專(zhuān)利名稱(chēng):峰值電流限制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及峰值電流限制裝置,尤其是涉及一種保護(hù)連接在電力系
統(tǒng)的電力設(shè)備并對(duì)臨界值以上的故障電流(Fault current)進(jìn)行限流的峰 值電流限制裝置。
背景技術(shù):
通常,電力系統(tǒng)中設(shè)置有限流器,為了防止在雷擊、接地故障、 短路等事故發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的臨界值以上的故障電流導(dǎo)致電力設(shè)備燒壞
或受損,對(duì)臨界值以上的故障電流進(jìn)行限流;斷路器,用于斷開(kāi)與負(fù) 載的連接,以避免故障電流流向負(fù)載。
當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí),上述限流器限制所產(chǎn)生的故障電 流,從而盡可能降低施加到母線(Bus bar)、絕緣器、斷路器等電力 設(shè)備的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力以及由電產(chǎn)生的應(yīng)力以保護(hù)電力設(shè)備。
另夕卜,斷路器連接在電力系統(tǒng)上,用于檢測(cè)臨界值以上的故障電流, 并根據(jù)生成斷路信號(hào)的過(guò)電流繼電器的控制,斷開(kāi)與負(fù)載的連接,從 而避免故障電流流向負(fù)載以保護(hù)負(fù)載。
這種斷路器根據(jù)過(guò)電流繼電器的控制切斷臨界值以上的故障電流 需要3-5個(gè)周期左右的時(shí)間。這是因?yàn)檫^(guò)電流繼電器檢測(cè)臨界值以上的 故障電流需要一定的時(shí)間。
因此,當(dāng)產(chǎn)生臨界值以上的故障電流,而限流器過(guò)早啟動(dòng)限制規(guī)定 值以上的故障電流時(shí),過(guò)電流繼電器有可能無(wú)法檢測(cè)故障電流。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種峰值電流限制裝置,該裝置在經(jīng)過(guò)規(guī)定 時(shí)間后對(duì)臨界值以上的故障電流進(jìn)行限流,以便能夠與連接在電力系 統(tǒng)上的包括過(guò)電流繼電器和斷路器在內(nèi)的電力設(shè)備聯(lián)動(dòng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種峰值電流限制裝置,當(dāng)發(fā)生臨界值 以上的故障電流時(shí),該裝置將故障電流以規(guī)定值限制在電力設(shè)備的額
定短路開(kāi)斷電流(rated short circuit breaking current)以下,從而避免在對(duì) 故障電流進(jìn)行限流之前,連接在電力系統(tǒng)的電力設(shè)備被燒壞或受損。
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明之峰值電流限制裝置包括觸發(fā)器件, 串聯(lián)在電源和負(fù)載之間,當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí),將上述故 障電流分流到并聯(lián)的另一路徑;主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān),串聯(lián)在上述觸發(fā)器件和 上述負(fù)載之間;驅(qū)動(dòng)線圏,與上述觸發(fā)器件并聯(lián),并通過(guò)上述故障電 流產(chǎn)生排斥力使上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)中接觸的觸點(diǎn)分離;峰值限制阻抗器 件,串聯(lián)在上述觸發(fā)器件和上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的連接節(jié)點(diǎn)和上述驅(qū)動(dòng)線 圈之間,用于將流過(guò)上述驅(qū)動(dòng)線圏的故障電流的第 一峰值限制在預(yù)設(shè) 值以下。
另外,本發(fā)明特征在于,上述峰值電流限制裝置還包括第一操作開(kāi) 關(guān),其與上述驅(qū)動(dòng)線圈并聯(lián),待上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)分離后,該第 一操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接觸使上述故障電流流過(guò)。
另外,本發(fā)明特征在于,上述峰值電流限制裝置還包括第二操作開(kāi) 關(guān),其與上述峰值限制阻抗器件并聯(lián),待上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)分離 后,該第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接觸使由上述峰值限制阻抗器件所限制的 故障電流流過(guò)。另外,本發(fā)明特征在于,上述峰值電流限制裝置還包括第二操作開(kāi) 關(guān),待上述第一操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接觸后,該第二操作開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)接觸使 由上述峰值限制阻抗器件所限制的故障電流流過(guò)。
