一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器的制造方法
【專利摘要】一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器，由電抗器、超導(dǎo)線圈、電容器、開關(guān)、第一電阻、第二電阻、第一避雷器和第二避雷器組成。超導(dǎo)線圈與電容器串聯(lián)后，與電抗器并聯(lián)；第一電阻和第一避雷器串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈的保護(hù)回路；第二電阻和第二避雷器串聯(lián)后，與電容器并聯(lián)，再與開關(guān)并聯(lián)。本發(fā)明的限流器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障限流，也可實(shí)現(xiàn)可控限流，進(jìn)一步提高限流器的限流能力，減小超導(dǎo)帶材的使用量。本發(fā)明采用超導(dǎo)線圈與電容器的串聯(lián)諧振，使得超導(dǎo)線圈不再采用無感線圈的繞制方式，顯著降低了超導(dǎo)線圈的制作難度，提高了線圈的運(yùn)行可靠性。
【專利說明】一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器，特別涉及輸配電網(wǎng)的短路故障限流器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增加，帶動(dòng)了電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，單機(jī)和發(fā)電廠容量、變電所容量、城市和工業(yè)中心負(fù)荷不斷增加，就使得電力系統(tǒng)之間互聯(lián)，各級(jí)電網(wǎng)中的短路電流水平不斷提高，短路故障對(duì)電力系統(tǒng)及其相連的電氣設(shè)備的破壞性也越來越大。而且，在對(duì)電能的需求量日益增長的同時(shí)，人們對(duì)電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性等也提出了更高的要求。然而，大電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性問題比較突出，其中最重要的原因之一是由于常規(guī)電力技術(shù)缺乏行之有效的短路故障電流限制技術(shù)。目前，世界上廣泛采用斷路器對(duì)短路電流全額開斷，由于短路電流水平與系統(tǒng)的容量直接相關(guān)，在斷路器的額定開斷電流水平一定的情況下，采用全額開斷短路電流將會(huì)限制電力系統(tǒng)的容量的增長，并且斷路器價(jià)格昂貴且其價(jià)格隨其額定開斷電流的增加而迅速上升。隨著電網(wǎng)容量和規(guī)模的擴(kuò)大，斷路器的開斷能力已經(jīng)越來越難以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行的需要。
[0003]短路故障限流器為這一問題的解決提供了新思路。目前，基于材料特性及其技術(shù)突破，提出并發(fā)展了多種限流器，包括PTC限流器、諧振限流器、固態(tài)限流器、超導(dǎo)限流器等。由于PTC限流器的限流容量太小，因此不具備在實(shí)際電網(wǎng)中的應(yīng)用前景。固態(tài)限流器由于在高電壓大容量系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，需要大量固態(tài)開關(guān)管(IGBT、GT0等)串并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、穩(wěn)態(tài)損耗大、可靠性低，因此其實(shí)際應(yīng)用也具有很大局限性。文獻(xiàn)“兩種經(jīng)濟(jì)型故障限流器的工作特性比較”(電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)2005年第17卷第4期)一文中介紹了飽和電抗型串聯(lián)諧振限流器，如圖1所示，其工作原理是:該限流器由飽和電抗器Xs、電容器Xe和串聯(lián)電抗器Xl組成。飽和電抗器與電容器并聯(lián)后，再與串聯(lián)電抗器共同組成串聯(lián)諧振電路。電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，限流器形成諧振，對(duì)電網(wǎng)無影響；電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，飽和電抗器Xs，使得電容器Xe處于短路狀態(tài)，串聯(lián)電抗器Xl自動(dòng)限流。