RU113884U1 - HYBRID CURRENT LIMITER - Google Patents

HYBRID CURRENT LIMITER Download PDF

Info

Publication number
RU113884U1
RU113884U1 RU2011135839/07U RU2011135839U RU113884U1 RU 113884 U1 RU113884 U1 RU 113884U1 RU 2011135839/07 U RU2011135839/07 U RU 2011135839/07U RU 2011135839 U RU2011135839 U RU 2011135839U RU 113884 U1 RU113884 U1 RU 113884U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shunt
switch
current
superconductor
control
Prior art date
Application number
RU2011135839/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Николаевич Шульга
Андрей Робертович Шульга
Ирина Михайловна Соловьева
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ) filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский Электротехнический институт им. В.И. Ленина" (ФГУП ВЭИ)
Priority to RU2011135839/07U priority Critical patent/RU113884U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU113884U1 publication Critical patent/RU113884U1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

1. Гибридный токоограничитель, содержащий сверхпроводник с последовательно соединенным быстродействующим выключателем и параллельно соединенным шунтирующим блоком, сопротивление и ЭДС системы, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным медленнодействующим выключателем, шунтирующим выключателем, датчиками тока, датчиком напряжения сверхпроводника и системой управления и защиты, при этом сверхпроводник размещен в криостате с жидким азотом, медленнодействующий выключатель соединен последовательно с шунтирующим блоком и шунтирующим выключателем, причем входы системы управления и защиты соединены с датчиками тока и датчиком напряжения сверхпроводника, а выходы системы управления и защиты соединены с цепями управления выключателей, при этом выходы выключателей выполнены с возможностью их соединения с выключателями подстанции. ! 2. Гибридный токоограничитель по п.1, отличающийся тем, что шунтирующий блок выполнен в виде реактора. ! 3. Гибридный токоограничитель по п.1, отличающийся тем, что шунтирующий блок выполнен в виде резистора. ! 4. Гибридный токоограничитель по п.1, отличающийся тем, что шунтирующий блок выполнен в виде трансформатора. 1. Hybrid current limiter containing a superconductor with a series-connected high-speed switch and a parallel-connected shunt unit, resistance and EMF of the system, characterized in that it is equipped with an additional slow switch, a shunt switch, current sensors, a voltage sensor of the superconductor and a control and protection system, while the superconductor is located in a cryostat with liquid nitrogen, the slow-acting switch is connected in series with the shunt block and the shunt switch, and the inputs of the control and protection system are connected to the current sensors and the superconductor voltage sensor, and the outputs of the control and protection system are connected to the control circuits of the switches, while the outputs of the switches made with the possibility of their connection with substation switches. ! 2. Hybrid current limiter according to claim 1, characterized in that the shunt block is made in the form of a reactor. ! 3. Hybrid current limiter according to claim 1, characterized in that the shunt block is made in the form of a resistor. ! 4. Hybrid current limiter according to claim 1, characterized in that the shunt block is made in the form of a transformer.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к гибридным токоограничителям (ГТО).The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to hybrid current limiters (TRP).

Известен гибридный токоограничитель индуктивного типа [1], в котором ток короткого замыкания (КЗ), первоначально протекающий через сверхпроводник под действием его нагрева переводится в индуктивную цепь, его шунтирующую. Недостатком [1] является то, что не рассматривается вся совокупность режимов энергосистемы и не ставится задача снижения объема сверхпроводника за счет исключения протекания через него токов при перегрузке и коммутациях.A hybrid inductive type current limiter is known [1], in which a short circuit current (short circuit), initially flowing through a superconductor under the influence of its heating, is transferred to an inductive circuit, which shunts it. The disadvantage of [1] is that the entire set of power system modes is not considered and the goal is not to reduce the volume of the superconductor by eliminating the flow of currents through it during overload and switching.

Известно устройство [2], в котором первичная обмотка трансформатора включена продольно в цепь нагрузки, а во вторичные обмотки трансформатора включены сверхпроводники с резистивным или индуктивным шунтом. Недостатком [2] является то, что наличие электромагнитных связей трансформатора затрудняет выбор конструкции сверхпроводника, а само устройство из-за сложности имеет высокую стоимость.A device [2] is known in which the primary winding of the transformer is included longitudinally in the load circuit, and superconductors with a resistive or inductive shunt are included in the secondary windings of the transformer. The disadvantage of [2] is that the presence of electromagnetic connections of the transformer makes it difficult to choose the design of a superconductor, and the device itself has a high cost due to complexity.