另外,本發(fā)明特征在于,上述第一操作開(kāi)關(guān)以及第二操作開(kāi)關(guān)的觸 點(diǎn)間隙形成為小于主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙,使其觸點(diǎn)早于上述主觸點(diǎn) 開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)完全分離的時(shí)機(jī)進(jìn)行接觸,而上述第 一操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙 形成為小于上述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙。
另外,本發(fā)明特征在于,當(dāng)上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)中觸點(diǎn)分離所引起的電 弧在故障電流的半周期的電流零點(diǎn)被消弧時(shí),上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn) 完全分離。
根據(jù)本發(fā)明,當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí),為使連接在電力系 統(tǒng)上的電力設(shè)備尤其是斷路器啟動(dòng),經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后對(duì)故障電流進(jìn)行 限流,而本發(fā)明的峰值電流限制裝置在限流之前將故障電流以規(guī)定值
限制在電力i殳備的額定短3各開(kāi)斷電流(rated short circuit breaking current) 以下,/人而4吏電力i殳備免受熱應(yīng)力和初4成應(yīng)力。
然后,由過(guò)電流繼電器所控制的斷路器檢測(cè)臨界值以上的故障電流 并阻止故障電流流向負(fù)載,斷路器所檢測(cè)的故障電流是被限制到額定 短路開(kāi)斷電流以下的電流,因此可使包括斷路器在內(nèi)的電力設(shè)備工作 時(shí)免受熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。由此,延長(zhǎng)了電力設(shè)備的壽命。
其結(jié)果,與連接在電力系統(tǒng)上的電力設(shè)備聯(lián)動(dòng),來(lái)保護(hù)負(fù)載和電力 設(shè)備。
圖1為本發(fā)明之峰值電流限制裝置的結(jié)構(gòu)框7圖2為圖1中的整體式高速開(kāi)關(guān)模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖3a為圖1中產(chǎn)生故障電流時(shí)故障電流隨時(shí)間的變化曲線圖3b為圖3a的詳細(xì)曲線圖。
*附圖符號(hào)說(shuō)明
100:電源 105:電力線
110 :觸發(fā)器件 120 :整體式高速開(kāi)關(guān)模塊
121 :主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān) 123 :驅(qū)動(dòng)線圈
125 :第一操作開(kāi)關(guān) 127 :第二操作開(kāi)關(guān)
130 :峰值限制阻抗器件(PCL ) 140 :限流負(fù)載
150:斷路器 160:負(fù)載
具體實(shí)施例方式
以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明時(shí),對(duì)相關(guān)的公知功能或結(jié)構(gòu)進(jìn)行省略,以避 免本發(fā)明的說(shuō)明變得冗長(zhǎng)。
圖1為本發(fā)明之峰值電流限制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為圖1中的 整體式高速開(kāi)關(guān)模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖l所示,為使電力的傳遞達(dá)到最佳,使用具有規(guī)定的阻抗值的 電力線(Zline)105連接電源100和負(fù)載(Load)160,以形成電源100向負(fù) 載160供電的路徑。這種路徑形成有多個(gè),各路徑上連接有穩(wěn)定供電 所需的各種器件(電力設(shè)備)。聯(lián)觸發(fā)(trigger:Trig)器件110和處于觸點(diǎn)接 觸狀態(tài)的主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121。即,上述電力線105和負(fù)載之間串聯(lián)著上述 觸發(fā)器件IIO和處于觸點(diǎn)接觸狀態(tài)的上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121。當(dāng)施加正常 電流時(shí),上述正常電流通過(guò)上述觸發(fā)器件110和主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121流向 負(fù)載160。此外,與上述供電路徑a并聯(lián)的第一分流路徑c上串聯(lián)著驅(qū) 動(dòng)線圏123和峰值限制阻抗器件130。即,上述驅(qū)動(dòng)線圈123以及峰值 限制阻抗器件130并聯(lián)在上述觸發(fā)器件110。當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障 電流時(shí),故障電流被上述觸發(fā)器件110所分流而流經(jīng)上述驅(qū)動(dòng)線圈123 和上述峰值限制阻抗器件130。
