[发明专利]新型桥路型高温超导故障限流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种故障限流器，特别涉及一种新型桥路型高温超导故障限流器。

背景技术

随着电网的规模的日益扩大，在超高压系统故障情况下，会产生非常大的故障电流，现有高压断路器难以切除短路故障电流，为了减小故障电流，出现了许多的电流限流器，例如电力电子限流器，电抗限流器和分裂电抗器等，较理想的是超导限流器，目前发展较快的是桥路型高温超导故障限流器。

基本桥路型高温超导故障限流器的结构如图1所示，在电桥中设置超导电感和偏置电源串联组成的限流电路，它利用超导线圈的电感来限制故障电流，通过超导磁体配合整流桥对续流回路的调节控制来实现限流，且动作电流易于整定。这种故障限流器的缺陷是：1)但其在本质上是感抗限流，是电感的储能过程，只能限制故障电流的峰值，对稳态故障电流的限制非常不明显。2)桥路型高温超导故障限流器的整流桥中的直流偏压在短路故障时，会减少短路电流的限制能力。

发明内容

为了解决现有桥路型高温超导故障限流器存在的技术问题，本发明提出一种结构简单、可以限制故障电流的峰值和稳态值的新型桥路型高温超导故障限流器。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括一电桥，在电桥上设置一超导电感和偏置电源串联组成的限流电路，其特征在于：超导电感、负荷开关和偏置电源等依次接在电桥上，一个负荷开关FOLS1和限流电阻R₂串接后，一端接偏置电源U_b正极性端，另一端接负荷开关FOLS2与超导电感L的连接点。

本发明的技术效果在于：1)本发明在电网发生短路故障时，将直流偏置电压源断开，避免直流偏流对故障电流的限制能力的影响，提高了限流的效果。2)在短路故障时，本发明的超导电感和限流电阻串联限流，既可限制故障电流的峰值又可限制故障电流的稳态值，提高了限流的效果。3)而且由于短路故障能量主要消耗在限流电阻中，而不是消耗在超导电感上，从而大大降低了低温系统的功率级别和运行费用。4)在系统恢复过程中，超导电感和限流电阻串联形成超导电感的放电回路，可以保证超导电感在0.5个周波内恢复到正常值，具有快速重合闸性能。5)本发明在短路故障过程中，只有在短路瞬间出现电流波形跳跃，其后的时间，电流波形不出现畸变。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为基本桥路型高温超导故障限流器的原理图。

图2为本发明的原理图。

图3为本发明的线路电流和二极管中电流波形示意图。

具体实施方式

参见图2，图2为本发明的原理图。本发明的超导电感、负荷开关和偏置电源等依次接在电桥上，一个负荷开关FOLS1和限流电阻R₂串接后，一端接偏置电源U_b正极性端，另一端接负荷开关FOLS2与超导电感L的连接点。负荷开关的动作时间低于100μs，满足电力系统重合闸的要求，并增加了限流电阻R₂用于故障限流。

新型桥路型高温超导故障限流器的工作原理：正常运行条件下，负荷开关FOLS1闭合，负荷开关FOLS2断开，电阻R₂没有通电流，工作状态与基本桥路型高温超导故障限流器完全相同。当偏置电流高于正常电流的峰值时，限流器不出现限流现象。

当发生故障时，故障电流的峰值大于或等于偏置电流，超导线圈自动串入线路，利用电感限流。负荷开关FOLS1和FOLS2检测到电路故障信息，负荷开关FOLS2在80μs内自动合闸，负荷开关FOLS1在100μs内断开(将负荷开关FOLS2的合闸时间整定为小于负荷开关FOLS1的开启时间，以防负荷开关FOLS1和FOLS2产生电弧)。此时直流偏置电源U_b退出运行，限流电阻R₂串入线路限流，提高限流器的限流能力。在限流过程中，短路故障能量主要消耗在限流电阻R₂上，而不是消耗在超导电感上，从而大大降低了低温系统的损耗。在系统恢复过程中，超导电感和限流电阻R₂串联形成放电回路，可以保证超导电感在0.5个周波内恢复到正常值。由于负荷开关FOLS的动作时间小于100μs，具有快速重合闸性能。可灵活选择限流电阻R₂的值，以满足电力系统扩容的需要。

正常情况下要求限流器不限流，本发明和基本桥路型高温超导故障限流器的工作原理相同。故障情况时限流器要限流，故障情况线路电流峰值等于或大于偏置电流I₀时，线路电流和二极管中电流波形示意图如图3(忽略电感的充放电和相位偏移)，二极管中的电流小于0的一对二极管截止，另一对二极管导通，超导线圈L自动串入限流。可见偏流越大，二极管截止部分越小，超导线圈串入限流的部分越小。因此偏流越大，限流效果越差。本发明在故障情况将直流偏置电源U_b退出运行。