CN102324720A

CN102324720A - 一种故障电流限制器

Info

Publication number: CN102324720A
Application number: CN201110289641A
Authority: CN
Inventors: 雷作胜; 陈超越; 张利杰; 张琦
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明涉及一种故障电流限制器，包括磁场发生器，绝缘体材质空腔，导电液体和信号处理器；所述磁场发生器围绕在所述绝缘体材质空腔两侧低于所述导电液体初始液面的位置，所述导电液体位于所述绝缘体材质空腔中自由流动，所述信号处理器一端连接工作电路中，一端连接在所述磁场发生器上。当工作电流低于主回路额定电流时磁场发生器处于工作状态，液态金属在电磁力作用下液面升高，工作回路导通。当工作电流高于额定电流时，磁场发生器处于断开状态，电磁场消失，液态金属的液面回到初始位置，工作回路断开，起到断路和限流的作用。本发明具有操作方便，反应时间短，磨损少，装置便于维护等特点。同时本发明的设备体积小，投资费用和维修费用低廉。

Description

一种故障电流限制器

技术领域

本发明涉及一种电气开关设备，特别是一种故障电流限制器，属于电压开关设备中故障电流控制技术领域。

背景技术

电力系统在运行中，相与相或相与地(或中性线)之间发生非正常连接即发生短路。短路时流过的电流远大于额定电流值。短路电流越大对电气设备的破坏越严重，对断路器的性能要求也越高。随着国民经济发展的不断深入以及人民生活水平的不断提高，对电力的需要也在不断攀升，特别是对于配电系统来说，可靠性和安全性的要求越来越高，短路电流对运行中的设备构成了更大的威胁，因而对配电系统电气设备提出了更为苛刻的要求。为了限制故障电流，故障电流限制器开始走入人们的视野。限流器是一种串接在线路中的电气设备，在电网正常运行时表现为一个低阻抗甚至零阻抗，而在电网出现短路故障时又迅速表现为一个高阻抗，电网的短路电流将会因此得到有效的限制。故障电流限制器必须满足下列要求：（1）它必须能限制故障短路电流的第一个峰值；（2）正常运行时对系统没有影响；（3）运行时不造成过电压；（4）故障解除后自动复位；（5）成本较低。

而现在的技术主要有两种，一为电力线路上使用串联感应电抗，即利用感应电抗来限制短路电流。其缺点是设备体积庞大，投资费用和操作费用高；第二种是在电力线路上串联常闭并联旁路开关的限流电阻，故障时打开旁路开关，故障电流即被转移到限流电阻。由于对检测时间和断路器动作时间有要求，所以这种方法存在断路器动作困难、反应时间长等缺点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种故障电流限制器，利用磁场发生器产生电磁场作用在导电液体上，产生电磁力控制液面高度，高液面其电路保持通路，低液面即初始液面使电路断路。利用导电液体恢复初始液面位置进行限流，以此达到通过断流控制电路的目的，反应时间短，磨损少，装置便于维护。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种故障电流限制器，包括磁场发生器，绝缘体材质空腔，导电液体和信号处理器；所述磁场发生器围绕在所述绝缘体材质空腔两侧低于所述导电液体初始液面的位置，所述导电液体位于所述绝缘体材质空腔中自由流动，所述信号处理器一端连接工作电路中，一端连接在所述磁场发生器上。

所述磁场发生器为圆筒形直线感应电机或螺旋绕组感应电机或由永磁材料组成。

所述绝缘体材质空腔形状为“回”字形闭合循环管道或是“U”字形管道。

所述导电液体为汞、锡、镓铟锡等在常温下为液态的导电金属或为各类电解质溶液。

所述信号处理器由整流器、电流比较器组成。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点：

本发明利用导电液体液位的控制来实现可自动恢复的限流和断流，具有操作方便，反应时间短，磨损少，装置便于维护等特点。同时本发明的设备体积小，投资费用和维修费用低廉也是相对于传统设备的一个优势所在。

附图说明

图1为本发明实施例1在初始状态下的导电液体液面示意图。

图2为本发明实施例1在感应电机工作时的导电液体液面示意图。

图3为本发明实施例2在初始状态下的导电液体液面示意图。

图4为本发明实施例2在感应电机工作时的导电液体液面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述，

实施例1

如图1和图2所示，一种故障电流限制器，包括磁场发生器1，绝缘体材质空腔2，导电液体3和信号处理器4；所述磁场发生器1围绕在所述绝缘体材质空腔2两侧低于所述导电液体3初始液面的位置，所述导电液体3位于所述绝缘体材质空腔2中自由流动，所述信号处理器4一端连接工作电路5中，一端连接在所述磁场发生器1上。