另外,在與上述第一分流路徑c形成并聯(lián)的第二分流路徑e上,串 聯(lián)著第一操作開(kāi)關(guān)125和第二操作開(kāi)關(guān)127。當(dāng)上述第一操作開(kāi)關(guān)125 和第二操作開(kāi)關(guān)127的觸點(diǎn)接觸時(shí),故障電流經(jīng)過(guò)上述第一操作開(kāi)關(guān) 125和第二操作開(kāi)關(guān)127,從而保護(hù)連接在上述各路徑上的器件。另夕卜, 還形成有限流路徑h,其上連接有與主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121并聯(lián)的、用于限流 故障電流的限流負(fù)載140。此外,第二分流路徑e的第一4喿作開(kāi)關(guān)125 和第二操作開(kāi)關(guān)127之間的連接節(jié)點(diǎn)和第一分流路徑c的驅(qū)動(dòng)線圏123 和峰值限制阻抗器件130之間的連接節(jié)點(diǎn)連接在一起,從而形成第三 分流路徑f。
即,本發(fā)明中的峰值電流限制裝置包含供電路徑在內(nèi)的多個(gè)分流路 徑,供電路徑是施加正常電流時(shí)將電源穩(wěn)定地提供給負(fù)載的主路徑, 而多個(gè)分流路徑是當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí)供故障電流經(jīng)過(guò)的 路徑,限流路徑是對(duì)故障電流進(jìn)行限流的路徑。隨后對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說(shuō) 明。
9正常情況下,觸發(fā)器件110處于低阻抗?fàn)顟B(tài),并將來(lái)自電源100電 流無(wú)損耗地提供給負(fù)載160,而當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí)其轉(zhuǎn)換 為高阻抗?fàn)顟B(tài),將上述所產(chǎn)生的故障電流分流至第一分流路徑c。即, 正常情況下以低阻抗?fàn)顟B(tài)使電流流通,而在發(fā)生事故時(shí)轉(zhuǎn)換為高阻抗 狀態(tài),將故障電流分流到第一分流路徑c。
上述觸發(fā)器件110可由超導(dǎo)體(Superconductor)、正溫度系數(shù)熱敏電 阻(Positive Temperature Coefficient)或液體金屬(Liquid Metal)斗勾成,其 優(yōu)選構(gòu)成為,當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí)至少在1/4周期之內(nèi)轉(zhuǎn)換 為高阻抗?fàn)顟B(tài)。
如圖2所示,整體式高速開(kāi)關(guān)模塊包括主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121、驅(qū)動(dòng)線 圈123、第一操:作開(kāi)關(guān)125、第二操作開(kāi)關(guān)127。當(dāng)施加正常電流時(shí), 驅(qū)動(dòng)線圈123抵接在排斥板124的下側(cè)面,上述排斥板124的下側(cè)面 中心軸上延伸結(jié)合有軸122。而該軸122的下端連"t妄有觸點(diǎn)常閉狀態(tài)的 主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的一觸點(diǎn)121-1,上述排斥板124的上側(cè)面的中心與觸 點(diǎn)常開(kāi)的第一操作開(kāi)關(guān)125以及第二操作開(kāi)關(guān)127的一觸點(diǎn)125-2、 127-2形成接觸。
當(dāng)臨界值以上的故障電流通過(guò)上述觸發(fā)器件110流向驅(qū)動(dòng)線圈123 時(shí),處于固定狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)線圏123產(chǎn)生排斥力,通過(guò)該排斥力使排斥 板124向上方移動(dòng)。隨著上述排斥板124向上移動(dòng),主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121 的一觸點(diǎn)121-1與軸122 —起向上移動(dòng),致使其與處于固定狀態(tài)的主觸 點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的另一觸點(diǎn)121-2分離,而第一、第二操作開(kāi)關(guān)125、 127 的一觸點(diǎn)125-2、 127-2與第一、第二操作開(kāi)關(guān)125、 127的另一觸點(diǎn) 125-1、 127-1進(jìn)行接觸。整體式高速開(kāi)關(guān)模塊120的構(gòu)成為,驅(qū)動(dòng)線圈123連接在與上述觸 發(fā)器件110并聯(lián)的第一分流路徑c上,用于當(dāng)上述觸發(fā)器件110所分 流的臨界值以上的故障電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生排斥力。
