CN105281286A - 限流型开断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种限流型开断装置，包括电抗器、第一开断装置和第二开断装置，电抗器包括第一电感组件和第二电感组件，第一电感组件与第一开断装置串联构成第一支路，第二电感组件与第二开断装置串联构成第二支路，第一电感组件和第二电感组件的另一端并接后连接外部电路，第一开断装置与第二开断装置的另一端并接后连接外部电路；在短路故障工况下，第一开断装置在第一支路的电流达到第一开断装置的开断容量后断开，第一支路的电流流向第二支路使第二支路的电流升高，第二开断装置在第二支路的电流达到第二开断装置的开断容量后断开。因此，从整体提高了开断容量，且能减小故障电流的持续时间，提高了开断效率。

Description

限流型开断装置

技术领域

本发明涉及电路保护技术领域，特别是涉及一种限流型开断装置。

背景技术

电力系统发生短路电流时，容易引起相关电流回路中的电子器件的损坏，因此，通常需要在电流回路中加入开断装置，当电流回路中电流过大时自动断开电路，保护电子器件不受损坏。

传统的在电流回路中使用的开断装置为单体断路器。然而，随着电力系统的不断发展，电力系统故障引起的短路电流水平急剧增加，传统的单体断路器的开断容量不能满足对产生较大短路电流的电路保护。而且，由于材料、加工工艺等方面的诸多限制，提高现有单体断路器的开断容量具有极高的技术难度。因此，现有的开断装置的开断效率不高。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种开断效率较高的限流型开断装置。

一种限流型开断装置，包括电抗器、第一开断装置和第二开断装置，所述电抗器包括第一电感组件和第二电感组件，所述第一电感组件与所述第一开断装置串联构成第一支路，所述第二电感组件与所述第二开断装置串联构成第二支路，所述第一电感组件和所述第二电感组件的另一端并接后连接外部电路，所述第一开断装置与所述第二开断装置的另一端并接后连接所述外部电路；

在短路故障工况下，所述第一开断装置在所述第一支路的电流达到所述第一开断装置的开断容量后断开，所述第一支路的电流流向所述第二支路使所述第二支路的电流升高，所述第二开断装置在所述第二支路的电流达到所述第二开断装置的开断容量后断开。

上述限流型开断装置，正常工况下，第一支路的电流与第二支路的电流之和等于外部电路的总电流，此时限流型开断装置为两臂通流的工况。当外部电路出现短路，第一支路先达到第一开断装置的开断容量使第一开断装置先断开，第一支路断开，外部电路的电流全部流向第二支路。当第二支路的电流增达到第二开断装置的开断容量时，第二开断装置断开，此时第二支路断开，即整个限流开断装置对外表现为断开状态，限制故障电流通过从而保护其他设备不受损坏。通过设置第一开断装置和第二开断装置先后断开，从整体提高了限流型开断装置的开断容量，同时，该限流型开断装置能有效减小大的故障电流的持续时间，因此，提高了限流型开断装置的开断效率。当限流型开断装置应用于电力系统时，可以降低故障电流对电力系统的影响，有效提高了电网运行的安全性和可靠性。

附图说明

图1为一实施例中本发明限流型开断装置的结构图；

图2为一实施例中本发明限流型开断装置的电路图；

图3为一实施例中第一断路器的内部电路图。

具体实施方式

参考图1，本发明一实施例中的限流型开断装置，包括电抗器110、第一开断装置130和第二开断装置150，电抗器110包括第一电感组件111和第二电感组件112，第一电感组件111与第一开断装置130串联构成第一支路A，第二电感组件112与第二开断装置150串联构成第二支路B，第一电感组件111和第二电感组件112的另一端并接后连接外部电路C，第一开断装置130与第二开断装置150的另一端并接后连接外部电路C。

在短路故障工况下，第一开断装置130在第一支路A的电流达到第一开断装置130的开断容量后断开，第一支路A的电流流向第二支路B使第二支路B的电流升高，第二开断装置150在第二支路B的电流达到第二开断装置150的开断容量后断开。

正常工况下，外部电路C的总电流分配到第一支路A和第二支路B，第一支路A的电流与第二支路B的电流之和等于外部电路C的总电流，此时限流型开断装置为两臂通流的工况。当外部电路C出现短路，即表现为短路故障工况时，当第一支路A先达到第一开断装置130的开断容量使第一开断装置130先断开，第一支路A断开，外部电路C的电流全部流向第二支路B，此时限流型开断装置为单臂限流的工况。当第二支路B的电流增加达到第二开断装置150的开断容量时，第二开断装置150断开，此时第二支路B断开，即整个限流开断装置对外表现为断开状态，限制故障电流通过从而保护其他设备不受损坏。通过设置第一开断装置110和第二开断装置130先后断开，从整体提高了限流型开断装置的开断容量，同时，该限流型开断装置能有效减小大的故障电流的持续时间，因此，提高了限流型开断装置的开断效率。当限流型开断装置应用于电力系统时，可以降低故障电流对电力系统的影响，有效提高了电网运行的安全性和可靠性。