За прототип принимается устройство [3], которое содержит: сверхпроводник СП, резистивный шунт, быстродействующий коммутационный аппарат, быстродействующий выключатель, сопротивление и ЭДС сети, индуктивность для вытеснения тока из СП в шунт. Устройство работает следующим образом. Рабочий ток протекает через коммутационный аппарат и выключатель. В момент короткого замыкания (КЗ) спустя 100 мкс аппарат размыкается, и ток переходит в СП. После быстрого нагрева СП и роста его сопротивления ток КЗ вытесняется в шунт.A device [3] is taken as a prototype, which contains: a superconductor of a joint venture, a resistive shunt, a high-speed switching device, a high-speed switch, resistance and EMF of the network, an inductance for displacing current from the joint venture to the shunt. The device operates as follows. Operating current flows through the switching device and switch. At the time of a short circuit (SC), after 100 μs, the device opens, and the current passes to the SP. After rapid heating of the joint venture and an increase in its resistance, the short-circuit current is displaced into the shunt.

Недостатком [3] является сложность выполнения аппарата, который должен обладать высоким быстродействием, большой пропускной способностью и высоким ресурсом, а также отсутствие координации работы при возникновении КЗ, коммутационных операциях и перегрузках.The disadvantage of [3] is the complexity of the apparatus, which should have high speed, high throughput and high resource, as well as the lack of coordination of work in the event of short circuit, switching operations and overloads.

Технической задачей является создание ГТО с ограниченным количеством сверхпроводника, позволяющего выбрать путь тока в зависимости от режима работы.The technical task is to create a gas turbine with a limited amount of superconductor, allowing you to choose the current path depending on the mode of operation.

Техническим результатом является снижение стоимости сверхпроводника.The technical result is to reduce the cost of a superconductor.

Технический результат достигается за счет того, что гибридный токоограничитель, содержащий сверхпроводник с последовательно соединенным быстродействующим выключателем и параллельно соединенным шунтирующим блоком, сопротивление и ЭДС системы, снабжен дополнительным медленнодействующим выключателем, шунтирующим выключателем, датчиками тока, датчиком напряжения сверхпроводника и системой управления и защиты. Сверхпроводник размещен в криостате с жидким азотом. Медленнодействующий выключатель соединен последовательно с шунтирующим блоком и шунтирующим выключателем. Входы системы управления и защиты соединены с датчиками тока и датчиком напряжения сверхпроводника. Выходы системы управления и защиты соединены с цепями управления выключателей. Выходы выключателей выполнены с возможностью их соединения с выключателями подстанции. Шунтирующий блок выполнен в трех исполнениях - в виде реактора, в виде резистора и в виде трансформатора.The technical result is achieved due to the fact that the hybrid current limiter containing a superconductor with a series-connected high-speed switch and a parallel connected shunt block, resistance and EMF of the system is equipped with an additional slow-acting switch, a shunt switch, current sensors, a voltage sensor of the superconductor and a control and protection system. The superconductor is placed in a cryostat with liquid nitrogen. The slow-acting circuit breaker is connected in series with the shunt block and the shunt switch. The inputs of the control and protection system are connected to current sensors and a voltage sensor of the superconductor. The outputs of the control and protection system are connected to the control circuits of the switches. The outputs of the switches are made with the possibility of their connection with the switches of the substation. The shunt block is made in three versions - in the form of a reactor, in the form of a resistor and in the form of a transformer.

Устройство поясняется чертежами, гдеThe device is illustrated by drawings, where

на фиг.1 показано устройство ГТО с шунтирующим блоком в виде реактора или резистора;figure 1 shows the device of the TRP with a shunt unit in the form of a reactor or resistor;

на фиг.2 показана форма тока трехфазного КЗ при отсутствии ГТО;figure 2 shows the current shape of a three-phase short circuit in the absence of TRP;

на фиг.3 показано форма тока КЗ при наличии ГТО;figure 3 shows the shape of the short circuit current in the presence of TRP;

на фиг.4 показано мощность тепловыделения [Дж];figure 4 shows the power of heat [J];

на фиг.5 показана форма тока ГТО при включении холостого трансформатора с остаточным его намагничиваниемfigure 5 shows the shape of the current TRP when you turn on the idle transformer with its residual magnetization

на фиг.6 показано устройство ГТО с шунтирующим блоком в виде трансформатора, во вторичную обмотку которого включен сверхпроводник.figure 6 shows the device of the gas turbine with a shunt block in the form of a transformer, in the secondary winding of which is included a superconductor.