主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121以觸點(diǎn)常閉狀態(tài)連接在供電路徑上的上述觸發(fā)器件 IIO的后方并與上述觸發(fā)器件IIO形成串聯(lián),使正常電流通過(guò),并通過(guò) 上述驅(qū)動(dòng)線圏123所產(chǎn)生的臨界值以上的排斥力^f吏其觸點(diǎn)分離,同時(shí) 產(chǎn)生電弧(arc)。主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)之間被這種電弧連接,從而形成通 電路徑。
具體為,當(dāng)臨界值以上的故障電流被施加到整體式高速開(kāi)關(guān)模塊 120的驅(qū)動(dòng)線圈123時(shí),引起渦電流產(chǎn)生互相排斥的排斥力,通過(guò)該排 斥力使與其聯(lián)動(dòng)的排斥板124向上移動(dòng),從而使主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的接 觸的觸點(diǎn)分離。即,通過(guò)軸122連接在上述排斥板124上的主觸點(diǎn)開(kāi) 關(guān)121之一觸點(diǎn)121-1,隨著排斥板124的向上移動(dòng)而移動(dòng),由此,主 觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121中處于接觸狀態(tài)的觸點(diǎn)開(kāi)始分離,并產(chǎn)生電弧。
另外,當(dāng)上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)完全分離(脫開(kāi)),且故障電 流達(dá)到發(fā)生后經(jīng)過(guò)半周期的電流零點(diǎn)時(shí),在上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121中產(chǎn) 生的電弧消弧。
當(dāng)上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)分離并達(dá)到預(yù)先設(shè)定的第一間隙時(shí), 上述第一操作開(kāi)關(guān)125的處于分離狀態(tài)的觸點(diǎn)將接觸。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè) 定的第二間隙時(shí),上述第二操作開(kāi)關(guān)127的處于分離狀態(tài)的觸點(diǎn)將接 觸。這時(shí),第一、第二操作開(kāi)關(guān)125、 127的觸點(diǎn)間隙小于上述主觸點(diǎn) 開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)間隙,上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)完全分離之前,第 一操作開(kāi)關(guān)125的觸點(diǎn)先將接觸,而且等上述第一操作開(kāi)關(guān)125的觸 點(diǎn)接觸后,第二纟喿作開(kāi)關(guān)127的觸點(diǎn)形成接觸。另外,上述第一操作開(kāi)關(guān)125的觸點(diǎn)間隙可小于上述第二操作開(kāi)關(guān) 127的觸點(diǎn)間隙。
這樣,第一操作開(kāi)關(guān)125避免故障電流只流向驅(qū)動(dòng)線圏,從而防止 驅(qū)動(dòng)線圏123受熱損傷。即,大部分的故障電流流入驅(qū)動(dòng)線圏123,而 當(dāng)?shù)谝徊僮鏖_(kāi)關(guān)125的觸點(diǎn)接觸時(shí),部分故障電流分流至第一操作開(kāi) 關(guān)125,從而防止驅(qū)動(dòng)線圏123受損,并避免排斥板124之間產(chǎn)生過(guò)大 的排斥力,由此避免了整體式高速開(kāi)關(guān)模塊120受損。
第二操作開(kāi)關(guān)127的特征為,在臨界值以上的故障電流的第一峰值 之后,使觸點(diǎn)接觸。具體為,等到通過(guò)峰值限制阻抗器件130使故障 電流以規(guī)定值被限制后,觸點(diǎn)再進(jìn)行接觸,從而縮短了故障電流流入 上述峰值限制阻抗器件130的通電時(shí)間,這樣,上述峰值限制阻抗器 件130可選用小熱容量的器件。
另外,上述第二操作開(kāi)關(guān)127的觸點(diǎn)形成接觸時(shí),幾乎所有的故障 電流分流至阻抗較小的第二分流路徑e。這樣,可防止故障電流導(dǎo)致的 在觸發(fā)器件在內(nèi)的各器件產(chǎn)生熱應(yīng)力。
整體式高速開(kāi)關(guān)模塊120被設(shè)計(jì)成,被觸發(fā)器件UO分流的故障電 流不會(huì)給各個(gè)器件帶來(lái)?yè)p傷,且分流的故障電流可被限流。
