随着经济的发展,电力需求日益增长,电力系统的规模逐渐扩大,因此,电网内各种电器设备,面临着更苛刻的要求。限制电力系统短路电流则成为一个亟待解决的问题。但不同类型的限流器,其工作原理是不一致的。
固态限流器是利用电力电子技术开发的一种新型短路限流器,具有动作速度快、允许动作次数多、控制简便等优点。随着电力电子器件技术水平的飞速提高,柔性交流输电系统(FACTS)正日益完善,固态短路限流器作为FACTS组件成员之一,已经开始得到越来越多的关注。
当接通传统的荧光灯照明电源后,荧光灯呈高阻状态,电源经镇流器和灯丝加到启辉器两端,氖泡内的氖气电离,产生辉光放电,放电的热量使双金属片受热变形而接通触点,电路中开始有电流对荧光灯的两个阴极加热,发射出大量电子,灯管内汞蒸气增加,完成对日光灯管灯丝的预热。
同时,由于氖气泡内两电极闭合,辉光放电停止,管内温度降低,双金属片冷却,1-3秒后双金属片自动复位断开。在两极断开的瞬间,电路电流突然中断,在镇流器两端将产生一个很高的持续时间约1ms的感应电压(V=L*di/dt),根据灯的类型不同,这个电压在大概在600V-1500V范围,这个感应电压与电源电压叠加后加在日光灯管两端。在这个高电压作用下,灯丝预热时发射出来的大量电子高速碰撞管内氩气分子,使之迅速电离。氩气电离生热,热量使管内水银产生蒸汽,随后水银蒸汽也被电离并引起弧光放电,发出波长λ=253.7nm的紫外线,灯管内壁的荧光粉在紫外线的激发下,辐射出强烈的可见光,日光灯管进入正常工作状态。
灯管点燃以后,电路中的电流将在镇流器上生较大的电压降,灯管两端的电压迅速下降,从而使得和灯管并联的启辉器因端电压过低而停止工作。这时的镇流器主要起限制灯电流的作用,同时使灯电流与电源电压之间产生55°-65°的相位差,从而维持灯的二次启动,使灯能更稳定的工作。若启辉器没有一次将灯管启动成功,则以上过程会重复进行,直到灯管启动为止。
与氖灯并联有一个几千皮法的纸介电容器,它能消除触点分离时产生的火花,以免烧坏触点。同时还能减轻对附近无线电设备的高频干扰。
通过以上总结,我们可以看出,限流器基本实现了电力系统对短路限流器的要求,可以大幅度限制短路电流,而且反应速度快,不会在电网中激发振荡;自动重合闸时,还可以避免由永久性短路引起大电流冲击对电网的影响,提高系统运行的稳定性。