Устройство содержит (фиг.1):The device contains (figure 1):

сверхпроводник 1 (СП) в криостате с жидким азотом, шунтирующий СП блок 2, основной выключатель 3, дополнительный выключатель 4, сопротивление 5 и ЭДС 6 системы, система управления и защиты 7, датчики тока в цепях ГТО 8, 9, 10, шунтирующий выключатель 11, датчик напряжения 12 СП 1.superconductor 1 (SP) in a liquid nitrogen cryostat, shunt SP block 2, main switch 3, additional switch 4, resistance 5 and EMF 6 of the system, control and protection system 7, current sensors in GTO circuits 8, 9, 10, shunt switch 11, voltage sensor 12 SP 1.

В правой части фиг.1 сверху вниз отображены режимы:In the right part of figure 1, the modes are displayed from top to bottom:

I - близкое КЗ, II - удаленное КЗ, III - включение холостого трансформатора, IV - включение заторможенного двигателя. Сплошные линии соответствуют силовым цепям, редкий пунктир - цепи измерения, частый пунктир - цепи управления.I - close fault, II - remote fault, III - inclusion of an idle transformer, IV - inclusion of a braked engine. Solid lines correspond to power circuits, a rare dotted line corresponds to a measurement circuit, a frequent dotted line corresponds to a control circuit.

В качестве входных сигналов системы управления 7 используются: токи датчиков 8, 9, 10, напряжение от датчика 12, энергия тепловыделения СП и форма тока в нем, состояния выключателей 3, 4, 11 и коммутационных аппаратов, примыкающих к ГТО.As the input signals of the control system 7 are used: the currents of the sensors 8, 9, 10, the voltage from the sensor 12, the heat generation energy of the joint venture and the form of current in it, the state of the switches 3, 4, 11 and switching devices adjacent to the TRP.

Шунтирующий блок 2 имеет несколько вариантов исполнения:The shunt block 2 has several options:

Вариант 1 - шунтирующий блок 2 исполнен в виде реактора или резистора;Option 1 - the shunt block 2 is made in the form of a reactor or resistor;

Вариант 2 - шунтирующий блок 2 исполнен в виде трансформатора.Option 2 - the shunt block 2 is made in the form of a transformer.

При исполнении шунтирующего блока 2 по варианту 1:When executing the shunt block 2 according to option 1:

Работа устройства (фиг.1) состоит в следующем. В рабочем режиме при номинальном токе Iном и меньших значениях, выключатели 3 и 4 замкнуты. Ток протекает через сверхпроводник 1 и выключатель 4, т.к. сопротивление СП при значение Iном ниже критического тока СП - Iкр близко к нулю. При возникновении КЗ (режимы I, II) сопротивление СП резко возрастает, ток переходит в шунтирующий блок 2, а выключатель 4 по сигналу от датчика тока 8 при повышении заданной уставки системы управления 7 (примерно 2-3Iном) отключается при первом переходе тока в выключателе через нуль. Ток КЗ в цепи СП отключается быстродействующим выключателем 3 примерно спустя 0,01 с после возникновения КЗ, а цепи шунтирующего блока 2 отключается спустя 0,1 с медленнодействующим выключателем 4.The operation of the device (figure 1) is as follows. In operating mode, at rated current I nom and lower values, switches 3 and 4 are closed. Current flows through superconductor 1 and switch 4, because the resistance of the SP at a value of I nom below the critical current SP - I cr close to zero. When a short circuit occurs (modes I, II), the resistance of the joint venture increases sharply, the current passes to the shunt unit 2, and the switch 4, upon a signal from the current sensor 8, when the setpoint of the control system 7 is increased (approximately 2-3I nom ) is turned off when the current switch through zero. The short-circuit current in the SP circuit is switched off by the high-speed circuit breaker 3 approximately 0.01 s after the occurrence of the short-circuit, and the circuit of the shunt block 2 is turned off after 0.1 s by the slow-circuit breaker 4.

В системе управления и защиты 7 по сигналам от датчика тока 8 и напряжения 12 вычисляется мощность тепловыделения СП и его температура Т, так что при превышении Т значения Тпр сверхпроводника, система управления выдает сигнал на включение выключателя 11, однако в режимах I, II выключатель 11 заблокирован по сигналу от системы управления и защиты 7.In the control and protection system 7, by the signals from the current sensor 8 and voltage 12, the heat dissipation power of the joint venture and its temperature T are calculated, so that when T exceeds the value T pr of the superconductor, the control system gives a signal to turn on the switch 11, however, in modes I, II, the switch 11 is blocked by a signal from the control and protection system 7.