在其中一实施例中，电抗器110为高耦合电抗器。在正常工况下，由于高耦合电抗器具有较高的耦合度，在两臂通流时高耦合电抗器对外的漏电抗很小，因此对整个电路系统的影响可忽略不计，提高正常工况下的流通的电流数据的准确性。

参考图2，在其中一个实施例中，第一电感组件111包括第一电感线圈G1，第二电感组件112包括第二电感线圈G2，第一电感线圈G1一端连接外部电路C，另一端连接第一开断装置130。第二电感线圈G2一端连接外部电路C，另一端连接第二开断装置150。即，第一电感线圈G1和第二电感线圈G2并联构成电抗器110，本实施例中第一电感线圈G1与第二电感线圈G2的绕向相反。

具体地，本实施例中，第一电感线圈G1和第二电感线圈G2均采用普通导线绕制而成。因此，在保证电抗器110额定通流能力和短时热稳定性的情况下，采用普通导线制成的第一电感线圈G1和第二电感线圈G2，可以降低成本。

具体地，本实施例中，在短路故障工况下，第一电感线圈G1在第一支路A和第二支路B均通流时，将第一支路A的电流限制在第一开断装置130的开断容量范围内。因此，在短路故障工况下两臂通流时，第一开断装置130能成功地开断第一支路A，限制故障电流的通过。第一电感线圈G1的选择可以以此为原则，保证在两臂通流的工况下，第一电感线圈G1可以将第一支路A的电流限制在第一开断装置130的开断容量范围内即可。

更具体地，本实施例中，在短路故障工况下，第二电感线圈G2在第一支路A断开后，将第二支路B的电流限制在第二开断装置150的开断容量范围内。因此，在短路故障工况下，第一支路A断开后，第二开断装置150能成功开断第二支路B，限制大的故障电流通过且可以有效减小大的故障电流的持续时间，提高限流型开断装置的开断效率。第二电感线圈G2的选择可以以此为原则，保证在短路故障工况下，第一开断装置130断开后，第二电感线圈G2可以将第二支路B的电流限制在第二开断装置150的开断容量范围内。

在其中一实施例中，第一电感线圈G1的电感大于第二电感线圈G2的电感，且第一开断装置130的开断容量小于第二装置150的开断容量。即满足L1>L2，其中L1为第一电感线圈G1的电感，L2为第二电感线圈G2的电感。因此，限流型开断装置在两臂通流的工况下，流过第一支路的电流I1小于流过第二支路B的电流I2。短路故障工况下，流过第一支路A的电流I1先达到第一开断装置130的开断容量，使第一开断装置130先断开，随后电流流向第二支路B使第二支路B的电流升高至第二开断装置150的开断容量，第二开断装置150断开。

在另一实施例中，第一电感线圈G1的电感L1等于第二电感线圈G2的电感L2，且第一开断装置130的开断容量小于第二开断装置的开断容量150。

在另一实施例中，第一电感线圈G1的电感L1小于第二电感线圈G2的电感L2。

第一电感线圈G1的电感L1和第二电感线圈G2的电感L2不同的大小关系，对应第一开断装置110开断容量和第二开断装置130的开断容量的大小关系不同，只要能满足短路故障工况下，流过第一支路A的电流I1先达到第一开断装置110的开断容量，使第一开断装置120先断开，随后电流流向第二支路B使第二支路B的电流升高至第二开断装置150的开断容量，第二开断装置150断开即可。

具体地，本实施例中，第一电感线圈G1的电感L1与第二电感线圈G2的电感L2成倍数关系，即L1＝nL2，其中n大于1。n的数值可以根据具体情况选择，且n满足以下条件：在短路故障工况下，两臂通流时第一开断装置130能成功开断第一支路A的故障电流；在短路故障工况下，第一支路A断开后，第二开断装置150能成功开断第二支路B的故障电流。通过n值的选取，实现控制第一开断装置130和第二开断装置150开断的先后顺序，提高限流型开断装置的开断容量。

