绕组电抗器和快速合闸开关组合而成，所述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，然后和第二绕组L2并联，所述的快速合闸开关由机械开关K、晶闸管T、可控触发间隙G和避雷器MOV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紧耦合双绕组电抗器第一绕组L1的合闸。在第一绕组L导通后，紧耦合双绕组电抗器的第一绕组L1和第二绕组L2产生的电抗互相抵消而使电抗减小。

说明书

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 组的合闸。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绕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

图1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；

图2为组合式快速合闸开关在短路时的电路和磁路示意图；

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电路图；

图5为两组串联结构组合式快速合闸开关的等效电路图；

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。

图11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

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

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K组合而成， 同名端相反紧耦合双绕组电抗器由第一绕组L1、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L₂，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短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L₁和L₂，互感为M。由于双绕组匝数相同，同名端相反，因此L₁＝L₂， 互感M与L₁和L₂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的等效电路图。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L₁和L₂，互感为M，L₁＝L₂；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M₁，自感L₁₁＝L₁₂；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的等效电路图。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L₁和L₂，互感为M，L₁＝L₂；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L11和第二绕组L12的互感为M₁，自感L₁₁＝L₁₂；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L11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 双绕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L₁和L₂，互感为M。由于双绕组匝 数相同，同名端相反，因此L₁＝L₂，互感M与L₁和L₂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器L串联。在电网 系统正常运行时，快速合闸开关的电抗值L′＝L₂，通过合理设计可使L′为一非常大的值，这 样电流主要从L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K、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。

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L₁和L₂，互感为M。由于双绕组匝数 相同，同名端相反，因此L₁＝L₂，互感M与L₁和L₂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L′＝L₂，通过合理设计可使 L′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L₂₂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。

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L₁和L₂，互感为M，L₁＝L₂；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M₁，自感L₁₁＝L₁₂；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。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L串联。在正常工作时组合式快速合闸开关的电抗值 通过合理设计L₁和L₂、L₁₂和L₂₂的数值，可使L′为一非常 大的值，这样电流主要从L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 K、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和L2的自感分别为L₁和L₂，互感为M，L₁＝L₂；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M₁，自感L₁₁＝L₁₂；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通过合理 设计L₁和L₂、L₁₂和L₂₂的数值，可使L′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L₂₂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。

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闸开关组成，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L₁和L₂，互感为M，L₁＝L₂；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L11和第二绕组L12的互感为M₁，自感L₁₁＝L₁₂；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L11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L′＝L₁+L₁₁，通过合理设计L₁和L₂、L₁₂和L₂₂的数值， 可使L′为一非常大的值，这样电流主要从L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 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K1、晶闸管T1、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K2、晶闸 管T2、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11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L₁和L₂，互感 为M，L₁＝L₂；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L11和第二绕 组L12的互感为M₁，自感L₁₁＝L₁₂；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L11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′＝L₁+L₁₁，通过合理设计L₁和L₂、 L₁₂和L₂₂的数值，可使L′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L₂₂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K1、晶闸管T1、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K2、晶闸管T2、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。