峰值限制阻抗器件130為,將故障電流限制在規(guī)定值的峰值控制負(fù) 載(Peak Control Load: PCL),其串聯(lián)在安裝有上述驅(qū)動(dòng)線圈123的第一 分流路徑c的后端,將流經(jīng)上述驅(qū)動(dòng)線圏123的故障電流或經(jīng)過(guò)上述 第一操作開(kāi)關(guān)125和第三分流路徑f的故障電流限制在預(yù)設(shè)值以下。
峰值限制阻抗器件130的功能為,電力系統(tǒng)上連接有斷路器、開(kāi)關(guān)、 變壓器,電力熔斷器等電力設(shè)備,各電力設(shè)備均規(guī)定有額定短路開(kāi)斷電流(rated short circuit breaking current),如流入超過(guò)額定少豆3各開(kāi)斷電流一 定值的故障電流,這些器件會(huì)受損或老化導(dǎo)致故障或縮短其壽命。因 此,為了保護(hù)這些電力設(shè)備,當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí),通過(guò) 峰值限制阻抗器件130將故障電流限制在電力系統(tǒng)上連接的電力設(shè)備
的額定短;洛開(kāi)斷電流以下。
上述峰值限制阻抗器件130的阻抗值設(shè)定成,使該電力系統(tǒng)中經(jīng)計(jì) 算出的最大故障電流值被限制在不會(huì)給所設(shè)置的斷路器等電力設(shè)備的 機(jī)械強(qiáng)度帶來(lái)問(wèn)題的范圍之內(nèi),優(yōu)選設(shè)定為1-lOOmQ的低阻抗值。理 由是,當(dāng)向并聯(lián)的觸發(fā)器件110流入正常電流時(shí),觸發(fā)器件110處于 低阻抗?fàn)顟B(tài),因此阻抗器件的阻抗值過(guò)大時(shí),會(huì)在上述觸發(fā)器件110 兩端發(fā)生較大的電壓降。
限流負(fù)載(Current Limiting Load: CLL)140連接在與上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān) 121并聯(lián)的限流路徑h上,當(dāng)上述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)完全分離,且 所產(chǎn)生的電弧被消弧(消失)時(shí),其對(duì)流經(jīng)上述第一、笫二操作開(kāi)關(guān)125、 12的故障電流進(jìn)行限流。
當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí),斷路器150根據(jù)過(guò)電流繼電器(未 圖示)所產(chǎn)生的開(kāi)斷信號(hào)斷開(kāi)與負(fù)載的連接。上述過(guò)電流繼電器連接在 電力系統(tǒng)上,用于檢測(cè)臨界值以上的故障電流并產(chǎn)生開(kāi)斷信號(hào),以從 故障電流保護(hù)電力設(shè)備。
以下,對(duì)本發(fā)明之峰值電流限制裝置的動(dòng)作按照路徑(a-j路徑)進(jìn)行 詳細(xì)說(shuō)明。
當(dāng)施加正常電流時(shí),a路徑的觸發(fā)器件處于低阻抗?fàn)顟B(tài),上述正常 電流幾乎無(wú)損耗地經(jīng)過(guò)a路徑并流過(guò)b路徑的觸點(diǎn)接觸的主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān), 經(jīng)過(guò)i路徑而流向負(fù)載。
13另一方面,當(dāng)雷擊、接地故障、短路等事故導(dǎo)致臨界值以上的故障 電流產(chǎn)生時(shí),觸發(fā)器件110處于顯示高阻抗值的高阻抗?fàn)顟B(tài),將上述 產(chǎn)生的故障電流分流至C路徑。
從產(chǎn)生上述故障電流至主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)分離預(yù)先設(shè)定的第一 間隙為止,上述故障電流流入c路徑的驅(qū)動(dòng)線圈123。上述驅(qū)動(dòng)線圈 123由上述故障電流產(chǎn)生排斥力,根據(jù)該排斥力使主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121中接 觸的觸點(diǎn)分離,從而在主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121發(fā)生電弧。通過(guò)在主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān) 121所發(fā)生的電弧形成通電路徑。
如上所述,主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)分離至預(yù)先設(shè)定的第一間隙時(shí), 第一操作開(kāi)關(guān)125的觸點(diǎn)接觸,使流入驅(qū)動(dòng)線圈123的大部分故障電 流中的部分電流分流至e路徑的第一操作開(kāi)關(guān)125。上述第一間隙可設(shè) 定為,在從故障電流產(chǎn)生至故障電流的第一峰值之前,使上述第一操 作開(kāi)關(guān)125的觸點(diǎn)4妄觸。