在其中一实施例中，参考图2，第一开断装置130为第一断路器CB1，第二开断装置150均为第二断路器CB2。

具体地，本实施例中，第一断路器CB1的型号与第二断路器CB2的型号不同，第一断路器CB1的开断容量与第二断路器CB2的开断容量不同。具体为，本实施例中，第一断路器CB1的开断容量小于第二断路器CB2的开断容量。此时，第一电感线圈G1的电感L1可以大于或等于或小于第二电感线圈G2的电感L2，只要当第一电感线圈G1的电感小于第二电感线圈G2的电感时，设置满足短路故障工况下，第一支路A先达到第一断路器CB1的开断容量即可以。因此，通过设置不同开断容量的第一断路器CB1和第二开断装置CB2，可以提供多种电感线圈的组合方式。

在其中一实施例中，第一断路器CB1和/或第二断路器CB2为多断口真空断路器，具体可以为基于快速斥力机构或快速永磁机构的多断口真空断路器，其开断速度快，可以减小故障电流持续时间，进一步提高开断效率。

本实施例中，参考图3，多断口真空断路器包括串联的多个单断口断路器，具有快速开断能力。具体地，单断口断路器的串联个数和电压等级可以根据整个电路系统的电压及限流工况下的感应电压确定。

可以理解，在其他实施例中，第一断路器CB1也可以采用其他具备快速开断能力的断路器，例如具有快速分闸能力的断路器。

上述限流型开断装置，正常工况下，第一支路A的电流与第二支路B的电流之和等于外部电路C的总电流，此时限流型开断装置为两臂通流的工况。当外部电路C出现短路，第一支路A先达到第一开断装置130的开断容量使第一开断装置130先断开，第一支路A断开，外部电路C的电流全部流向第二支路B。当第二支路B的电流增达到第二开断装置150的开断容量时，第二开断装置150断开，此时第二支路B断开，即整个限流开断装置对外表现为断开状态，限制故障电流通过从而保护其他设备不受损坏。通过第一开断装置130和第二开断装置150并联，对于外部电路C的短路电流较大的情况，第一开断装置130对分流后的第一支路A的电流进行开断处理，随后第二开断装置150工作在单臂限流的工况下进行开断处理，从整体提高了限流型开断装置的开断容量，同时，该限流型开断装置能有效减小大的故障电流的持续时间，因此，提高了限流型开断装置的开断效率。当限流型开断装置应用于电力系统时，可以降低故障电流对电力系统的影响，有效提高了电网运行的安全性和可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种限流型开断装置，其特征在于，包括电抗器、第一开断装置和第二开断装置，所述电抗器包括第一电感组件和第二电感组件，所述第一电感组件与所述第一开断装置串联构成第一支路，所述第二电感组件与所述第二开断装置串联构成第二支路，所述第一电感组件和所述第二电感组件的另一端并接后连接外部电路，所述第一开断装置与所述第二开断装置的另一端并接后连接所述外部电路；

在短路故障工况下，所述第一开断装置在所述第一支路的电流达到所述第一开断装置的开断容量后断开，所述第一支路的电流流向所述第二支路使所述第二支路的电流升高，所述第二开断装置在所述第二支路的电流达到所述第二开断装置的开断容量后断开。

2.根据权利要求1所述的限流型开断装置，其特征在于，所述电抗器为高耦合电抗器。

3.根据权利要求1所述的限流型开断装置，其特征在于，所述第一电感组件包括第一电感线圈，所述第二电感组件包括第二电感线圈，所述第一电感线圈一端连接所述外部电路，另一端连接所述第一开断装置，所述第二电感线圈的一端连接所述外部电路，另一端连接所述第二开断装置。

4.根据权利要求3所述的限流型开断装置，其特征在于，所述第一电感线圈的电感大于所述第二电感线圈的电感，且所述第一开断装置的开断容量小于所述第二开断装置的开断容量。

5.根据权利要求3所述的限流型开断装置，其特征在于，所述第一电感线圈的电感等于所述第二电感线圈的电感，且所述第一开断装置的开断容量小于所述第二开断装置的开断容量。

6.根据权利要求3所述的限流型开断装置，其特征在于，所述第一电感线圈的电感小于所述第二电感线圈的电感。

7.根据权利要求3所述的限流型开断装置，其特征在于，在短路故障工况下，所述第一电感线圈在所述第一支路和所述第二支路均通流时，将所述第一支路的电流限制在所述第一开断装置的开断容量范围内；

在短路故障工况下，所述第二电感线圈在所述第一支路断开后，将所述第二支路的电流限制在所述第二开断装置的开断容量范围内。

8.根据权利要求1所述的限流型开断装置，其特征在于，所述第一开断装置为第一断路器，所述第二开断装置为第二断路器。

9.根据权利要求8所述的限流型开断装置，其特征在于，所述第一断路器和/或所述第二断路器为多断口真空断路器。

10.根据权利要求9所述的限流型开断装置，其特征在于，所述多断口真空断路器包括串联的多个单断口断路器。