具有整体开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器制造技术

本发明专利技术公开一种具有整体高速开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器。所述故障电流限制器具有最小的超导元件和带有整体高速开关模块的混合式电路。所述故障电流限制器根据正常电流流过时所述超导元件的特性，将电力馈线供给的电能无损耗地提供到一系统，并且当如雷击、接地故障和短路事故产生过电流时，通过高速开关触点与激励线圈整体交互工作，且电弧转换开关经过半个周期，来限制过电流，从而使电力系统中诸如断流器的电子仪表能够正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有整体高速开关模块的半波熄弧(非故障电流 限制)式超导故障电流限制器。
技术介绍
电力系统中的电流限制器和断流器，用于避免如雷击、接地故障、 短路等事故所产生的超过某一 阈值的过电流流入系统。在所有的电流限制器中，由于超导元件的独特性，采用超导元件 的FCL (故障电流限制器)将由电力馈线供给的电能无损耗地提供到 一系统，并限制如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超过某一阈 值的过电流。因此，FCL限制例如母线、绝缘体和断流器等电子仪表所产生的 才几才成、热禾o电应力。另一方面，连接到电力系统的断流器检测超过某一阈值的过电流, 依据产生切断信号的过电流继电器的控制，切断与系统的连接，从而 避免过电流流入系统。 在下文中，将参照附图详细描述根据相关技术的FCL。图1表示 在超导故障电流限制器中与电功率容量相一致的超导元件的连接状态。图2为对图1的详细描述。参看图1，常规FCL包含用于产生并提供磁场的触发矩阵100A， 以在发生由如雷击、接地故障、短路事故所产生的超过某一阈值的过 电流时，使对应每行中的串联连接的超导元件并行失超。FCL还包含 限流矩阵100B,用于限制如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超 过某一阈值的过电流。如图2所示，触发矩阵100A包含110-1至110-n的n个触发矩阵 元件。这些元件是依照电力系统需要的电流容量形成的，其中各个触 发矩阵元件包含超导元件RR,以及环绕该超导元件RR,的线圈LL,。在图2中，限流矩阵100B包含连4妾到触发矩阵元件110-1的114-1 至114-n的n个限流矩阵元件，其中各个限流元件包含超导元件RR,、 环绕该超导元件RR,的线圈LL,以及与线圏LL,并联的线圈L 。此外， 限流矩阵100B与m个限流模块(模块112-1至112-m)串联，其中各 个限流才莫块包4舌114-1至114-n的n个限流矩阵元件。因此，在应用到电力系统的FCL中，依照电力系统需要的电流容 量形成的110-1至110-n的n个触发矩阵元件，连接到114-1至114-n 的n个限流矩阵元件，所述限流矩阵元件连接到n个触发矩阵元件 110-1, 114-1至114-n的n个限流矩阵元件形成各个限流模块(模块 112-1至112-m)，并且m个限流模块(模块112-1至112-m )依照电力 系统需要的电压容量串联。这就是说，包含在触发矩阵元件和限流矩 阵元件中的超导元件依照电力系统需要的电流容量串联及并联。图2是对图1的详细描述，超导元件RR,以及环绕该超导元件RR, 的线圈LL,所形成的触发矩阵元件110-1，连接到电力线，该电力线从 电力馈线100接收电能。限流矩阵元件114-1包舍超导元件RR卜环绕 该超导元件RR,的线圈Lh、与该超导元件RR,并联的线圈LLh、环绕 该超导元件RR,的线圈Lu，以及依照电压容量分别串联的114-1至 114-m的m个限流矩阵元件。触发矩阵元件110-1依照电力系统需要 的电流容量，与114-1至114-m的m个限流矩阵元件并联。参看图2，在有稳定电流流入的情况下，超导元件(RR,、 R 、 R21、…Rm,)将电力馈线供给的电能无损耗地提供到一系统。在电流稳 定的情况下，环绕各个超导元件的线圈(LL,、 LL 、 LL21. LLml)中 产生的感应系数发生偏移。另一方面，当如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超过某一 阈值的过电流时，超导元件RR,产生高阻值，在相变态失超。过电流被所产生的阻值分流到环绕超导元件R&的线圈LL,中， 从而产生磁场。在此，这个磁场同时施加到串联的线圈LLU至线圈 LLml。假设该磁场使超导元件Ru至Rm,失超， 一高阻抗值便产生了， 从而超导元件Ru至Rml将过电流分配到与超导元件Rn至Rml并联的 线圈L至Lml中。总之，超导元件Ru至Rml没有被过电流损毁，这 样过电流被包含在线圈Ln至Lml中的阻值限制，以阻碍过电流流入到 系统150。对于上述操作，各个超导元件应制造成具有相同特性，并被诸如 液态氮等冷却剂环绕冷却。如上所述，FCL中的超导元件被过电流或高于某一阈值的温度传 送到相变状态，从而产生一高阻值以限制过电流。此外，FCL中的超 导元件通过由冷却器件冷却至超导态温度来恢复至超导态。然而，FCL中的超导元件的缺点是，所述元件的每单元长度的允 许电功率容量低，因此电力系统需要应用串联和并联连接，并且高压 电力系统所需的超导元件的串联和并联连接成几何级数增长。