專利名稱：一種切斷短路電流的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)送變電領(lǐng)域，特別涉及切斷短路電流的裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，發(fā)電容量的不斷上升，電力系統(tǒng)發(fā)生短路引起的短路 電流隨之增大。短路電流的增大，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定、對設(shè)備安全有很大危害。斷路器切斷短 路電流的能力有限制，短路電流超過斷路器最大切斷電流值時，斷路器無法切斷短路電流。 高壓大容量斷路器的研制成為開關(guān)電器領(lǐng)域的困難課題。專利號為200420038425. 3，200520071934. 0，200710019429. 5，2008102265069 發(fā)
明的短路電流限制器，其目的都是限制短路電流幅值。以往提出的所有短路電流限制器都 存在體積龐大，價格昂貴的缺點。另外，文獻(xiàn)“錢家驪，關(guān)永剛.整流式故障電流限制器對高 壓斷路器開合能力的影響[J]，清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，45(10)，1309 1312頁。” 指出短路電流幅值減小，斷路器切斷容量不一定提高。專利號為2008101592788的發(fā)明“短路電流限制器裝置及方法”，提出一種減小短 路電流，特別是減小短路電流過零點處周圍區(qū)段的電流值、加長電流過零點處周圍小電流 區(qū)段的時間、短路電流限制器體積減小、短路電流限制器制造成本降低、電力系統(tǒng)正常運行 時損耗較小的短路電流限制裝置及方法。可改善斷路器滅弧性能，提高斷路器切斷容量和 縮短斷路器滅弧時間。但是，該專利提出的方法的制造成本仍然較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決上述問題，提供一種設(shè)備體積更小、制造成本更低，方法更 簡便的切斷短路電流的裝置及方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種切斷短路電流的裝置，它包括斷路器，高壓開關(guān)，磁飽和電抗器，所述高壓開關(guān)與 磁飽和電抗器并聯(lián)后與斷路器串聯(lián)，再串聯(lián)接入供電回路。在磁飽和電抗器投入短路電流回路后，在短路電流過零點周圍大于0到小于等于 2毫秒設(shè)定區(qū)域時，磁飽和電抗器的閉環(huán)鐵芯不飽和，磁飽和電抗器阻抗為接近無窮大的激 磁阻抗，使該區(qū)段的短路電流接近為零；在短路電流過零點周圍設(shè)定區(qū)域以外時，磁飽和電 抗器的閉環(huán)鐵芯飽和。一種切斷短路電流的裝置的工作方法為
電力系統(tǒng)正常運行時，高壓開關(guān)閉合，斷路器閉合；
當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路，需要切斷短路電流時，先跳開裝置的高壓開關(guān)，把磁飽和電抗器 投入短路電流回路；然后跳開斷路器，從而切斷短路電流。本發(fā)明的有益效果是電力系統(tǒng)正常運行時切斷短路電流裝置的損耗為零；能夠提高斷路器滅弧性能，斷路器切斷容量得到提高，斷路器切斷短路電流的滅弧時間減?。谎b置體積減小、制造成本降低、方法更簡單。


圖1表示切斷短路電流的裝置結(jié)構(gòu)與連接方式； 圖2表示合上高壓開關(guān)時的短路電流波形；
圖3表示斷開高壓開關(guān)時的短路電流波形。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。切斷短路電流的裝置的結(jié)構(gòu)與連接方式如圖1所示。高壓開關(guān)K與磁飽和電抗器 L并聯(lián)后，與斷路器QF串聯(lián)。切斷短路電流的裝置串聯(lián)接入供電回路。電力系統(tǒng)正常運行 時，高壓開關(guān)閉合，斷路器閉合，電流回路導(dǎo)通，電力系統(tǒng)正常負(fù)荷電流從斷路器和高壓開 關(guān)流過。切斷短路電流的裝置沒有損耗。電力系統(tǒng)短路時，短路電流如圖2所示。切斷短路電流的裝置收到繼電保護(hù)的跳 閘命令，首先斷開裝置的高壓開關(guān)，把裝置的磁飽和電抗器投入短路電流回路。短路電流不 再通過高壓開關(guān)，短路電流轉(zhuǎn)移到與高壓開關(guān)并聯(lián)的磁飽和電抗器，通過磁飽和電抗器流 通。在短路電流過零點周圍大于0到小于等于2毫秒設(shè)定區(qū)域時，磁飽和電抗器的閉環(huán)鐵 芯不飽和，磁飽和電抗器阻抗為接近無窮大的激磁阻抗，使該區(qū)段的短路電流接近為零；在 短路電流過零點周圍設(shè)定區(qū)域以外時，磁飽和電抗器的閉環(huán)鐵芯飽和，磁飽和電抗器阻抗 為接近為零的漏磁阻抗，使該區(qū)段的短路電流沒有變化。