CN108206512A - 一种超高速开关式故障限流装置 - Google Patents
一种超高速开关式故障限流装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108206512A CN108206512A CN201711499569.7A CN201711499569A CN108206512A CN 108206512 A CN108206512 A CN 108206512A CN 201711499569 A CN201711499569 A CN 201711499569A CN 108206512 A CN108206512 A CN 108206512A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- ultrahigh speed
- magnet controlled
- switching regulator
- fault current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
- H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/026—Current limitation using PTC resistors, i.e. resistors with a large positive temperature coefficient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种超高速开关式故障限流装置，包括主控制器、限流电抗器、磁控式超高速开关、电流互感器、绝缘机柜、进/出线端子；主控制器控制磁控式开关开断；所述限流电抗器与磁控式超高速开关并联，组成混合开关，再与进/出线端子串联；电流互感器检测线路电流；主控制器安装在绝缘机柜上部空间；进/出线端子采用陶瓷式绝缘保护套管；正常运行时，限流装置对外呈零阻抗，磁控式超高速开关处于闭合状态；在电流互感器检测到故障电流时，主控制器下发控制信号断开超高速开关，限流电抗器投运；当电流互感器检测到电流第一个大半波过零时分开超高速闭合，限流电抗器退出运行。
Description
技术领域
本发明涉及高压电气设备领域，特别是涉及一种超高速开关式故障限流装置。
背景技术
牵引供电系统一旦发生短路故障，将产生巨大的短路电流，对变压器牵引等馈电设备以及绝缘子等馈电线路上的一次设备动态热稳定产生冲击，严重威胁设备的安全可靠运行。故障限流器因其动作稳定性好、对系统影响低的特点，在一定程度上减轻断路器等各种电气设备的负担，提高其工作可靠性和使用寿命，进而提升牵引供电系统的安全稳定性，是牵引供电系统故障限流的理想设备。
近年来，电力系统中针对故障限流器的研究受到很大关注，出现了众多不同原理的短路故障限流器，包括基于电力电子器件的串联谐振型故障限流器、桥路型故障限流器和固态限流器，基于超导材料的超导故障限流器，以及基于机械开关的节能型故障限流器等。基于电力电子器件的串联谐振型故障限流器和固态限流器是目前电网限流技术发展的一个主要方向，但此类限流器对电容器的旁路均通过控制晶闸管等电力电子器件实现，因此对此类器件的可靠性要求较高，一旦晶闸管器件失效，将直接影响限流效果。
超导型故障限流器因受超导材料性能、价格的限制，存在造价高、功耗高、体积大和不具有大规模推广应用等不足。基于快速机械开关的故障限流器虽然结构简单、成本低廉，但则存在带电弧操作的问题，安全可靠性相对较低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种超高速开关式故障限流装置，能够克服或避免上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超高速开关式故障限流装置，包括：
主控制器、限流电抗器、磁控式超高速开关、电流互感器、绝缘机柜、进/出线端子；
所述主控制器负责控制所述的磁控式超高速开关的开断且安装在所述的绝缘机柜上部单独空间，所述限流电抗器与所述的磁控式超高速开关并联，所述的电流互感器负责检测线路电流大小，所述的限流电抗器、所述的磁控式超高速开关、所述的电流互感器安装在所述的绝缘机柜下部单独空间；进出线端子位于绝缘机柜下部空间两侧。
进一步地，所述主控制器为以FPGA为控制器的控制单元，能够实时控制检测所述电流互感器检测的电流信号幅值、相位信息，控制所述磁控式超高速开关的开断。
进一步地，所述限流电抗器可以采用热敏电阻与大功率电抗元件串联替代。
进一步地，所述磁控式超高速开关包括电磁磁控式斥力机构和真空灭弧室，不能用大功率电力电子开关代替。
进一步地，所述电流互感器为Rogowski线圈式电流传感器；
进一步地，所述绝缘机柜绝缘防护等级为F级，机柜内部分为上、下两个独立空间。
进一步地，所述进/出线端子共两只，分别安装于所述绝缘机柜绝下部两侧。
本发明所提出的一种超高速开关式故障限流装置，适用于高压电力系统，尤其适用于故障电流次数频繁的牵引供电系统。在线路无过电流正常运行时，限流装置对外呈零阻抗，磁控式超高速开关处于闭合状态；在电流互感器检测到线路故障电流时，主控制器下发控制信号断开超高速开关，限流电抗器投运，实现故障电流的快速限制；当电流互感器检测到电流第一个大半波过零时分开超高速闭合，限流电抗器退出运行，不干扰系统正常运行。
本发明的有益效果是：一种超高速开关式故障限流装置，能够快速抑制牵引供电系统短路故障电流，减轻断路器等各种电气设备的负担，提高其工作可靠性和使用寿命，进而提升牵引供电系统的安全稳定性。