諧振限流器在限流過程伴有高電壓產(chǎn)生，從而存在極大安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種用于輸配電網(wǎng)的短路故障限流器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，能夠有效限制電網(wǎng)故障電流。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明的一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器由電抗器、超導(dǎo)線圈、電容器、開關(guān)、第一電阻、第二電阻、第一避雷器和第二避雷器組成。
[0007]超導(dǎo)線圈與電容器串聯(lián)后，與電抗器并聯(lián)，第一電阻和第一避雷器串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈的保護(hù)回路，第二電阻和第二避雷器串聯(lián)后，與電容器并聯(lián)，再與開關(guān)并聯(lián)。其中，超導(dǎo)線圈、電抗器、第一電阻與第一連接點(diǎn)相連，超導(dǎo)線圈、第一避雷器、第二電阻、開關(guān)和電容器與第二連接點(diǎn)相連，開關(guān)、電抗器、第二避雷器和電容器與第三連接點(diǎn)相連。交流電源連接在第一連接點(diǎn)與地之間，斷路器和負(fù)載串聯(lián)后連接在第三連接點(diǎn)與地之間。第一連接點(diǎn)是超導(dǎo)線圈、電抗器、第一電阻和交流電源的公共連接點(diǎn)，第二連接點(diǎn)是超導(dǎo)線圈、第一避雷器、第二電阻、開關(guān)和電容器的公共連接點(diǎn)，第三連接點(diǎn)相連是開關(guān)、電抗器、第二避雷器、電容器和斷路器的公共連接點(diǎn)，構(gòu)成短路故障限流器。
[0008]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn):
[0009]1.本發(fā)明通過超導(dǎo)線圈與電容器配合，實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中的諧振，確保了限流器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行損耗小，提高了限流器的運(yùn)行效率。
[0010]2.本發(fā)明的限流器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障限流，通過大電流沖擊使超導(dǎo)線圈，迫使超導(dǎo)線圈產(chǎn)生電阻來自動(dòng)限制故障電流，因此，避免了故障判定的誤操作和延時(shí)性，提高了限流器的可靠性。
[0011]3.本發(fā)明的限流器在自動(dòng)限流的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)可控限流，進(jìn)一步提高限流器的限流能力，減小超導(dǎo)帶材的使用量。
[0012]4.本發(fā)明采用超導(dǎo)線圈與電容器的串聯(lián)諧振，使得超導(dǎo)線圈不再采用無感線圈的繞制方式，顯著降低了超導(dǎo)線圈的制作難度，提高了線圈的運(yùn)行可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為已有的飽和電抗型串聯(lián)諧振限流器的電路原理圖；
[0014]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例1的電路原理圖；
[0015]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例1含超導(dǎo)線圈的失超電阻的電路原理圖；
[0016]圖4為具體實(shí)施例1的故障判定和控制原理圖；
[0017]圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例2的電路原理圖；
[0018]圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例2含超導(dǎo)線圈的失超電阻的電路原理圖；