即,故障電流通過(guò)c路徑的驅(qū)動(dòng)線圈123流向d路徑的"^值限制阻 抗器件130,或通過(guò)e路徑的第一操作開(kāi)關(guān)125經(jīng)由f路徑流向d路徑 的峰值限制阻抗器件130。上述故障電流的第一峰值被上述峰值限制阻 抗器件130限制在預(yù)設(shè)值以下。然后,限制為規(guī)定值的故障電流經(jīng)過(guò) 在b路徑的主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121所發(fā)生的電弧所形成的通電路徑而流向i 路徑。
當(dāng)主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)分離至預(yù)先設(shè)定的第一間隙,其后主觸點(diǎn) 開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的第二間隙時(shí),第二操作開(kāi)關(guān)127的觸 點(diǎn)接觸,從而使大部分的故障電流流入小阻抗的e路徑,并經(jīng)過(guò)第一 操作開(kāi)關(guān)125,經(jīng)由g路徑的第二操作開(kāi)關(guān)127和b路徑的主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121流向i路徑。上述第二間隙可設(shè)定為,經(jīng)過(guò)故障電流的第一峰值之
后,使上述第二操作開(kāi)關(guān)127的觸點(diǎn)形成接觸。
這樣,主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)完全分離,當(dāng)?shù)竭_(dá)故障電流的半周期 的電流零點(diǎn)時(shí),主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121中發(fā)生的電弧#:完全消弧。
由此,故障電流經(jīng)過(guò)e路徑的第一操作開(kāi)關(guān)125,并經(jīng)過(guò)g路徑的 第二操作開(kāi)關(guān)127,由h路徑的限流負(fù)載140限流后流入i路徑。
如上所述,根據(jù)本發(fā)明可將故障電流的第一峰值限制在預(yù)設(shè)值以 下,從而可防止連接在后端的電力設(shè)備受到熱損傷以及機(jī)械損傷。
參照?qǐng)D3a、圖3b對(duì)上述動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明如下。
圖3a中可看出,臨界值以上的故障電流A(faultcurrent)具有很大的 第一峰值。如上述第一峰值直接流入后端的電力設(shè)備(例如,母線、絕 緣器、斷路器等),上述電力設(shè)備流入的電流超過(guò)其額定短路開(kāi)斷電流, 導(dǎo)致這些設(shè)備受到熱損傷或機(jī)械損傷。通常,故障電流的第一峰值最 大,其后發(fā)生的電流峰值逐漸減少。而且,上述第一峰值后發(fā)生的電 流峰值通常不會(huì)給后端的電力設(shè)備帶來(lái)熱損傷或機(jī)械損傷。因此,本 發(fā)明中的峰值電流限制裝置是用于對(duì)第一個(gè)產(chǎn)生的電流峰值進(jìn)行限制 的裝置。
本發(fā)明之值電流限制裝置可將上述故障電流A的第一峰值限制在 后端電力設(shè)備的額定短路開(kāi)斷電流以?xún)?nèi)的值,即故障電流B。另外, 本發(fā)明之峰值電流限制裝置在經(jīng)過(guò)了上述故障電流B的第一周期之半 周期,即電流零點(diǎn)后進(jìn)行限流(limitedcurrent)。上述故障電流的第一峰值限制在連接于后端的電 力設(shè)備的額定短路開(kāi)斷電流以?xún)?nèi),因此可防止上述電力設(shè)備受到來(lái)自 熱或機(jī)械的損傷。
另外,通過(guò)本發(fā)明,當(dāng)提高所使用的配電電壓時(shí),也無(wú)需更換上述 電力設(shè)備,因此可降低經(jīng)濟(jì)成本。
例如,連接在峰值電流限制裝置后端的電力設(shè)備具有對(duì)應(yīng)于154kV 電壓標(biāo)準(zhǔn)的額定短5^開(kāi)斷電流。如果使用電壓變更為345kV,通常情 況下,上述電力設(shè)備需要全部更換。那是因?yàn)樯鲜鲭娏υO(shè)備的額定短 路開(kāi)斷電流值均小于變更后的電壓所對(duì)應(yīng)的額定短路開(kāi)斷電流值。但 是,本發(fā)明中的峰值電流限制裝置可將上述345kV時(shí)所發(fā)生的故障電 流的第一峰值限制在上述電力設(shè)備的額定短路開(kāi)斷電流以?xún)?nèi)(以154kV 為基準(zhǔn)設(shè)定的額定短路開(kāi)斷電流值)。因此,所用電壓變更的情況下, 利用上述峰值電流限制裝置,現(xiàn)有的電力設(shè)備無(wú)需替換,仍可使用于 變更后的電壓環(huán)境。
參照?qǐng)D3b,臨界值以上故障電流的發(fā)生時(shí)間點(diǎn)為pl點(diǎn);觸發(fā)器件 110分流上述故障電流的時(shí)間點(diǎn)為p2點(diǎn);通過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈123所產(chǎn)生的 排斥力使主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)被分離并產(chǎn)生電弧的時(shí)間點(diǎn)為p3點(diǎn)。
