CN110086157A - 一种牵引供电系统故障快速可靠限流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种牵引供电系统故障快速可靠限流装置，该装置由主开关与备用开关组成，包括主控单元、电磁式超高速开关、限流电抗器、绝缘机柜、电流互感器、开关控制单元、避雷单元、进出线端子、备用固态开关等设备构成。其中主控单元控制电磁式超高速机械开关与备用开关的反并联晶闸管动作，当线路正常运行时，电磁式超高速机械开关与固态开关均为断开状态，限流电感与电容构成串联谐振，限流装置对外呈零阻抗；当线路发生过电流或短路故障时，开关控制单元自动检测到流经线路电流超过所设阈值，在短路电流在第一个大半波过零点时快速闭合电磁式超高速机械开关，主开关处电感与电容构成并联谐振，限流装置呈高阻抗，从而抑制短路电流。
Description
技术领域
本发明涉及用于牵引供电系统领域，尤其是涉及一种牵引供电系统故障快速可靠限流装置。该限流装置适用于牵引供电系统或其他高电压大电流情况下发生过电流或短路故障时的可靠快速限流处理。
背景技术
随着国民生活水平及科技的快速发展，以高电压大容量为特点的牵引供电系统获得了进一步发展，该系统对短路电流水平要求也在不断提高，在者牵引变电站接线出口处发生短路类型的故障时，其最大短路电流可超过100kA，而现在国内普遍使用的真空断路器开断电流仅为63kA以下，已远远低于断路器的断路能力，存在着严重的安全隐患。
如果短路电流没有被迅速限制，将对变压器等线路上的所有一次电力设备造成电动力与过热冲击，严重时会造成电力设备在短路电流第一个大半波时损坏。因此，作为牵引供电系统中减小短路电流的有效措施，牵引供电系统故障快速可靠限流装置的研制十分有必要，是发展日益成熟的牵引供电系统中的重要设备。
从故障限流装置的发展历程来看，其各种限流装置的原理基本相同，都是在牵引供电系统正常运行时，限流装置呈低阻抗，当线路发生短路故障时快速将限流电抗投入电路，从而抑制短路电流的快速增长，减轻一次系统设备的负担。现在国内外主流的故障限流装置可大致分为：基于低温或常温超导材料的故障限流装置，基于电力电子器件的电力电子限流装置与基于串联谐振原理的机械型故障限流器，以及电磁开关型故障限流器。
限流装置虽然有许多不同种类，但对其主要功能要求相同：运作时不会导致牵引供电系统过电压、过电流或电压振荡等不正常运行状态；具有自动检测故障后自动可靠地触发和故障排除后自动恢复初始状态的功能；开关动作迅速，能够快速抑制短路电流等。低温或常温超导型限流装置由于其造价昂贵及技术发展不成熟，目前并未大规模推广与应用；电力电子限流装置和机械型限流装置是目前发展的主要热点，但电力电子限流装置的电子电子开关的耐压性较低，且工作效率较低，机械型故障限流装置存在着成本高和控制单元的运行维护问题，而电磁开关型故障限流装置也具有短路电流反应时间过长等问题。
发明内容
鉴于上述内容，本发明旨在提出一种牵引供电系统故障快速可靠限流装置，能够解决或避免上述问题。
为实现上述目的，本次发明技术方案如下：
提供一种快速可靠限流装置，包括：限流电抗器L1、限流电抗器L2、限流电抗器L3、电磁式超高速机械开关、开关控制单元、电容器C1、电容器C2、反并联晶闸管G、避雷器、绝缘机柜、电流互感器。
所述主控单元采用现场可编程门阵列为主要控制单元，能够实时获取电流互感器收到的线路中的电流电气信息，并加以判断与处理，及时在发生短路故障时断开电磁式超高速机械开关。
进一步地，电磁式超高速机械开关的开关触发部分主要由储能单元和储能释放单元组成，可以实现超高速开断机械开关。
进一步的，故障限流装置中的避雷器可以实现雷击过压保护的功能，保证限流装置与后备开关运行的稳定性。
本发明所提出的一种快速可靠限流装置，适用于牵引供电系统与其他高电压大容量的情况中。正常运行时，高速开关处于关断状态，限流电抗器L1与电容器C1形成串联谐振，限流电抗器表现为低阻抗；当电路发生过电流或短路故障时，主控单元通过电流互感器判别电路发生故障，并产生控制信号使电磁式超高速机械开关迅速闭合，限流电抗器L2与电容器C1形成并联谐振，限流电抗器对外呈高阻抗，短路电流被瞬时抑制。在短路电流的第一个大半波值过零点时，电磁式超高速机械开关迅速关断，电路快速恢复正常运行，有效的保护了电路中的一次设备。
进一步的，当故障限流装置中的电磁式超高速机械开关故障且系统发生短路或过电流情况时，主控单元通过电流互感器判别电路发生故障，并产生控制信号使反并联晶闸管G迅速闭合，限流电抗器L3迅速投入使用，备用开关限流电抗器对外呈高阻抗，短路电流迅速减小，在短路电流的第一个大半波值过零点时，反并联晶闸管高速自动关断，电路恢复初始正常运行状态，可靠的保护了电路中的一次设备。
进一步的，电磁式超高速机械开关配备灭弧室装置，利用灭弧室的真空灭弧特性在超高速机械开关高速分闸时，瞬时熄灭电弧，防止开关关断失败。
本发明的有益效果是：
(1)该限流器在系统发生线路短路故障或过电流时能够快速投运限流电抗器，限流效果明显，采用备用开关，限流能力可靠，开关动作时间迅速，根据现场实际测试与分析，限流能力可达到最大短路电流的40％以上，开关动作时间在5ms以内。
(2)该限流器的电磁式超高速机械开关采用大容量储能元件供电，并通过高速开关控制单元控制其开断，机械开关在其耐压性能较高的的同时，也极大的对开关的响应速度进行提升，可靠性和可控性极高。
附图说明
图1是本发明一个实际投运的电路原理图；