[0019]圖7為具體實(shí)施例1的故障判定和控制原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0021]如圖2所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例1為一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器。該短路故障限流器包括電抗器L、超導(dǎo)線圈Ls、電容器C、開關(guān)K、第一電阻R1、第二電阻R2、第一避雷器Ml和第二避雷器M2。
[0022]超導(dǎo)線圈Ls與電容器C串聯(lián)后，與電抗器L并聯(lián)，第一電阻Rl和第一避雷器Ml串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈Ls并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈Ls的保護(hù)回路，第二電阻R2和第二避雷器M2串聯(lián)后，與電容器C并聯(lián)，再與開關(guān)K并聯(lián)。其中，超導(dǎo)線圈Ls、電抗器L和第一電阻Rl與第一連接點(diǎn)A相連，超導(dǎo)線圈Ls、第一避雷器Ml、第二電阻R2、開關(guān)K和電容器C與第二連接點(diǎn)B相連，開關(guān)K、電抗器L、第二避雷器M2和電容器C與第三連接點(diǎn)D相連。交流電源Uac連接在第一連接點(diǎn)A與地之間，斷路器SW和負(fù)載&串聯(lián)后連接在第三連接點(diǎn)D與地之間。第一連接點(diǎn)A是超導(dǎo)線圈Ls、電抗器L、第一電阻Rl和交流電源Uac的公共連接點(diǎn)，第二連接點(diǎn)B是超導(dǎo)線圈Ls、第一避雷器Ml、第二電阻R2、開關(guān)K和電容器C的公共連接點(diǎn)，第三連接點(diǎn)D相連是開關(guān)K、電抗器L、第二避雷器M2、電容器C和斷路器SW的公共連接點(diǎn)，構(gòu)成短路故障限流器。
[0023]本發(fā)明的具體實(shí)施例1的超導(dǎo)線圈Ls基于YBCO超導(dǎo)帶材繞制的超導(dǎo)線圈，工作在液氮溫度或液氮溫度以下的低溫環(huán)境中。
[0024]本發(fā)明的具體實(shí)施例1的開關(guān)K是快速合閘開關(guān)，或是反并聯(lián)晶閘管組，或是可控間隙，或是避雷器，或是快速合閘開關(guān)、或是飽和電抗器，或是反并聯(lián)晶閘管組、可控間隙和避雷器的并聯(lián)組合，或是快速合閘開關(guān)、反并聯(lián)晶閘管組和避雷器的并聯(lián)組合，或是反并聯(lián)晶閘管組、可控間隙和避雷器的并聯(lián)組合，或是飽和電抗器與快速合閘開關(guān)、反并聯(lián)晶閘管組和避雷器的并聯(lián)組合。
[0025]本發(fā)明的具體實(shí)施例1的第一電阻Rl和第一避雷器Ml串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈Ls并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈Ls的保護(hù)回路，使超導(dǎo)線圈Ls免受過壓沖擊。
[0026]本發(fā)明的具體實(shí)施例1的第二電阻R2和第二避雷器M2串聯(lián)后與電容器C并聯(lián)，作為電容器C的保護(hù)回路，使電容器C免受過壓沖擊，同時(shí)，吸收電容器C在限流過程中釋放的能量。
[0027]電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，開關(guān)K處于斷開狀態(tài)，超導(dǎo)線圈Ls和電容器C處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，諧振阻抗為零，由于串聯(lián)諧振的存在，限流器對(duì)電網(wǎng)不造成影響；同時(shí)，超導(dǎo)線圈可以降低電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)損耗。
[0028]電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，電網(wǎng)電流迅速增大，流過超導(dǎo)線圈Ls的電流迅速增大，當(dāng)超導(dǎo)線圈Ls的電流峰值，即電網(wǎng)電流峰值大于超導(dǎo)線圈Ls的臨界電流時(shí)，超導(dǎo)線圈Ls失超而產(chǎn)生失超電阻Rs，如圖3所示，電網(wǎng)電流受失超電阻Rs影響，形成了失超電阻Rs與電抗器L的分流，即失超電阻Rs與電抗器L共同限流。