附图说明
图1是本发明一种超高速开关式故障限流装置一较佳实施例的平面结构示意图；
图2是一种超高速开关式故障限流装置所示的电路原理图；
附图中各部件的标记如下：
101-主控制器； 102-电流互感器
103-限流电抗器 104-超高速开关
105-绝缘机柜 106-进线端子
107-出现端子
201-主控制器 202-电流互感器
203-限流电抗器 204-超高速开关
205-绝缘机柜 206-进线端子
207-出线端子
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
图1为本发明一种超高速开关式故障限流装置，如图1所示，本实施例包括：主控制器101、电流互感器102、限流电抗器103、超高速开关104、绝缘机柜105、进线端子106、出线端子107；
所述限流电抗器103与所述超高速开关104并联，所述进线端子106、所述出线端子107分串联在并联的所述限流电抗器103与所述超高速开关104的两侧，所述电流互感器102串联在并联的所述限流电抗器103与所述超高速开关104的一侧。
进一步地，所述主控制器101为以FPGA为控制器的控制单元。
进一步地，所述超高速开关104为磁控式开关，包括电磁磁控式斥力机构和真空灭弧室。
进一步地，所述进线端子106和出线端子107为陶瓷式或复合材料型出线套管。
具体来说，本实施例中的主控制器FPGA内置模数转换器速率为1Msps、电流互感器为检测电流范围为10A～100kA/0～5V互感器、磁控式超高速开关为27.5kV/15kA磁控式真空电磁开关、限流电抗器为35kV/15kA/3.3mH电抗器、进/出线端子为30kV陶瓷式绝缘套管；本实施例可实现电压等级55kV，故障电流抑制率不小于50％的故障限流器。
图2为本发明一种超高速开关式故障限流装置的电路原理图，如图2所示，本实施例中，主控制器FPGA内置模数转换器速率为1Msps、电流互感器为检测电流范围为10A～100kA/0～5V互感器、磁控式超高速开关为27.5kV/15kA磁控式真空电磁开关、限流电抗器为35kV/15kA/3.3mH电抗器、进/出线端子为30kV陶瓷式绝缘套管；本实施例可实现电压等级55kV，故障电流抑制率不小于50％的故障限流器。
本发明的一种超高速开关式故障限流装置的具体工作流程为：
在线路无过电流正常运行时，限流装置对外呈零阻抗，磁控式超高速开关处于闭合状态；
在电流互感器检测到线路故障电流时，主控制器下发控制信号断开超高速开关，限流电抗器投运，实现故障电流的快速限制；
当电流互感器检测到电流第一个大半波过零时分开超高速闭合，限流电抗器退出运行，不干扰系统正常运行。
本发明基于磁控式超高速开关型故障限流器，一方面正常运行时由磁控式超高速开关承担线路电路，运行阻抗及损耗极小，另一方面在检测到故障电流时可利用磁控式超高速开关快速断开将故障电流转移到限流电抗器回路，实现故障电流的快速限制，提升了系统短路容量，限流方式简单易行，安全可靠。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种超高速开关式故障限流装置，其特征在于，包括：
主控制器、限流电抗器、磁控式超高速开关、电流互感器、绝缘机柜、进/出线端子；
所述主控制器负责控制所述的磁控式超高速开关的开断且安装在所述的绝缘机柜上部单独空间，所述限流电抗器与所述的磁控式超高速开关并联，所述的电流互感器负责检测线路电流大小，所述的限流电抗器、所述的磁控式超高速开关、所述的电流互感器安装在所述的绝缘机柜下部单独空间；进出线端子位于绝缘机柜下部空间两侧。
2.根据权利要求1所述的一种超高速开关式故障限流装置，其特征在于：所述主控制器为FPGA为控制器的控制单元，能够实时控制检测所述电流互感器检测的电流信号幅值、相位信息，控制所述磁控式超高速开关的开断。
3.根据权利要求1所述的一种超高速开关式故障限流装置，其特征在于：所述限流电抗器可以采用热敏电阻与大功率电抗元件串联替代。
4.根据权利要求1所述的一种超高速开关式故障限流装置，其特征在于：所述磁控式超高速开关包括电磁磁控式斥力机构和真空灭弧室。
5.根据权利要求1所述的一种超高速开关式故障限流装置，其特征在于：所述电流互感器为Rogowski线圈式电流传感器，串联在并联的所述限流电抗器与所述超高速开关的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种超高速开关式故障限流装置，其特征在于：所述绝缘机柜绝缘防护等级为F级，机柜内部分为上、下两个独立空间。
7.根据权利要求1所述的一种超高速开关式故障限流装置，其特征在于，包括：权利要求1所述进/出线端子两只。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711499569.7A CN108206512A (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 一种超高速开关式故障限流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711499569.7A CN108206512A (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 一种超高速开关式故障限流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108206512A true CN108206512A (zh) | 2018-06-26 |