附图中各部件的标示说明如下：
101-限流电抗器L1； 102-限流电抗器L2
103-电磁式超高速机械开关； 104-开关控制单元
105-电容器C1； 106-电容器C2
107-限流电抗器L3； 108-反并联晶闸管G
109-避雷器K1； 110-避雷器K2
111-绝缘机柜； 112-电流互感器
具体实施方式
下面结合附图与实际投运例对本发明做进一步说明，使本发明的特征和优点更易于被本专业技术人员理解。
如图1所示，一种牵引供电系统故障快速可靠限流装置，包括限流电抗器L1(101)、限流电抗器L2(102)、电磁式超高速机械开关(103)、开关控制单元(104)、电容器C1(105)、电容器C2(106)、限流电抗器L3(107)、反并联晶闸管G(108)、避雷器K1(109)、避雷器K2(110)、绝缘机柜(111)、电流互感器(112)。
所述牵引供电系统故障快速可靠限流装置具有前后两个三条并联的支路相串联，其中前部一条并联支路设有电容器C1，一条并支路上设有避雷器，一条并联支路上设有电磁式超高速机械开关和限流电抗器L2；后部一条并联支路上设有限流电抗器L3、反并联晶闸管G，一条并联支路上设有避雷器，一条并联支路上设有电容器C2；限流电抗器L1与前三条并联支路串联。
进一步的，当正常运行时，高速开关处于关断状态，限流电抗器L1与电容器C1形成串联谐振，限流电抗器表现为低阻抗；当电路发生过电流或短路故障时，限流电抗器L2与电容器C1形成并联谐振，限流电抗器对外呈高阻抗；当电路发生故障且电磁式超高速机械开关故障时，限流电抗器L3投入使用限制短路电流，备用开关限流电抗器对外呈高阻抗。
进一步的，电磁式超高速机械开关配备真空灭弧室，利用真空灭弧室的真空绝缘特性在超高速机械开关高速分闸时，瞬时熄灭电弧，防止开关关断失败。
本发明的一种牵引供电系统故障快速可靠限流装置的具体工作流程为：
在线路正常运行时，电磁式超高速机械开关保持断开，限流电抗器对外呈低阻抗；
在主控单元接收到电流互感器发出的电流过大信号时，若主控单元检测到电流幅值超过预设阈值时，立刻判断线路发生过电流或短路故障，并控制电磁式超高速机械开关迅速闭合，限流电抗器投入运行；若超高速机械开关故障，则反并联晶闸管将断开故障电流。经现场实际测试与分析，限流能力可达40％以上。
以上所述仅为本发明的一例较佳实际投运例，并不用于对本发明的专利范围进行限制，凡是利用本发明的内容与技术基础上所作的等效电路结构或等效流程内容变换，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.牵引供电系统故障快速可靠限流装置，其特征在于，包括：
包括限流电抗器L1、限流电抗器L2、限流电抗器L3、电磁式超高速机械开关、开关控制单元、电容器C1、电容器C2、反并联晶闸管G、避雷器、绝缘机柜、电流互感器；
所述牵引供电系统故障快速可靠限流装置具有前后两个三条并联的支路相串联，其中前部一条并联支路设有电容器C1，一条并支路上设有避雷器，一条并联支路上设有电磁式超高速机械开关和限流电抗器L2；后部一条并联支路上设有限流电抗器L3、反并联晶闸管G，一条并联支路上设有避雷器，一条并联支路上设有电容器C2；限流电抗器L1与前三条并联支路串联。
2.根据权利要求1所述的牵引供电系统故障快速可靠限流装置，其特征在于：当线路正常运行时，电磁式超高速机械开关断开，此时限流电抗器L1与电容器C1形成串联谐振，对外呈低阻抗，备用开关处于串联谐振零阻抗导通状态。
3.根据权利要求1所述的牵引供电系统故障快速可靠限流装置，其特征在于：当线路出现短路故障时，电磁式超高速机械开关闭合，此时限流电抗器L2与电容器C1形成并联谐振，对外呈高阻抗，有效抑制增长的短路电流，备用开关处于串联谐振零阻抗导通状态。
4.根据权利要求1所述的牵引供电系统故障快速可靠限流装置，其特征在于：当线路出现短路故障且电磁式超高速机械开关出现故障时，此时限流电抗器L3投入电路工作，对外呈高阻抗，有效抑制增长的短路电流。
5.根据权利要求1所述的牵引供电系统故障快速可靠限流装置，其特征在于：开关控制单元能够实时获取电流互感器测量到的线路中电流相关等信息，并加以判断并处理，在发生故障时能够投入电抗器，并在故障电流的第一个最大半波过零点高速断开机械开关，使电路恢复正常运行。
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|---|---|---|---|---|
| CN113363932A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-07 | 山东建筑大学 | 基于电解电容的串联式短路故障检测和保护电路 |
| CN113422352A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-21 | 山东建筑大学 | 一种自动检测短路故障的强电开关电路 |
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| CN113422352A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-21 | 山东建筑大学 | 一种自动检测短路故障的强电开关电路 |
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