[0029]同時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電流大于電流閾值時(shí)，開關(guān)K閉合，電容器C被旁路，超導(dǎo)線圈Ls及其失超電阻Rs與電抗器L并聯(lián)，形成更大的限流阻抗，共同限制故障電流。通過超導(dǎo)線圈的失超限流實(shí)現(xiàn)了限流器限流的自動(dòng)化，同時(shí)，通過開關(guān)K的短路作用，提高了限流器的限流能力。
[0030]圖4所示為本發(fā)明的具體實(shí)施例1的故障判定和控制原理圖。電網(wǎng)電流的有效值Ia在故障過程中快速增加，并隨著故障的結(jié)束而快速下降。故障判定采用閾值判定方法，設(shè)定電流閾值I和偏差Λ I，采用滯回控制方法來實(shí)現(xiàn)開關(guān)K的控制，控制信號(hào)為“O”和“1”，“O”表示低電平，開關(guān)K關(guān)斷；“1”表示高電平，開關(guān)K閉合。按照滯回控制原理，當(dāng)電網(wǎng)電流的有效值Ia上升到或超過電流閾值上限I+Λ I時(shí)，控制信號(hào)由低電平“O”跳變?yōu)楦唠娖健?1”，信號(hào)再經(jīng)過取反，變?yōu)榈碗娖健?”，開關(guān)K關(guān)斷；當(dāng)電網(wǎng)電流的有效值Ia下降到或低于電流閾值下限1-Λ I時(shí)，控制信號(hào)由高電平“I”跳變?yōu)榈碗娖健?”，信號(hào)再經(jīng)過取反，變?yōu)楦唠娖健?”，開關(guān)K閉合。
[0031]如圖5所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例2為一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器。該限流器包括電抗器L、超導(dǎo)線圈Ls、電容器C、開關(guān)K、第一電阻R1、第二電阻R2、第一避雷器Ml、第二避雷器M2和第三避雷器M3。
[0032]超導(dǎo)線圈Ls、開關(guān)K和電容器C依次串聯(lián)后，與電抗器L并聯(lián)，第一電阻Rl和第一避雷器Ml串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈Ls并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈Ls的保護(hù)回路；第二電阻R2和第二避雷器M2串聯(lián)后，與電容器C并聯(lián)；第三避雷器M3與開關(guān)K并聯(lián)。其中，超導(dǎo)線圈Ls、電抗器L和第一電阻Rl與第一連接點(diǎn)A相連，超導(dǎo)線圈Ls、第一避雷器Ml、第三避雷器M3和開關(guān)K與第二連接點(diǎn)B相連，電抗器L、第二避雷器M2和電容器C與第三連接點(diǎn)D相連，開關(guān)K、第二電阻R2、第三避雷器M3和電容器C與第四連接點(diǎn)E相連。交流電源Uac連接在第一連接點(diǎn)A與地之間，斷路器SW和負(fù)載&串聯(lián)后連接在第三連接點(diǎn)D與地之間。第一連接點(diǎn)A是超導(dǎo)線圈Ls、電抗器L、第一電阻Rl和交流電源Uac的公共連接點(diǎn)，第二連接點(diǎn)B是超導(dǎo)線圈Ls、第一避雷器Ml、第三避雷器M3和開關(guān)K的公共連接點(diǎn)，第三連接點(diǎn)D是電抗器L、第二避雷器M2，電容器C和斷路器SW的公共連接點(diǎn)，第四連接點(diǎn)E是開關(guān)K、第二電阻R2、第三避雷器M3和電容器C的公共連接點(diǎn)，構(gòu)成短路故障限流器。
[0033]本發(fā)明的具體實(shí)施例2的超導(dǎo)線圈Ls基于YBCO超導(dǎo)帶材繞制的超導(dǎo)線圈，工作在液氮溫度或液氮溫度以下的低溫環(huán)境中。
[0034]本發(fā)明的具體實(shí)施例2的開關(guān)K是快速合閘開關(guān)，或是斷路器。
[0035]本發(fā)明的具體實(shí)施例2的第一電阻Rl和第一避雷器Ml串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈Ls并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈Ls的保護(hù)回路，使超導(dǎo)線圈Ls免受過壓沖擊。
[0036]本發(fā)明的具體實(shí)施例2的第二電阻R2和第二避雷器M2串聯(lián)后與電容器C并聯(lián)，作為電容器C的保護(hù)回路，使電容器C免受過壓沖擊，同時(shí)，吸收電容器C在限流過程中釋放的能量。
[0037]本發(fā)明的具體實(shí)施例2的第三避雷器M3與開關(guān)K并聯(lián)，作為開關(guān)K的保護(hù)回路，使開關(guān)K免受過壓沖擊。
