[发明专利]故障电流限制器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低电压、中电压至高电压电网的故障电流限制器装置，所述故障电流限制器装置包括布置成与真空断续器(断路器单元)对齐的故障电流限制器单元，所述真空断续器具有连接至下部电终端的固定电接触件和连接至上部电终端的可移动电接触件，以便在故障电流检测器件检测到故障因而故障电流限制器单元已经限制电流之后中断电流。

背景技术

故障电流限制器是在配电电网或输电电网、尤其是低电压、中电压至高电压电网中自动地将故障电流限制至接近标称电流的低电流值的设备。这种设备的优点在于其大大地减小了电网的短路功率，并且因而允许互连电网而不增加短路功率或者降低安全裕度，从而使得连接至电网的其它机器可以设计成用于较低的短路功率，并且因而可以更轻并且更易于制造。

根据故障电流限制器领域中的常规技术知识，高温超导体非常适于用在故障电流限制器中，这是由于在超过超导体材料的临界电流、临界温度或临界磁场中至少之一时，高温超导体释放超导性并且从无阻抗超导状态转变成具有高电阻的正常状态。

在使用标称电流的正常操作中，即在冷却状态下，超导体材料处于实质上零阻抗的超导状态中，使得实质上在整个故障电流限制器上没有电压。因而，故障电流限制器对于电网而言是“隐形的”。在短路故障电流的情况下，电流上升至标称电流的数倍，超出超导体材料的临界电流，这使得超导体材料转变至正常阻抗状态并且产生高电压。即，在超导状态的正常操作中，在故障电流限制器的两端处实质上观察不到压差，然而在故障状态下，由于电阻增大而会测得大压差。为了避免故障电流限制器过热和受损，必须在有限的时间段内中断流过故障电流限制器的电流。因而，通常设置断路器与故障电流限制器对齐，以用于在故障电流检测器件检测到故障信号时切断电流。

文献EP 2 242 063A公开了这种用于故障电流限制器装置的故障电流检测器件。高温超导体故障电流限制器利用差动保护继电器，其中在发生故障时，差动保护继电器操作断路器的触发机构，由此断开电路并且中断向下游部件供电。电流限制器装置包括电流流入端和电流流出端。故障电流限制器的流入端电连接至第一测量电路，而故障电流限制器的流出端电连接至第二电流测量电路。在发生故障时，在电流限制器上产生压降，其中电流限制器的流出端的电压小于流入端的电压。结果，差动保护继电器观察到电流差。如果观察到的电流差值超出预定值，则差动保护继电器向断路器发送触发信号，并且中断电流。

为了操作故障电流限制器，需要液氮以便于维持超导特性。为了进行冷却，长年累月将出现能量的永久损耗。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于低电压、中电压至高电压电网的故障电流限制器装置，其包括快速作用部件以避免过热，并且其可以运作而无需冷却液体。

根据本发明，故障电流限制器单元包括可移动的电滑动接触部件，所述电滑动接触部件电气地设置在真空断路器单元的上部电终端和真空断路器单元的可移动电接触件之间，并且所述电滑动接触部件能够在上部电终端附近的短路位置A和远离上部电终端的远程位置B之间移动，所述远程位置用于针对电流提供最大电阻。

由于根据本发明无需冷却液，因而在设备自身中不出现永久能耗。仅在主要由铜或铝材料制成的连接终端处产生不可避免的阻抗损耗，但是对于所有的故障电流限制器而言这种阻抗损耗都是可忽略的。

根据本发明的优选实施例，可移动的电滑动接触部件产生与金属推杆和金属外壳套筒有关的最大电阻，所述金属推杆用于对真空断续器(断路器单元)的可移动电接触件产生作用，所述金属外壳套筒围绕金属推杆并且电连接至上部电终端。本特定装置提供了紧凑设计的故障电流限制器设备。

而且，可移动的电滑动接触部件优选为圆盘形，并且具有用于连接至推杆外表面的内部电滑动接触环以及用于连接至外壳套筒的内表面的外部电滑动接触环，所述外壳套筒被设计作为电阻器部件。在真空断续器连接部件(断路器单元)的闭合位置中，这允许电流从真空断续器和可移动的接触部件流至上部电终端。