При коммутационных операциях (режимы III и IV - соответственно включение холостого трансформатора и заторможенного двигателя) уровень бросков тока намагничивания стали трансформатора или двигателя зависит от их мощности и обычно в 3-4 раза ниже токов КЗ, однако их длительность может достигнуть 100 периодов сети. В указанных режимах недопустимо отключение выключателя 3, т.е. системы управления и защиты 7 блокирует выключение выключателя 3 и разблокирует включение шунтирующего выключателя 11.During switching operations (modes III and IV - respectively, switching on an idle transformer and a braked motor) the level of inrush currents of the magnetization of steel of a transformer or motor depends on their power and is usually 3-4 times lower than short-circuit currents, but their duration can reach 100 network periods. In these modes, it is unacceptable to turn off the switch 3, i.e. control and protection system 7 blocks the shutdown of the switch 3 and unlocks the inclusion of the bypass switch 11.

Система управления и защиты 7 на основании сигналов коммутации аппаратов на подстанции, а также по величине тока в СП (датчик 8), либо мощности тепловыделения СП (датчики 8 и 12) включает выключатель 11, шунтирующий СП. Предварительно ток из-за нагрева сверхпроводника 1 переходит в шунтирующий блок 2. После включения выключателя 11 ток переходит в цепь выключателей 11 и 3. Спустя время 1-2 с (определяется длительностью цикла АПВ и постоянной времени остывания СП) выключатель 11 отключается. Обычно уставка тока и задержка срабатывания на включение выключателя 11 составляет 1,5Iном и 1-2 мс.The control and protection system 7, based on the switching signals of the devices at the substation, as well as by the magnitude of the current in the joint venture (sensor 8) or the heat dissipation capacity of the joint venture (sensors 8 and 12), includes a switch 11 that shunts the joint venture. Preliminarily, the current, due to heating of the superconductor 1, passes to the shunt unit 2. After turning on the switch 11, the current passes to the circuit of switches 11 and 3. After a time of 1-2 s (determined by the reclosure cycle time and the cooling time constant of the joint venture), the switch 11 is turned off. Typically, the current setting and the response delay to turn on the switch 11 is 1.5I nom and 1-2 ms.

При возникновении перегрузки по току вследствие снижения нагрузки потребителей, когда ток в цепи СП превышает Iкр, сопротивление сверхпроводника превышает сопротивление шунтирующего блока 2 и ток из СП за счет отключения выключателя 3 переходит в шунтирующий блок 2. По сигналу датчика тока 8 шунтирующий блок 2 обычно 1,3Iном и с выдержкой времени меньше тепловой постоянной времени изоляции реактора 2 (обычно 1-3 мин) система управления и защиты 7 включает выключатель 11 на время, определяемое длительностью перегрузки; выключатель 3 остается замкнутым.In the event of a current overload due to a decrease in consumer load, when the current in the joint venture circuit exceeds I cr , the superconductor resistance exceeds the resistance of the shunt unit 2 and the current from the joint venture goes to the shunt unit 2 by switching off the switch 3. By the signal of the current sensor 8, the shunt unit 2 is usually 1,3I nom and with a time delay of less than the thermal constant of isolation time of the reactor 2 (usually 1-3 min), the control and protection system 7 includes a switch 11 for a time determined by the duration of the overload; switch 3 remains closed.

Благодаря предлагаемому устройству по фиг.1 объем сверхпроводника и энергия тепловыделения в нем снижены примерно в 4 раза, т.к. мощность пропорциональна квадрату амплитуды тока и длительности его протекания. Амплитуда тока снижается за счет наличия шунтирующего блока 2, а длительность - наличием выключателей 3, 4 и 11.Thanks to the proposed device of FIG. 1, the volume of the superconductor and the heat generation energy in it are reduced by about 4 times, because power is proportional to the square of the amplitude of the current and the duration of its flow. The amplitude of the current is reduced due to the presence of the shunt unit 2, and the duration is the presence of switches 3, 4 and 11.