[0038]電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，開關(guān)K處于閉合狀態(tài)，超導(dǎo)線圈Ls和電容器C處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，諧振阻抗為零，由于串聯(lián)諧振的存在，限流器對(duì)電網(wǎng)不造成影響；同時(shí)，超導(dǎo)線圈可以降低電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)損耗。
[0039]電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，電網(wǎng)電流迅速增大，流過超導(dǎo)線圈Ls的電流迅速增大，當(dāng)超導(dǎo)線圈Ls的電流峰值，即電網(wǎng)電流峰值大于超導(dǎo)線圈Ls的臨界電流時(shí)，超導(dǎo)線圈Ls失超而產(chǎn)生失超電阻Rs，如圖6所示，電網(wǎng)電流受失超電阻Rs影響，形成了失超電阻Rs與電抗器L的分流，即失超電阻Rs與電抗器L共同限流。
[0040]同時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電流大于電流閾值時(shí)，開關(guān)K斷開，電抗器L單獨(dú)限流。電容器C通過第二電阻R2和第二避雷器M2的串聯(lián)回路釋放能量。通過超導(dǎo)線圈的失超限流實(shí)現(xiàn)了限流器限流的自動(dòng)化，同時(shí)，通過開關(guān)K的短路作用，提高了限流器的限流能力。
[0041]圖7所示為本發(fā)明的具體實(shí)施例2的故障判定和控制原理圖。電網(wǎng)電流的有效值Ia在故障過程中快速增加，并隨著故障的結(jié)束而快速下降。故障判定采用閾值判定方法，設(shè)定電流閾值I和偏差Λ I，采用滯回控制方法來實(shí)現(xiàn)開關(guān)K的控制，控制信號(hào)為“O”和“1”，“O”表示低電平，開關(guān)K關(guān)斷；“1”表示高電平，開關(guān)K閉合。按照滯回控制原理，當(dāng)電網(wǎng)電流的有效值Ia上升到或超過電流閾值上限I+Λ I時(shí)，控制信號(hào)由低電平“O”跳變?yōu)楦唠娖健?”，開關(guān)K閉合；當(dāng)電網(wǎng)電流的有效值Ia下降到或低于電流閾值下限1- Δ I時(shí)，控制信號(hào)由高電平“I”跳變?yōu)榈碗娖健?”，開關(guān)K關(guān)斷。
[0042]故障電流的瞬時(shí)值和穩(wěn)態(tài)值都可以限制在最大故障電流的60%以下。并且，根據(jù)電網(wǎng)的故障特點(diǎn)和阻抗情況，進(jìn)一步調(diào)節(jié)超導(dǎo)無感線圈和電抗器的參數(shù)，可以達(dá)到更好的限流效果。
【權(quán)利要求】
1.一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器，其特征是:所述的短路故障限流器包括電抗器(L)、超導(dǎo)線圈(Ls)、電容器(C)、開關(guān)(K)、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第一避雷器(Ml)和第二避雷器(M2);超導(dǎo)線圈(Ls)與電容器(C)串聯(lián)后與電抗器(L)并聯(lián)；第一電阻(Rl)和第一避雷器(Ml)串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈(Ls)并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈(Ls)的保護(hù)回路；第二電阻(R2)和第二避雷器(M2)串聯(lián)后，與電容器(C)并聯(lián)，再與開關(guān)(K)并聯(lián)；其中，超導(dǎo)線圈(Ls)、電抗器(L)、第一電阻(Rl)與第一連接點(diǎn)㈧相連，超導(dǎo)線圈(Ls)、第一避雷器(Ml)、第二電阻(R2)、開關(guān)⑷和電容器(C)與第二連接點(diǎn)⑶相連，開關(guān)(K)、電抗器(L)、第二避雷器(M2)和電容器(C)與第三連接點(diǎn)⑶相連；交流電源(Uac)連接在第一連接點(diǎn)(A)與地之間，斷路器(SW)和負(fù)載(?)串聯(lián)后連接在第三連接點(diǎn)(D)與地之間；第一連接點(diǎn)(A)是超導(dǎo)線圈(Ls)、電抗器(L)、第一電阻(Rl)和交流電源(Uac)的公共連接點(diǎn)，第二連接點(diǎn)(B)是超導(dǎo)線圈(Ls)、第一避雷器(Ml)、第二電阻(R2)、開關(guān)(K)和電容器(C)的公共連接點(diǎn)，第三連接點(diǎn)⑶是開關(guān)(K)、電抗器(L)、第二避雷器(M2)、電容器(C)和斷路器(Sff)的公共連接點(diǎn)，構(gòu)成短路故障限流器。