在本实施例中，所述磁场发生器1为圆筒形直线感应电机。

在本实施例中，所述绝缘体材质空腔2形状为“回”字形闭合循环管道。

在本实施例中，所述导电液体3为镓铟锡，当镓、铟、锡组分的比例为62.5%、21.5%、16%时，其熔点为10.7℃，在常温下为液态。

初始状态下“回”字形闭合循环管道两边液态金属镓铟锡液面保持一致，为低液面。由于液面低于通路液面，回路保持断开状态。当圆筒形直线感应电机开始工作有电磁场作用在液态金属镓铟锡上，液态金属镓铟锡在电磁力作用下开始上升，形成通路。

所述信号处理器4由整流器、电流比较器组成。所述信号处理器4以工作电路5中的工作电流作为输入信号，输入交流工作电流经由整流器，转变成直流电，在信号处理器4中设定一个临界电流强度，然后输入电流比较器，同基准电流进行比较，得到一个输出信号，控制圆筒形直线感应电机的工作情况。把电路接通后，由信号处理器4接收工作电流信号。当工作电流小于临界电流，即工作电流处于正常状态，非短路状态时，由信号处理器4发出指令让感应电机通电开始工作，产生电磁场作用在液态金属镓铟锡上。由电磁感应产生电磁力驱动液态金属液面上升至预定位置，如图2所示，工作电路5回路处于通路，工作电流能够正常通过限流器。当出现短路的情况，工作电流会在短时间内迅速上升，超过临界电流。当信号处理器4收到这一输入信号之后，令感应电机停止工作，停止产生电磁场。此时由于电磁力的消失，液态金属液面会降至初始位置，如图1所示，工作电路5回到断路的状态，即断开工作电流。当短路情况检修完毕之后，信号处理器4发出指令重新启动感应电机，使液位升高并导通工作回路5，整个回路会回到前述的正常通路状态继续工作。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例与上一个实施例基本相同，所不同之处在于：

在本实施例中，所述磁场发生器1为螺旋绕组感应电机。

在本实施例中，所述绝缘体材质空腔2形状为“U”字形闭合循环管道。

在本实施例中，所述导电液体3为纯汞。

初始状态下“U”字形闭合循环管道两边液态金属汞液面保持一致，为低液面。由于液面低于通路液面，回路保持断开状态。当螺旋绕组感应电机通电开始有电磁场作用在液态金属汞上，液态金属汞在电磁力作用下开始上升，形成通路。

把电路接通后，由信号处理器4接收工作电流信号。当工作电流小于临界电流，即工作电流处于正常状态，非短路状态时，由信号处理器4发出指令让感应电机通电开始工作，产生电磁场作用在液态金属汞上。由电磁感应产生电磁力驱动液态金属液面上升至预定位置，如图4所示，工作电路5回路处于通路，工作电流能够正常通过限流器。当出现短路的情况，工作电流会在短时间内迅速上升，超过临界电流。当信号处理器4收到这一输入信号之后，令感应电机停止工作，停止产生电磁场。此时由于电磁力的消失，液态金属液面会降至初始位置，如图3所示，工作电路5会回到断路的状态，即断开工作电流。当短路情况检修完毕之后，信号处理器4发出指令重新启动感应电机，使液位升高并导通工作回路5，整个回路会回到前述的正常通路状态继续工作。

Claims

1.一种故障电流限制器，其特征在于，包括磁场发生器（1），绝缘体材质空腔（2），导电液体（3）和信号处理器（4）；所述磁场发生器（1）围绕在所述绝缘体材质空腔（2）两侧低于所述导电液体（3）初始液面的位置，所述导电液体（3）位于所述绝缘体材质空腔（2）中自由流动，所述信号处理器（4）一端连接工作电路（5）中，一端连接在所述磁场发生器（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种故障电流限制器，其特征在于，所述磁场发生器（1）为圆筒形直线感应电机或螺旋绕组感应电机或由永磁材料组成。

3.根据权利要求1所述的一种故障电流限制器，其特征在于，所述绝缘体材质空腔（2）形状为“回”字形闭合循环管道或是“U”字形管道。

4.根据权利要求1所述的一种故障电流限制器，其特征在于，所述导电液体（3）为汞、锡、镓铟锡等在常温下为液态的导电金属或为各类电解质溶液。