FR2573938A1

FR2573938A1 - AC limiting filter

Info

Publication number: FR2573938A1
Application number: FR8417911A
Authority: FR
Inventors: Jean-Louis Sabrie
Original assignee: Alsthom Atlantique SA
Current assignee: Alsthom Atlantique SA
Priority date: 1984-11-23
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 1986-05-30

Abstract

The filter comprises a transformer 6 whose primary 7 is in series between supply and utilisation circuits, and which includes one or more superconducting secondaries 9 connected to the terminals of one or more electrical filters 10. Application in protecting electrical installations and networks from fault currents.

Description

Filtre limiteur de courant alternatif
La présente invention concerne un filtre limiteur de courant alternatif.AC current limiting filter
The present invention relates to an alternating current limiting filter.

Dans les installations et réseaux électriques, les courants de défaut qui peuvent apparattre sont déterminés par les impédances naturelles des équipements en service au moment de l'apparition du défaut. In electrical installations and networks, the fault currents which may appear are determined by the natural impedances of the equipment in service at the time of the appearance of the fault.

Ces impédances sont généralement assez faibles et les courants de défaut peuvent atteindre des valeurs très supérieures aux valeurs nominales. Ceci oblige, pour éviter de graves détériorations des circuits, à donner au matériel un dimensionnement très supérieur à celui qui serait nécessaire aux régimes nominaux et à prévoir des appareils de protection suffisamment importants pour rester efficaces en présence de courants très élevés.These impedances are generally quite low and the fault currents can reach values much higher than the nominal values. This requires, in order to avoid serious deterioration of the circuits, to give the equipment a sizing much greater than that which would be necessary for the nominal speeds and to provide protective devices sufficiently large to remain effective in the presence of very high currents.

La présente invention a pour but de procurer un dispositif de filtrage de courant alternatif susceptible, en cas de variation soudaine du régime électrique, de limiter la variation du courant de façon que tant les circuits eux-mêmes que les appareils de protection puissent n'être dimensionnés que pour des régimes de fonctionnement encore assez voisins des régimes nominaux. The object of the present invention is to provide an alternating current filtering device capable, in the event of a sudden variation of the electrical regime, of limiting the variation of the current so that both the circuits themselves and the protective devices cannot be dimensioned only for operating regimes still fairly close to nominal regimes.

Le filtre selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur dont le primaire est en série entre les circuits d'alimentation et d'utilisation, et qui comporte un ou plusieurs secondaires supraconducteurs reliés aux bornes d'un ou plusieurs filtres électriques. The filter according to the invention is characterized in that it comprises a transformer whose primary is in series between the supply and use circuits, and which includes one or more superconductive secondary connected to the terminals of one or more filters electric.

Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - Le ou les secondaires sont court-circuités sur eux-mêmes, le ou les filtres étant alors constitués par les impédances internes du transformateur, ou sur une inductance supraconductrice. It also preferably meets at least one of the following characteristics - The secondary (s) are short-circuited on themselves, the filter (s) then being formed by the internal impedances of the transformer, or on a superconductive inductance.

- Il comporte plusieurs secondaires.- It has several secondary ones.

- L'ensemble des circuits secondaires est contenu dans une enceinte cryogénique sans connexions électriques avec l'extérieur.- All of the secondary circuits are contained in a cryogenic enclosure without electrical connections to the outside.

- Une partie au moins d'un secondaire présente un courant critique inférieur à la valeur crête du courant de ce secondaire lorsque le primaire est alimenté à la tension du réseau. - At least part of a secondary has a critical current lower than the peak value of the current of this secondary when the primary is supplied with mains voltage.

- Le primaire du transformateur est supraconducteur.- The transformer primary is superconductive.

L'invention tire parti du fait que l'impédance à vide d'un transformateur est très supérieure à son impédance en court-circuit, d'un facteur de l'ordre de 1000 dans les transformateurs classiques de puissance. The invention takes advantage of the fact that the no-load impedance of a transformer is much higher than its short-circuit impedance, by a factor of the order of 1000 in conventional power transformers.

Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la figure unique du dessin annexé, un dispositif limiteur de courant sur un circuit monophasé. On comprendra cependant que l'invention s'applique également aux circuits polyphasés. It is described below, by way of example and with reference to the single figure of the accompanying drawing, a current limiting device on a single-phase circuit. It will however be understood that the invention also applies to polyphase circuits.

Dans la figure, 1 et 2 désignent les bornes d'un réseau d'alimentation R, ou d'un alternateur, et 3 et 4 les bornes d'un réseau d'utilisation U. Sur le conducteur 5, soit en cuivre à la température ordinaire, soit supraconducteur, est intercalé le primaire 7 d'un transformateur à circuit magnétique 8 et secondaire 9. In the figure, 1 and 2 designate the terminals of a supply network R, or of an alternator, and 3 and 4 designate the terminals of a use network U. On conductor 5, either copper at the ordinary temperature, or superconductive, is inserted the primary 7 of a magnetic circuit transformer 8 and secondary 9.