另外,主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)被分離并達(dá)到預(yù)先設(shè)定的第一間隙, 而第一操作開(kāi)關(guān)125的觸點(diǎn)接觸的時(shí)間點(diǎn)為p4點(diǎn);主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的 觸點(diǎn)到達(dá)預(yù)先設(shè)定的第二間隙,且第二操作開(kāi)關(guān)127的觸點(diǎn)接觸的時(shí) 間點(diǎn)為p5點(diǎn)。
另外,主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121的觸點(diǎn)完全分離,且到達(dá)故障電流的半周期
即電流零點(diǎn)而使主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121中所產(chǎn)生的電弧被消弧的時(shí)間點(diǎn)為p6 占
,、、、o
16p2點(diǎn)后的a、 b表示a路徑的觸發(fā)器件110中殘留的故障電流和b 路徑的主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)中產(chǎn)生的電弧電流,Varc表示主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)121中所 產(chǎn)生的電弧電壓。該電弧電流值在第二操作開(kāi)關(guān)127的觸點(diǎn)接觸的p5 點(diǎn)以后開(kāi)始接近于零,由此可知,幾乎所有的故障電流流向阻抗最小 的分流j洛徑。
在說(shuō)明書(shū)中對(duì)本發(fā)明的理想實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明,但本發(fā)明并不限定 于此,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種 變形以及并更。
權(quán)利要求
1、一種峰值電流限制裝置,其包括觸發(fā)器件,串聯(lián)在電源和負(fù)載之間,當(dāng)發(fā)生臨界值以上的故障電流時(shí),將所述故障電流分流到并聯(lián)的另一路徑;主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān),串聯(lián)在所述觸發(fā)器件和所述負(fù)載之間;驅(qū)動(dòng)線圈,與所述觸發(fā)器件并聯(lián),并通過(guò)所述故障電流產(chǎn)生排斥力使所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)中的接觸觸點(diǎn)分離;峰值限制阻抗器件,串聯(lián)在所述觸發(fā)器件和所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的連接節(jié)點(diǎn)和所述驅(qū)動(dòng)線圈之間,用于將流經(jīng)所述驅(qū)動(dòng)線圈的故障電流的第一峰值限制在預(yù)設(shè)值以下。
2、 如權(quán)利要求1所述峰值電流限制裝置,其特征在于,還包括第 一操作開(kāi)關(guān),所述第一操作開(kāi)關(guān)與所述驅(qū)動(dòng)線圈并聯(lián),待所述主觸點(diǎn) 開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)分離后,該第一操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接觸,從而使所述故障電 流流過(guò)。
3、 如權(quán)利要求1所述峰值電流限制裝置,其特征在于,當(dāng)產(chǎn)生臨 界值以上的故障電流時(shí),所述觸發(fā)器件增大阻抗值,從而使所述故障電流分流到并^:的另 一路徑。
4、 如權(quán)利要求1所述峰值電流限制裝置,其特征在于,所述觸發(fā)器件為超導(dǎo)體、正溫度系數(shù)熱敏電阻、液體金屬中的至少一種。
5、 如權(quán)利要求2所述峰值電流限制裝置,其特征在于,所述觸發(fā) 器件為超導(dǎo)體、正溫度系數(shù)熱敏電阻、液體金屬中的至少一種。
6、 如權(quán)利要求1所述峰值電流限制裝置,其特征在于,所述峰值 限制阻抗器件具有l(wèi)-100mQ的阻抗值。
7、 如權(quán)利要求2所述峰值電流限制裝置,其特征在于,所述峰值 限制阻抗器件具有l(wèi)-100mQ的阻抗值。
8、 如權(quán)利要求1所述峰值電流限制裝置,其特征在于,還包括第 二操作開(kāi)關(guān),所述第二操作開(kāi)關(guān)與所述峰值限制阻抗器件并聯(lián),待所 述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)分離后,該第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接觸,從而使由 所述峰^f直限制阻抗器件所限制的故障電流流過(guò)。
9、 如權(quán)利要求2所述峰值電流限制裝置,其特征在于,還包括第 二操作開(kāi)關(guān),待所述第一操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接觸后,所述第二操作開(kāi)關(guān) 的觸點(diǎn)接觸,從而使由所述峰值限制阻抗器件所限制的故障電流流過(guò)。