Family
ID=62606169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711499569.7A Pending CN108206512A (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 一种超高速开关式故障限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108206512A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114267559A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-01 | 西安交通大学 | 一种用于超高压系统的快速开关型故障限流装置 |
-
2017
- 2017-12-25 CN CN201711499569.7A patent/CN108206512A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114267559A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-01 | 西安交通大学 | 一种用于超高压系统的快速开关型故障限流装置 |
| CN114267559B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-05-02 | 西安交通大学 | 一种用于超高压系统的快速开关型故障限流装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Barnes et al. | HVDC circuit breakers–A review | |
| US10756537B2 (en) | Short circuit fault current limiter | |
| CN102222893A (zh) | 一种基于载流隔离器的快速故障电流限制器 | |
| Xiang et al. | Arcing time of a DC circuit breaker based on a superconducting current-limiting technology | |
| CN203278210U (zh) | 母线残压保持装置 | |
| CN105449653B (zh) | 一种交流电网中自动限制短路故障电流的装置 | |
| CN106786435A (zh) | 一种短路故障限流装置 | |
| CN108206512A (zh) | 一种超高速开关式故障限流装置 | |
| CN206725723U (zh) | 混合式高压直流断路器快速机械开关动态均压测试系统 | |
| Endo et al. | Development of a superconducting fault current limiter using various high-speed circuit breakers | |
| CN105743069A (zh) | 一种串联谐振零损耗限流装置 | |
| Niu et al. | Structure and performance characteristics of saturated iron-core superconducting fault current limiter | |
| Xiang et al. | SF6 passive resonance DC circuit breaker combined with a superconducting fault current limiter | |
| CN205595772U (zh) | 一种串联谐振零损耗限流装置 | |
| CN107394756A (zh) | 一种基于lc震荡的直流开断系统 | |
| CN201742161U (zh) | 一种有载调容配电变压器 | |
| CN205178490U (zh) | 一种新型桥式固态故障电流限制器 | |
| CN108054741A (zh) | 一种基于多断口高压系统限流装置 | |
| CN202535050U (zh) | 一种配电网中电抗与电阻的组合型接地系统 | |
| WO2012126271A1 (zh) | 电气化铁路牵引变电所无功补偿装置 | |
| Guan et al. | Study on Short-circuit current interruption characteristics of Double-break fast vacuum circuit breaker within the minimum arcing time | |
| CN102005750B (zh) | 一种具有自保护功能的复合型超导故障限流装置 | |
| Wang et al. | Summary of superconducting fault current limiter technology | |
| CN201623491U (zh) | 一种高压永磁性过零投切的滤波补偿节能装置 | |
| CN205377306U (zh) | 配网电能质量综合补偿器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180626 |