2.按照權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征是:超導(dǎo)線圈(Ls)是采用YBCO超導(dǎo)帶材繞制的超導(dǎo)線圈，工作在液氮溫度或液氮溫度以下的低溫環(huán)境中。
3.按照權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征是:所述的開關(guān)(K)是快速合閘開關(guān)，或是反并聯(lián)晶閘管組，或是可控間隙，或是避雷器，或是快速合閘開關(guān)、或是飽和電抗器，或是反并聯(lián)晶閘管組、可控間隙和避雷器的并聯(lián)組合，或是快速合閘開關(guān)、反并聯(lián)晶閘管組和避雷器的并聯(lián)組合，或是反并聯(lián)晶閘管組、可控間隙和避雷器的并聯(lián)組合，或是飽和電抗器與快速合閘開關(guān)、反并聯(lián)晶閘管組和避雷器的并聯(lián)組合。
4.按照權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征是:所述的第一電阻(Rl)和第一避雷器(Ml)串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈(Ls)并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈(Ls)的保護(hù)回路，使超導(dǎo)線圈(Ls)免受過壓沖擊。
5.按照權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征是:所述的第二電阻(R2)和第二避雷器(M2)串聯(lián)后與電容器(C)并聯(lián)，作為電容器(C)的保護(hù)回路，使電容器(C)免受過壓沖擊，同時(shí)吸收電容器(C)在限流過程中釋放的能量。
6.按照權(quán)利要求1所述的短路故障限流器，其特征是:電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，所述的開關(guān)⑷處于斷開狀態(tài)，超導(dǎo)線圈(Ls)和電容器(C)處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，諧振阻抗為零；電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，電網(wǎng)電流迅速增大，流過超導(dǎo)線圈(Ls)的電流迅速增大，當(dāng)超導(dǎo)線圈(Ls)的電流峰值，即電網(wǎng)電流峰值大于超導(dǎo)線圈(Ls)的臨界電流時(shí)，超導(dǎo)線圈(Ls)失超而產(chǎn)生失超電阻(Rs)，電網(wǎng)電流受失超電阻(Rs)影響，形成了失超電阻(Rs)與電抗器(L)的分流，即失超電阻(Rs)與電抗器(L)共同限流；同時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電流大于電流閾值時(shí)，開關(guān)(K)閉合，電容器(C)被旁路，超導(dǎo)線圈(Ls)及其失超電阻(Rs)與電抗器(L)并聯(lián)，形成更大的限流阻抗，共同限制故障電流。
7.一種諧振式超導(dǎo)短路故障限流器，其特征是:所述的短路故障限流器包括電抗器(U、超導(dǎo)線圈(Ls)、電容器(C)、開關(guān)(K)、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第一避雷器(Ml)、第二避雷器(M2)和第三避雷器(M3);超導(dǎo)線圈(Ls)、開關(guān)(K)和電容器(C)依次串聯(lián)后，與電抗器(L)并聯(lián)，第一電阻(Rl)和第一避雷器(Ml)串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈(Ls)并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈(Ls)的保護(hù)回路，第二電阻(R2)和第二避雷器(M2)串聯(lián)后，與電容器(C)并聯(lián)，第三避雷器(M3)與開關(guān)(K)并聯(lián)；其中，超導(dǎo)線圈(Ls)、電抗器(L)和第一電阻(Rl)與第一連接點(diǎn)(A)相連，超導(dǎo)線圈(Ls)、第一避雷器(Ml)、第三避雷器(M3)和