Работа предлагаемого устройства иллюстрируется на фиг.2-4, применительно к энергосистеме 10 кВ мощностью 300 МВА, сопротивление системы индуктивное 0,4 Ом, добротность 50. Характер переходных процессов в резистивных токоограничителях ТО весьма специфичен. Из-за того, что сопротивление СП вначале процесса мало (при I<Iкр), начальная часть процесса до четверти периода сети определяется ЭДС и сопротивлением сети (а также сопротивлением нагрузки). После достижения участка I>Iкр сопротивление СП из-за нагрева резко возрастает и «хвост» тока определяется сопротивлением СП и шунтирующего блока 2 (фиг.1). Влияние рабочего тока весьма велико и худший расчетный случай соответствует максимуму рабочего тока.The operation of the proposed device is illustrated in figure 2-4, in relation to a 10 kV power system with a capacity of 300 MVA, the system resistance is inductive 0.4 Ohm, quality factor 50. The nature of the transient processes in resistive current limiters THAT is very specific. Due to the fact that the resistance of the joint venture at the beginning of the process is small (for I <I cr ), the initial part of the process up to a quarter of the network period is determined by the EMF and the network resistance (as well as the load resistance). After reaching the site I> I cr the resistance of the joint venture due to heating increases sharply and the "tail" of the current is determined by the resistance of the joint venture and the shunt block 2 (figure 1). The influence of the operating current is very large and the worst case is the maximum operating current.

На фиг.2 приведена форма тока трехфазного КЗ (режим I) при отсутствии ГТО. Амплитуды ударного тока КЗ и установившегося режима соответственно 44 и 22 кА (процесс затухает за время 0,6-0,8 с). На фиг.3 и 4 показаны формы тока КЗ и мощности тепловыделения в ГТО по схеме фиг.1, причем верхняя кривая фиг.3 соответствует отсутствию шунтирования СП (шунтирующий блок отсутствует), нижние кривые соответственно для индуктивной и резистивной шунтирования СП (различные варианты исполнения шунтирующего блока 2). Видно, что влияние шунтирования СП с помощью шунтирующего блока позволяет уменьшить токовую нагрузку СП с 2350А до 1745 (1727)А и снизить объем сверхпроводника, а так же мощность тепловыделения в криостате с 22,2 до 14(13) МВт.Figure 2 shows the current shape of a three-phase short circuit (mode I) in the absence of TRP. The amplitudes of the short-circuit shock current and the steady state are 44 and 22 kA, respectively (the process decays in a time of 0.6-0.8 s). Figures 3 and 4 show the forms of short-circuit current and heat dissipation power in the TRP according to the scheme of figure 1, with the upper curve of figure 3 corresponding to the absence of bypass SC (no shunt block), the lower curves, respectively, for inductive and resistive shunt of the joint venture (various options shunt block 2). It can be seen that the effect of shunting the joint venture with the help of a shunt block allows reducing the current load of the joint venture from 2350A to 1745 (1727) A and reducing the volume of the superconductor, as well as the heat generation capacity in the cryostat from 22.2 to 14 (13) MW.

На фиг.5 показана форма тока ГТО (в выключателях 3 и 11) при включении холостого трансформатора (режим III) напряжением 10 кВ мощностью 10 МВА с остаточным его намагничиванием. Указанный случай соответствует замыканию контактов выключателей 3 и 11, причем 11 замыкается по сигналу срабатывания коммутационного аппарата III подстанции или от датчиков 8, 10, выявляющих резко несимметричную форму тока в цепи ГТО, при повышении тока уровня уставки ~2Iном. При этом ток в цепи СП и реактора отсутствует. Аналогично указанному режиму при возникновении перегрузки ток в ГТО протекает через выключатели 3 и 11.Figure 5 shows the shape of the current TRP (in switches 3 and 11) when you turn on the idle transformer (mode III) voltage of 10 kV with a capacity of 10 MVA with its residual magnetization. This case corresponds to the closure of the contacts of switches 3 and 11, and 11 is closed by the response signal of the switching device of III substation or from sensors 8, 10, which reveal a sharply asymmetric current shape in the TRP circuit, with an increase in the setpoint current of ~ 2I nom . In this case, there is no current in the circuit of the joint venture and the reactor. Similarly to the specified mode, when an overload occurs, the current in the TRP flows through switches 3 and 11.