Ce secondaire est relié à un circuit filtre électrique 10, comportant une capacité 11 et une inductance 12. L'ensemble du circuit secondaire est maintenu dans une enceinte cryogénique 13. Ce circuit est supraconducteur, à l'exception de la capacité 11. Une partie au moins de ce circuit est construite de manière à présenter un courant critique peu supérieur au courant secondaire nominal. En outre, cette partie du circuit présente, quand elle est à l'état normalement conducteur, une impédance qui limite le courant secondaire du transformateur à une valeur très inférieure au courant nominal.This secondary is connected to an electrical filter circuit 10, comprising a capacity 11 and an inductance 12. The entire secondary circuit is maintained in a cryogenic enclosure 13. This circuit is superconductive, with the exception of the capacity 11. A portion at least this circuit is constructed so as to present a critical current little higher than the nominal secondary current. In addition, this part of the circuit has, when it is in the normally conducting state, an impedance which limits the secondary current of the transformer to a value much lower than the nominal current.

De ce fait, lorsque le courant au primaire dépasse un seuil prédéterminé, le secondaire supraconducteur repasse à l'état normal, et le transformateur présente dans le circuit primaire une impédance voisine de l'impédance à vide, limitant ainsi le courant primaire à une valeur maximale. Therefore, when the current at the primary exceeds a predetermined threshold, the secondary superconductor returns to the normal state, and the transformer has in the primary circuit an impedance close to the no-load impedance, thus limiting the primary current to a value maximum.

Le circuit 10 est par ailleurs un circuit résonant pour une fréquence déterminée fo, par ex. 50 ou 60 Hertz, égale à la fréquence du réseau d'utilisation. Etant supraconducteur, il présente à cette fréquence une impédance négligeable. Le transformateur 6 est donc en court-circuit et présente au primaire une impédance dont la partie active est négligeable et la partie réactive, qui peut être compensée par une capacité, est voisine de l'impédance en court-circuit du transformateur. Pour cette fréquence, le transformateur présente donc une impédance que l'on peut rendre négligeable. The circuit 10 is also a resonant circuit for a determined frequency fo, for example. 50 or 60 Hertz, equal to the frequency of the network of use. Being superconductive, it has a negligible impedance at this frequency. The transformer 6 is therefore short-circuited and has an impedance at the primary whose active part is negligible and the reactive part, which can be compensated by a capacitance, is close to the short-circuit impedance of the transformer. For this frequency, the transformer therefore has an impedance which can be made negligible.

Au contraire, pour des fréquences supérieures, le circuit résonant se comporte comme une inductance et il est dimensionné de façon que, au-delà d'une certaine fréquence, il limite le courant secondaire à des valeurs négligeables devant sa valeur nominale. Le transformateur présente alors pour le circuit primaire son impédance à vide. On the contrary, for higher frequencies, the resonant circuit behaves like an inductance and it is dimensioned so that, beyond a certain frequency, it limits the secondary current to negligible values compared to its nominal value. The transformer then presents its no-load impedance for the primary circuit.

On pourra donc réaliser, par exemple, un filtre présentant une impédance 1000 fois plus grande à 300 Hz qu'à 50 Hz et limitant le courant maximal primaire, même lors de certaines avaries (coupure du circuit secondaire) à une valeur prédéterminée. It is therefore possible to produce, for example, a filter having an impedance 1000 times greater at 300 Hz than at 50 Hz and limiting the maximum primary current, even during certain damage (interruption of the secondary circuit) to a predetermined value.

Le dispositif de l'invention permet ainsi - de ne plus dimensionner les appareils de protection et les circuits en général pour les courants de défaut naturels, mais pour une valeur notablement inférieure du courant primaire. The device of the invention thus makes it possible - to no longer size the protection devices and the circuits in general for natural fault currents, but for a significantly lower value of the primary current.

- de limiter le courant au primaire, même en cas d'avarie grave du filtre limiteur, ce qui assure une grande sécurité de fonctionnement.- limit the current at the primary, even in the event of serious damage to the limiter filter, which ensures high operating safety.

- De limiter la transmission dtbarmoniques de courant du réseau~d'aliK mentation au réseau d'utilisation ou en sens inverse. - To limit the transmission of current from the network from the power supply network or in the opposite direction.

Claims

1 / AC current limiting filter, characterized in that it comprises a transformer (6) whose primary (7) is in series between supply and use circuits, and which comprises one or more superconductive secondaries (9) connected to the terminals of one or more electric filters (10).

2 / Filter according to claim 1, characterized in that the secondary is short-circuited on itself, the filter then being constituted by the internal impedances of the transformer, or on a superconductive inductance 3 / Filter according to claims 1 or 2 , characterized in that it has several secondary.

4 / Filter according to claims 1, 2 or 3, characterized in that all of the secondary circuits are contained in a cryogenic enclosure without electrical connections to the outside.

5 / Filter. according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least part of a secondary has a critical current lower than the peak value of the current of said secondary when the primary is supplied at the network voltage.

6 / Filter according to one of claims 7 to 5, characterized in that the transformer primary is superconductive.