開關(guān)(K)與第二連接點(diǎn)(B)相連，電抗器(L)、第二避雷器(M2)和電容器(C)與第三連接點(diǎn)(D)相連，開關(guān)(K)、第二電阻(R2)、第三避雷器(M3)和電容器(C)與第四連接點(diǎn)(E)相連；交流電源(Uac)連接在第一連接點(diǎn)(A)與地之間，斷路器(SW)和負(fù)載(RJ串聯(lián)后連接在第三連接點(diǎn)(D)與地之間；第一連接點(diǎn)(A)是超導(dǎo)線圈(Ls)、電抗器(L)、第一電阻(Rl)和交流電源(Uac)的公共連接點(diǎn)，第二連接點(diǎn)(B)是超導(dǎo)線圈(Ls)、第一避雷器(Ml)、第三避雷器(M3)和開關(guān)⑷的公共連接點(diǎn)，第三連接點(diǎn)⑶是電抗器(L)、第二避雷器(M2)、電容器(C)和斷路器(SW)的公共連接點(diǎn)，第四連接點(diǎn)(E)是開關(guān)(K)、第二電阻(R2)、第三避雷器(M3)和電容器(C)的公共連接點(diǎn)，構(gòu)成短路故障限流器。
8.按照權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征是:所述的超導(dǎo)線圈(Ls)是基于YBCO超導(dǎo)帶材繞制的超導(dǎo)線圈，工作在液氮溫度或液氮溫度以下的低溫環(huán)境中。
9.按照權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征是:所述的開關(guān)(K)是快速合閘開關(guān)，或是斷路器。
10.按照權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征是:所述的第一電阻(Rl)和第一避雷器(Ml)串聯(lián)后與超導(dǎo)線圈(Ls)并聯(lián)，作為超導(dǎo)線圈(Ls)的保護(hù)回路，使超導(dǎo)線圈(Ls)免受過壓沖擊。
11.按照權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征是:所述的第二電阻(R2)和第二避雷器(M2)串聯(lián)后與電容器(C)并聯(lián)，作為電容器(C)的保護(hù)回路，使電容器(C)免受過壓沖擊，同時(shí)吸收電容器(C)在限流過程中釋放的能量。
12.按照權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征是:所述的第三避雷器(M3)與開關(guān)⑷并聯(lián)，作為開關(guān)⑷的保護(hù)回路，使開關(guān)⑷免受過壓沖擊。
13.按照權(quán)利要求7所述的短路故障限流器，其特征是:電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，所述的開關(guān)(K)處于閉合狀態(tài)，超導(dǎo)線圈(Ls)和電容器(C)處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，諧振阻抗為零；電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，電網(wǎng)電流迅速增大，流過超導(dǎo)線圈(Ls)的電流迅速增大，當(dāng)超導(dǎo)線圈(Ls)的電流峰值，即電網(wǎng)電流峰值大于超導(dǎo)線圈(Ls)的臨界電流時(shí)，超導(dǎo)線圈(Ls)失超而產(chǎn)生失超電阻(Rs)，電網(wǎng)電流受失超電阻(Rs)影響，形成了失超電阻(Rs)與電抗器(L)的分流，SP失超電阻(Rs)與電抗器(L)共同限流；同時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電流大于電流閾值時(shí)，開關(guān)(K)斷開，電抗器(L)單獨(dú)限流；電容器(C)通過第二電阻(R2)和第二避雷器(M2)的串聯(lián)回路釋放能量；通過超導(dǎo)線圈的失超限流實(shí)現(xiàn)了限流器限流的自動(dòng)化，同時(shí)，通過開關(guān)(K)的短路作用，提高了限流器的限流能力。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK104134979SQ201410344499
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】張志豐, 劉大千, 郭騰炫, 邱清泉, 肖立業(yè), 朱志芹, 周薇薇, 靖立偉, 馬韜, 許熙, 張國民, 戴少濤 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院電工研究所