10、 如權(quán)利要求6所述峰值電流限制裝置,其特征在于,還包括限 流負(fù)載,所述限流負(fù)載與所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)并聯(lián),當(dāng)所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的 觸點(diǎn)完全分離時(shí),所述限流負(fù)載對(duì)流過(guò)所述第二操作開(kāi)關(guān)的故障電流 進(jìn)行限流。
11、 如權(quán)利要求7所述峰值電流限制裝置,其特征在于,還包括限 流負(fù)載,所述限流負(fù)載與所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)并聯(lián),當(dāng)所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的 觸點(diǎn)完全分離時(shí),所述限流負(fù)載對(duì)流過(guò)所述第二操作開(kāi)關(guān)的故障電流 進(jìn)行限流。
12、 如權(quán)利要求6所述峰值電流限制裝置,其特征在于,在所述故 障電流的峰值經(jīng)過(guò)之后,所述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)進(jìn)行接觸。
13、 如權(quán)利要求7所述峰值電流限制裝置,其特征在于,在所述故 障電流的峰值經(jīng)過(guò)之后,所述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)進(jìn)行接觸。
14、 如權(quán)利要求6所述峰值電流限制裝置,其特征在于,所述第 一操作開(kāi)關(guān)以及所述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙小于主觸點(diǎn) 開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙,從而使所述第 一操作開(kāi)關(guān)以及所述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)早于所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)完全分離的時(shí)機(jī)進(jìn)行接觸;所述第 一操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙小于所述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙。
15、 如權(quán)利要求7所述峰值電流限制裝置,其特征在于,所述第 一操作開(kāi)關(guān)以及所述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙小于主觸點(diǎn) 開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙,從而使所述第 一操作開(kāi)關(guān)以及所述第二操作開(kāi)關(guān)的 觸點(diǎn)早于所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)完全分離的時(shí)機(jī)進(jìn)行接觸;所述第 一操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙小于所述第二操作開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間隙。
16、 如權(quán)利要求10所述峰值電流限制裝置,其特征在于,當(dāng)所述 主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)中觸點(diǎn)分離所引起的電弧在故障電流的半周期的電流零點(diǎn) 被消弧時(shí),所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)完全分離。
17、 如權(quán)利要求11所述峰值電流限制裝置,其特征在于,當(dāng)所述 主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)中觸點(diǎn)分離所引起的電弧在故障電流的半周期的電流零點(diǎn) 被消弧時(shí),所述主觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)完全分離。 全文摘要
本發(fā)明涉及一種峰值電流限制裝置,該裝置當(dāng)產(chǎn)生故障電流時(shí),能夠?qū)⑸鲜龉收想娏鞯姆逯迪拗圃陬A(yù)設(shè)值以下。上述峰值電流限制裝置可保護(hù)電力設(shè)備免受故障電流引起的熱損傷或機(jī)械損傷。
文檔編號(hào)H02H9/02GK101505056SQ20091000621
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者樸權(quán)培, 李京昊, 沈政煜 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社