[发明专利]一种快速故障限流器

说明书

本发明提供了一种快速故障限流器，包括限流电抗器、超高速机械开关、开关控制系统、电容器，避雷器、电流互感器、绝缘机柜等组成。其中主控制器控制超高速机械开关分合闸，当线路电流处于稳态时，超高速机械开关断开，限流装置对外呈低阻抗；当线路发生短路故障或过电流时，开关控制系统检测到线路电流超过阈值，高速断开超高速机械开关，故障限流装置对外呈高阻抗，实现有效抑制短路电流的作用，当线路并在电流的第一个大半波过零点高速闭合开关，电路恢复正常运行。

技术领域

本发明涉及用于高压电器开关设备领域，尤其是涉及一种快速故障限流器。该限流器适用于电力系统与牵引供电系统中发生短路故障或过电流时的自动快速限流处理。

背景技术

随着国民经济的快速发展，高电压大容量供电系统得到了进一步发展，系统短路电流水平也在不断提高，在电力系统变电站或者牵引变电站出口处发生电力故障时，其最大短路电流可达100kA以上，而目前国内较为常用的真空断路器的开断电流为63kA以下，已远远超过断路器的断路能力，存在着较大的安全隐患。短路电流如果没有被及时限制，会对变压器和线路上的一次电力设备造成冲击，严重时会造成电力设备经不住第一个周波的大电流冲击而损坏。因此，作为电力系统中抑制短路电流的有效措施，故障限流器的研制是十分有必要的，是发展日益成熟的电力系统中的重要设备。从故障限流器的发展历程来看，其各种限流器的基本原理大致相同，都是在供电系统正常运行时，限流器呈低阻抗，当线路发生短路时快速将限流阻抗投运入电路，抑制短路电流的极快增长，减轻电力设备的负担。目前国内外主流的故障限流器可大致分为：基于超导材料的超导故障限流器，基于电力电子器件的固态限流器与串联谐振型故障限流器，以及机械开关型故障限流器。限流器的结构虽然种类繁多，但对其主要功能要求均一致：运作时不会导致系统过电压、过电流或振荡等不利影响；具有检测故障后自动触发和故障排除后自动复位的功能；开关动作速度快，及时抑制电流等。超导型限流器由于其高昂的造价及技术的不成熟，目前并不适合大规模推广应用；固态限流器和串联谐振型限流器是目前发展的主要热点，但固态限流器其固态开关的耐压性较差，且通态损耗较高，串联谐振型故障限流器存在着造价较高和控制系统的运维问题，而机械开关型故障限流器也具有开关动作时间较长等问题。

发明内容

鉴于上述内容，本发明旨在提出一种快速故障限流器，能够解决或避免上述问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

提供一种快速故障限流器，包括：第一电抗器L1、第二电抗器L2、超高速机械开关、开关控制系统、电容器C、避雷器、电流互感器、绝缘机柜。

所述主控制器采用FPGA为主要控制单元，能够实时接收电流互感器检测到的线路中的电流幅值与相位信息，并加以处理判断，及时在发生故障时断开快速机械开关。

进一步地，超高速机械开关的开关触发单元主要由储能单元和储能释放电源组成，可以实现机械开关的高速开断。

进一步的，故障限流器中的避雷器可以实现过压保护的功能，保证限流装置的稳定运行。

本发明所提出的一种快速故障限流器，适用于电力系统与牵引供电系统中。正常运行时，高速开关处于断开状态，第一电抗器L1与电容器C构成串联谐振，限流器表现为低阻抗；当电路发生短路时，主控制器通过电流互感器判断电路发生故障，并发送控制信号使超高速机械开关快速闭合，第二电抗器L2与电容器C构成并联谐振，限流器对外呈高阻抗，短路电流被迅速抑制。在电流的第一个大半波过零点时，超高速机械开关迅速断开，电路恢复正常运行，有效的保护了变压器，断路器等电力设备。

本发明的有益效果是：(1)该限流器在发生线路短路或过电流时通过高速投运限流电抗器，限流效果明显，根据现场实际测试，限流效果可达到40％以上。(2)该限流器的高速机械开关采用大容量储能单元供电，并由高速开关控制系统控制其开断，在保证机械开关其较高的耐压性能的同时，也大大提高了开关的响应速度，具有较高的可靠性和可控性。

附图说明