При исполнении шунтирующего блока 2 по варианту 2:When executing the shunt block 2 according to option 2:

На фиг.6 приведен пример реализации ГТО, в котором шунтирующий блок 2 выполнен в виде трансформатора, во вторичную обмотку которого включен сверхпроводник 1 последовательно с выключателем 4, причем первичная обмотка шунтирующего блока 2 зашунтирована выключателем 11. Обозначения элементов соответствуют фиг.1. Выключатель 4 обеспечивает снижение длительности протекания тока КЗ в сверхпроводнике; выключатель 3 отключает ток КЗ в цепи нагрузки и согласован с настройками релейной защиты; выключатель 11 шунтирует шунтирующий блок 2 и СП 1 в режимах коммутационных операций и перегрузки. Система управления и защиты 7 аналогично фиг.1 различает аварийные, коммутационные и перегрузочные режимы, выбирая путь тока в ГТО.Figure 6 shows an example of the implementation of the TRP, in which the shunt block 2 is made in the form of a transformer, in the secondary winding of which the superconductor 1 is connected in series with the switch 4, and the primary winding of the shunt block 2 is shunted by the switch 11. The designations of the elements correspond to figure 1. The switch 4 provides a reduction in the duration of the short-circuit current in a superconductor; switch 3 disconnects the short-circuit current in the load circuit and is consistent with the relay protection settings; the switch 11 shunts the shunt block 2 and SP 1 in the modes of switching operations and overload. The control and protection system 7 similarly to figure 1 distinguishes emergency, switching and overload modes, choosing the current path in the TRP.

Устройство в схеме фиг.6 работает следующим образом. В рабочем режиме выключатели 3, 4 замкнуты, выключатель 11 разомкнут. Ток нагрузки протекает через первичную обмотку шунтирующего блока 2 и выключатель 3. Постоянный ток подмагничивания от вспомогательного источника протекает через СП (элемент 1) и вторичную обмотку шунтирующего блока 2 (указанная цепь соответствует [3] и не показана).The device in the circuit of Fig.6 works as follows. In operating mode, switches 3, 4 are closed, switch 11 is open. The load current flows through the primary winding of the shunt unit 2 and the switch 3. The direct bias current from the auxiliary source flows through the SP (element 1) and the secondary winding of the shunt unit 2 (this circuit corresponds to [3] and is not shown).

В момент возникновения КЗ (режимы I, II) по сигналу от датчика тока 8 система управления и защиты 7 выдает сигнал на отключение быстродействующего выключателя 4. Ток подмагничивания разрывается и шунтирующий блок 2 выходит из насыщенного состояния с резким увеличением сопротивления шунтирующего блока 2, которое ограничивает ток КЗ.At the moment of short circuit occurrence (modes I, II), according to the signal from the current sensor 8, the control and protection system 7 gives a signal to turn off the high-speed circuit breaker 4. The bias current breaks and the shunt block 2 leaves the saturated state with a sharp increase in the resistance of the shunt block 2, which limits short circuit current.

Медленнодействующий выключатель 3 отключает ограниченный ток КЗ спустя 0,1 с по сигналу от системы управления и защиты 7. После ликвидации КЗ выключатели 3 и 4 возвращаются в исходное замкнутое состояние, выключатель 11 заблокирован.The slow-acting switch 3 disconnects the limited short-circuit current after 0.1 s upon a signal from the control and protection system 7. After the short-circuit is eliminated, switches 3 and 4 return to their initial closed state, switch 11 is locked.

В режимах III, IV по сигналам от датчиков 8, 9, 10, а также сигналов замыкания блок - контактов выключателей подстанции, система управления и защиты 7 при превышении уставки тока ~2Iном и резко несинусоидальной форме тока в первичной обмотке шунтирующего блока 2 (от датчика 9) выдает сигнал на включение быстродействующего шунтирующего выключателя 11. Аналогичная процедура выполняется при получении сигнала о перегреве СП (от датчиков 8 и 12).In modes III, IV, according to signals from sensors 8, 9, 10, as well as signals from the circuit of the block contacts of the substation circuit breakers, the control and protection system 7 when the current setting is ~ 2I nom and the sharply non-sinusoidal current form in the primary winding of the shunt unit 2 (from sensor 9) gives a signal to turn on a high-speed bypass switch 11. A similar procedure is performed when a signal is received about the overheating of the joint venture (from sensors 8 and 12).