在这种 情况下，超导元件的串联和并联连接的连接点增加，使FCL变得不稳 定，从而使将要提供到电力系统的安全电能变得不稳定。另一个缺点 是，由于高制造成本以及超导元件串联和并联连接所需的复杂工艺， FCL不能被应用到实际的电力系统中。又一个缺点是，超导元件的冷 却成本以及将FCL保持在超导态的工艺，阻碍其在电力系统中的实际 应用。还可能存在进一步的缺点，因为从相变态到超导态的恢复需要相 当长的时间，通常的电力系统所需的一秒内的电路重复接通条件是难 以满足的。其间，断流器对应于过电流继电器的控制中断超过某一 阈值的过 电流需要3至5个周期，FCL根据超导元件的独特性检测到超过阈值 的过电流并对其限制。过电流继电器检测到超过某一 阈值的过电流， 并将切断信号传送到断流器。但如果FCL在过电流继电器检测到过电 流前对过电流进行限制，过电流继电器便不能正常工作并控制断流器。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有整体高速开关模块的半 波熄弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器，该故障电流限制器可通过在半个周期内不完全限制短路电流，而在经过半个周期后限 制短路电流，以在发生短路的情况下，使超导故障电流限制器与系统 保护继电器元件协调互连，使其自身与系统保护元件平稳地交互工作。 原因是理想情况下，如果故障电流与电力系统的保护继电器元件配合 工作，在半个周期内不应对其进行限制。即使与在产生故障电流后的 初始半个周期内，电流达到故障电流的峰值前对其进行限制的故障电 流限制器限制相比较，该超导故障电流限制器存在允许半个周期的故 障电流通过的缺陷。本专利技术的另 一个目的是提供一种具有整体高速开关模块的半波熄 弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器。从整体构造看，该故 障电流限制器仅由超导元件、高速开关模块以及限流负载三个部分组 成，以形成一个整体模块。该模块通过一种机理并行激发环绕在超导 元件上的多个外围开关元件，以形成采用超导元件的故障电流限制器。 因此，超导元件的^f吏用成本和冷却成本可以减少。本专利技术进一步的目的是提供一种具有整体高速开关模块的半波熄 弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器，该故障电流限制器能 够处理重复接通的问题，且能和应用于现存电力系统中的保护器件配 合工作，并且进一步提供一种应用于电力系统的超导故障电流限制器， 该电力系统可提供额外高压和大电流容量，因此长远看来可建立可靠 性。在一通常的方面， 一种半波熄弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器包括一整体高速开关模块，该模块进一步包括设置在分 流通道中的激励线圈，该激励线圈与供电通道中的超导元件并联，以 在出现因超导元件失超而被分流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括整体高速开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器，其中所述模块包括：设置在分流通道中的激励线圈，所述线圈与供电通道中的超导元件并联，以在出现因超导元件失超而被分流的过电流时产生电排斥力，然后将该电排斥力提供到交互工作装置； 串联在所述激励线圈与一系统之间的高速开关触点，所述触点位于分流通道的后端，并且整体轴向耦合到所述交互工作装置，以使连接开关的触点通过施加到所述交互工作装置的电排斥力打开；电弧转换开关，所述电弧转换开关通过与所述激励线圈并联设置在 限流通道中，并且其一侧整体轴向耦合到所述交互工作装置，在所述高速开关触点的运动方向及其反方向交互工作，当所述高速开关触点打开预设间距时，通过该触点将所述过电流施加到串联在电弧转换开关后端的限流负载。

【技术特征摘要】
KR 2006-10-25 10-2006-01041941、一种包括整体高速开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器，其中所述模块包括设置在分流通道中的激励线圈，所述线圈与供电通道中的超导元件并联，以在出现因超导元件失超而被分流的过电流时产生电排斥力，然后将该电排斥力提供到交互工作装置；串联在所述激励线圈与一系统之间的高速开关触点，所述触点位于分流通道的后端，并且整体轴向耦合到所述交互工作装置，以使连接开关的触点通过施加到所述交互工作装置的电排斥力打开；电弧转换开关，所述电弧转换开关通过与所述激励线圈并联设置在限流通道中，并且其一侧整体轴向耦合到所述交互工作装置，在所述高速开关触点的运动方向及其反方向交互工作，当所述高速开关触点打开预设间距时，通过该触点将所述过电流施加到串联在电弧转换开关后端的限流负载。2、 如权利要求1所述的电流限制器，其中所述电弧转换开关的触 点间距小于所述高速开关触点的触点间距，以使所述电弧转换开关的 触点在所述高速开关触点完全断开之前接通。3、 如权利要求1所述的电流限制器，其中所述交互工作装置位于 所述激励线圈的上侧，且所述交互工作装置是由电排斥力推动的板型 斥...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴劝培，李昉昱，
申请(专利权)人：LS产电株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]