[发明专利]一种超高速开关式故障限流装置

说明书

本发明提供一种超高速开关式故障限流装置，包括主控制器、限流电抗器、磁控式超高速开关、电流互感器、绝缘机柜、进/出线端子；主控制器控制磁控式开关开断；所述限流电抗器与磁控式超高速开关并联，组成混合开关，再与进/出线端子串联；电流互感器检测线路电流；主控制器安装在绝缘机柜上部空间；进/出线端子采用陶瓷式绝缘保护套管；正常运行时，限流装置对外呈零阻抗，磁控式超高速开关处于闭合状态；在电流互感器检测到故障电流时，主控制器下发控制信号断开超高速开关，限流电抗器投运；当电流互感器检测到电流第一个大半波过零时分开超高速闭合，限流电抗器退出运行。

技术领域

本发明涉及高压电气设备领域，特别是涉及一种超高速开关式故障限流装置。

背景技术

牵引供电系统一旦发生短路故障，将产生巨大的短路电流，对变压器牵引等馈电设备以及绝缘子等馈电线路上的一次设备动态热稳定产生冲击，严重威胁设备的安全可靠运行。故障限流器因其动作稳定性好、对系统影响低的特点，在一定程度上减轻断路器等各种电气设备的负担，提高其工作可靠性和使用寿命，进而提升牵引供电系统的安全稳定性，是牵引供电系统故障限流的理想设备。

近年来，电力系统中针对故障限流器的研究受到很大关注，出现了众多不同原理的短路故障限流器，包括基于电力电子器件的串联谐振型故障限流器、桥路型故障限流器和固态限流器，基于超导材料的超导故障限流器，以及基于机械开关的节能型故障限流器等。基于电力电子器件的串联谐振型故障限流器和固态限流器是目前电网限流技术发展的一个主要方向，但此类限流器对电容器的旁路均通过控制晶闸管等电力电子器件实现，因此对此类器件的可靠性要求较高，一旦晶闸管器件失效，将直接影响限流效果。

超导型故障限流器因受超导材料性能、价格的限制，存在造价高、功耗高、体积大和不具有大规模推广应用等不足。基于快速机械开关的故障限流器虽然结构简单、成本低廉，但则存在带电弧操作的问题，安全可靠性相对较低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超高速开关式故障限流装置，能够克服或避免上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超高速开关式故障限流装置，包括：

主控制器、限流电抗器、磁控式超高速开关、电流互感器、绝缘机柜、进/出线端子；

所述主控制器负责控制所述的磁控式超高速开关的开断且安装在所述的绝缘机柜上部单独空间，所述限流电抗器与所述的磁控式超高速开关并联，所述的电流互感器负责检测线路电流大小，所述的限流电抗器、所述的磁控式超高速开关、所述的电流互感器安装在所述的绝缘机柜下部单独空间；进出线端子位于绝缘机柜下部空间两侧。

进一步地，所述主控制器为以FPGA为控制器的控制单元，能够实时控制检测所述电流互感器检测的电流信号幅值、相位信息，控制所述磁控式超高速开关的开断。

进一步地，所述限流电抗器可以采用热敏电阻与大功率电抗元件串联替代。

进一步地，所述磁控式超高速开关包括电磁磁控式斥力机构和真空灭弧室，不能用大功率电力电子开关代替。

进一步地，所述电流互感器为Rogowski线圈式电流传感器；

进一步地，所述绝缘机柜绝缘防护等级为F级，机柜内部分为上、下两个独立空间。

进一步地，所述进/出线端子共两只，分别安装于所述绝缘机柜绝下部两侧。

本发明所提出的一种超高速开关式故障限流装置，适用于高压电力系统，尤其适用于故障电流次数频繁的牵引供电系统。在线路无过电流正常运行时，限流装置对外呈零阻抗，磁控式超高速开关处于闭合状态；在电流互感器检测到线路故障电流时，主控制器下发控制信号断开超高速开关，限流电抗器投运，实现故障电流的快速限制；当电流互感器检测到电流第一个大半波过零时分开超高速闭合，限流电抗器退出运行，不干扰系统正常运行。