В режимах длительной нагрузки, когда ток в первичной обмотке шунтирующего блока 2 (от датчика 9) синусоидален и ток по амплитуде и длительности превышает заданные уставки система управления и защиты 7, аналогично предыдущим режимам III, IV выдает сигнал замыкание выключателя 11, размыкание выключателя 4, а выключатель 3 остается во включенном состоянии. При получении сигнала от датчика 10 о снижении тока в цепи нагрузки (от датчика 10) до номинального значения Iном выключатель 11 размыкается, а 3 замыкается.In continuous load modes, when the current in the primary winding of the shunt unit 2 (from sensor 9) is sinusoidal and the current in amplitude and duration exceeds the preset settings, the control and protection system 7, similar to the previous modes III, IV, gives a signal to close circuit breaker 11, open circuit breaker 4, and switch 3 remains on. Upon receipt of a signal from the sensor 10 about a decrease in the current in the load circuit (from the sensor 10) to the rated value I nom, the switch 11 opens and 3 closes.

Применение устройства по фиг.6 целесообразно на высоких напряжениях (110 кВ и выше), однако более затратно чем по фиг.1, т.к. стоимость удельной установленной мощности шунтирующего блока 2 в варианте исполнения в виде трансформатора примерно втрое выше стоимости шунтирующего блока 2 в варианте исполнения в виде реактором или резистором.The use of the device of FIG. 6 is advisable at high voltages (110 kV and higher), however, it is more expensive than in FIG. 1, because the cost of the specific installed power of the shunt block 2 in the embodiment in the form of a transformer is approximately three times higher than the cost of the shunt block 2 in the embodiment in the form of a reactor or resistor.

Схема ГТО на фиг.1 предпочтительна на низкие напряжения 1-10 кВ и может быть реализована на основе уже установленных сухих и бетонных реакторов и медленнодействующих выключателей 3, с добавлением сверхпроводника в криостате 1, коммутационных аппаратов (быстродействующих) 4 и 11, системы управления и защиты 7 и датчиков тока 8, 9, 10 и напряжения 12.The GTO circuit in Fig. 1 is preferable for low voltages of 1-10 kV and can be implemented on the basis of already installed dry and concrete reactors and slow-acting switches 3, with the addition of a superconductor in the cryostat 1, switching devices (high-speed) 4 and 11, a control system and protection 7 and current sensors 8, 9, 10 and voltage 12.

Схема ГТО по фиг.6 может быть реализована на любой класс напряжения (110 кВ и выше), однако является более дорогостоящей, чем фиг.1, т.к. требуется разработка специального тороидального трансформатора с комбинированной изоляцией и сверхпроводником в среде жидкого азота [3].The TRP circuit of FIG. 6 can be implemented for any voltage class (110 kV and higher), however, it is more expensive than FIG. 1, because development of a special toroidal transformer with combined insulation and a superconductor in liquid nitrogen is required [3].

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:Sources of information taken into account when preparing the application:

1. Патент США №3703664, класс H02H 9/02, опубликован 21.11.19721. US patent No. 3703664, class H02H 9/02, published 11/21/1972

2. Е. Oyarbide Usabiaga, F. Gil Garcia, L. Garcha-Tabarus, J.L. Peral, R. Jturbe, J.M. Rodrhguez, Е. Urretavizcaya, P. Martiner Cid, X. Granados. Superconducting Hybrid Fault Current Limiter Manufacturing, Modeling and Simulations, IEE Trans of Applied Superconductivity, 9(2), 19992. E. Oyarbide Usabiaga, F. Gil Garcia, L. Garcha-Tabarus, JL Peral, R. Jturbe, JM Rodrhguez, E. Urretavizcaya, P. Martiner Cid, X. Granados. Superconducting Hybrid Fault Current Limiter Manufacturing, Modeling and Simulations, IEE Trans of Applied Superconductivity, 9 (2), 1999

3. M. Steurer, H. Brechna, К. Frohlich. A Nitrogen Gas Cooled, Hybrid, High Temperature Superconducting Fault Current Limiter, Swiss Federal Institute of Technology ETH, CH-8092 Zurich, Switzerland (прототип)3. M. Steurer, H. Brechna, K. Frohlich. A Nitrogen Gas Cooled, Hybrid, High Temperature Superconducting Fault Current Limiter, Swiss Federal Institute of Technology ETH, CH-8092 Zurich, Switzerland (prototype)

Claims (4)

1. Гибридный токоограничитель, содержащий сверхпроводник с последовательно соединенным быстродействующим выключателем и параллельно соединенным шунтирующим блоком, сопротивление и ЭДС системы, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным медленнодействующим выключателем, шунтирующим выключателем, датчиками тока, датчиком напряжения сверхпроводника и системой управления и защиты, при этом сверхпроводник размещен в криостате с жидким азотом, медленнодействующий выключатель соединен последовательно с шунтирующим блоком и шунтирующим выключателем, причем входы системы управления и защиты соединены с датчиками тока и датчиком напряжения сверхпроводника, а выходы системы управления и защиты соединены с цепями управления выключателей, при этом выходы выключателей выполнены с возможностью их соединения с выключателями подстанции.1. A hybrid current limiter comprising a superconductor with a series-connected high-speed switch and a parallel connected shunt block, resistance and EMF of the system, characterized in that it is equipped with an additional slow-acting switch, a shunt switch, current sensors, a voltage sensor of the superconductor and a control and protection system, while the superconductor is placed in a cryostat with liquid nitrogen, a slow-acting circuit breaker is connected in series with the shunt block and the shunt yuschim switch, and inputs control and protection system are connected to the current sensors and superconductor sensor voltage and outputs for control and protection system are connected to the switch control circuit, wherein the outputs of switches configured to be connected to the substation breakers. 2. Гибридный токоограничитель по п.1, отличающийся тем, что шунтирующий блок выполнен в виде реактора.2. The hybrid current limiter according to claim 1, characterized in that the shunt block is made in the form of a reactor. 3. Гибридный токоограничитель по п.1, отличающийся тем, что шунтирующий блок выполнен в виде резистора.3. The hybrid current limiter according to claim 1, characterized in that the shunt block is made in the form of a resistor. 4. Гибридный токоограничитель по п.1, отличающийся тем, что шунтирующий блок выполнен в виде трансформатора.
Figure 00000001
4. The hybrid current limiter according to claim 1, characterized in that the shunt block is made in the form of a transformer.
Figure 00000001
RU2011135839/07U 2011-08-29 2011-08-29 HYBRID CURRENT LIMITER RU113884U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135839/07U RU113884U1 (en) 2011-08-29 2011-08-29 HYBRID CURRENT LIMITER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135839/07U RU113884U1 (en) 2011-08-29 2011-08-29 HYBRID CURRENT LIMITER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU113884U1 true RU113884U1 (en) 2012-02-27

Family

ID=45852927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011135839/07U RU113884U1 (en) 2011-08-29 2011-08-29 HYBRID CURRENT LIMITER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU113884U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740012C1 (en) * 2017-12-20 2020-12-30 ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД Longitudinal compensator and control method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2740012C1 (en) * 2017-12-20 2020-12-30 ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД Longitudinal compensator and control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Technical requirements of the DC superconducting fault current limiter
CN103647458B (en) Frequency conversion system and carry out the method and apparatus of precharge to the high voltage converter in it
Yadav et al. Review on fault current limiters
CN101741076B (en) YBCO high-temperature superconducting strip-based short circuit fault current limiter
Jiang et al. Fully controlled hybrid bridge type superconducting fault current limiter
Chen et al. Analysis of a switched impedance transformer-type nonsuperconducting fault current limiter
Fei et al. Novel bridge-type FCL based on self-turnoff devices for three-phase power systems
Madani et al. Inrush current limiter based on three-phase diode bridge for Y-yg transformers
CN102684179A (en) Hybrid short-circuit failure current limiter
CN101789589A (en) Mixed-type high-temperature superconducting short trouble current limiter
Tu et al. Analysis and control of bridge-type fault current limiter integrated with the dynamic voltage restorer
Peng et al. Potential use of fault current limiter in VSC based DC transmission systems
Chen et al. A novel fast energy storage fault current limiter topology for high-voltage direct current transmission system
Yuan et al. Optimized design method of permanent magnets saturated core fault current limiters for HVDC applications
Chen et al. Influence of a voltage compensation type active superconducting fault current limiter on the transient stability of power system
Jiang et al. A review of series voltage source converter with fault current limiting function
Sun et al. Dc bias system of a 35ákV/90áMVA saturated iron core SFCL
US10218170B2 (en) Current-limiting device utilizing a superconductor for a current-limiting operation
RU113884U1 (en) HYBRID CURRENT LIMITER
Jiang et al. Operations and coordination of dual-functional DVR and recloser in a power distribution system
CN102664393B (en) Short circuit current current-limiting apparatus
Wang et al. Saturated iron core superconducting fault current limiter
Khan et al. Comparison of fault current limitation with saturable reactor and dynamic voltage restorer
CN204947951U (en) A kind of generator linear resistance and nonlinear resistance mixing demagnetization circuit
CN207117171U (en) A kind of device for suppressing active overvoltage and composite bypass switch

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20140830