磁飽和電抗器限制短路電流后的 波形如圖3所示。磁飽和電抗器線圈匝數(shù)多、鐵芯大時，磁飽和電抗器鐵芯不易飽和；優(yōu)點是可大幅 度限制短路電流；缺點是設(shè)備體積大、造價高。磁飽和電抗器線圈匝數(shù)少、鐵芯小時，磁飽和 電抗器易飽和；缺點是限制短路電流作用有限；優(yōu)點是設(shè)備體積減小、造價降低。不論磁飽 和電抗器線圈匝數(shù)多少、鐵芯大小，短路電流過零點處周圍區(qū)段的電流值都可減?。淮棚柡?電抗器線圈匝數(shù)少、鐵芯小，短路電流過零點周圍小電流值的時間區(qū)段短；磁飽和電抗器線 圈匝數(shù)多、鐵芯大，短路電流過零點周圍小電流值的時間區(qū)段長。為了平衡各種要求，選擇 短路電流過零點周圍大于0到小于等于2毫秒為小電流值的時間區(qū)段。這樣，磁飽和電抗 器的體積和價格較小。磁飽和電抗器使短路電流過零點處周圍大于0到小于等于2毫秒?yún)^(qū)段的電流值接 近為零。這時，斷路器切斷短路電流，可降低斷路器弧隙電壓恢復(fù)過程，從而提高斷路器的 滅弧能力?？商岣邤嗦菲髑袛嚯娏鞯娜萘浚豢s短斷路器滅弧時間，斷路器有希望經(jīng)一個過零 點即息弧。斷開高壓開關(guān)，把磁飽和電抗器投入短路電流回路的時候，電路有暫態(tài)過程。暫態(tài) 過程與磁飽和電抗器線圈的電感L與電阻R的比值L/R有關(guān)。L/R大，暫態(tài)過程長；L/R小， 暫態(tài)過程短。把磁飽和電抗器投入短路電流回路的時候，希望電路有小的暫態(tài)過程。磁飽 和電抗器線圈的電阻大，可減小暫態(tài)過程。所以，本發(fā)明的磁飽和電抗器線圈不必像其他磁 飽和電抗器線圈那樣采用小電阻率的導(dǎo)體繞制，反而可以選擇比其他磁飽和電抗器線圈較大電阻率的導(dǎo)體繞制，選擇范圍大。由于磁飽和電抗器在電力系統(tǒng)正常運行時不工作，只在電力系統(tǒng)故障時才投入，而且短路電流很快就被斷路器切除，所以，磁飽和電抗器線圈的直 徑可以比較小，進(jìn)一步提高線圈的電阻和降低磁飽和電抗器制造成本。必要時，磁飽和電抗 器可串聯(lián)電阻，進(jìn)一步減小投入磁飽和電抗器時的暫態(tài)過程。為了改善高壓開關(guān)的開關(guān)暫態(tài)特性，高壓開關(guān)兩端可以再并聯(lián)一組阻容元件。斷路器動靜觸頭回路串聯(lián)了磁飽和電抗器，可減小斷路器截斷過電壓，可改善斷 路器切斷容性電流的特性。如果把磁飽和電抗器改用空心電抗器，可限制短路電流，也可提高斷路器切斷容 量。只是，體積較大，暫態(tài)過程較差。先跳高壓開關(guān)，然后再跳斷路器效果較好。但是，為了進(jìn)一步簡化設(shè)備，高壓開關(guān) 與斷路器也可同時跳閘。這樣，可利用原有斷路器的兩組動觸頭，一組作為斷路器，另一組 作為開關(guān)。這樣，只要把磁飽和電抗器并聯(lián)于原有斷路器的其中一組動觸頭即可?？蛇M(jìn)一 步減小設(shè)備，減小投資。如果對原有斷路器的兩組動觸頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，變原來斷路器的兩組動觸 頭同時動作為兩組動觸頭先后動作，并把先動作的動觸頭用作本發(fā)明的高壓開關(guān)，后動作 的動觸頭用作本發(fā)明的斷路器?？珊喕景l(fā)明的實施，可提高原斷路器的機(jī)械動作速度，減 小斷路器切斷短路電流所需時間。接通供電回路時，可先合上高壓開關(guān)，再合斷路器。所述切斷短路電流的裝置及方法可用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計制造，完全可以實現(xiàn)，有廣闊 應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
一種切斷短路電流的裝置，它包括斷路器，高壓開關(guān)，磁飽和電抗器，其特征是，所述高壓開關(guān)與磁飽和電抗器并聯(lián)后與斷路器串聯(lián)，再串聯(lián)接入供電回路。
2.一種采用權(quán)利要求1所述的切斷短路電流的裝置的工作方法，其特征是，它的工作 過程為電力系統(tǒng)正常運行時，高壓開關(guān)閉合，斷路器閉合；當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路，需要切斷短路電流時，先跳開裝置的高壓開關(guān)，把磁飽和電抗器 投入短路電流回路；然后跳開斷路器，從而切斷短路電流；其中，在磁飽和電抗器投入短路電流回路后，在短路電流過零點周圍大于O到小于等 于2毫秒設(shè)定區(qū)域時，磁飽和電抗器的閉環(huán)鐵芯不飽和，磁飽和電抗器阻抗為接近無窮大 的激磁阻抗，使該區(qū)段的短路電流接近為零；在短路電流過零點周圍設(shè)定區(qū)域以外時，磁飽 和電抗器的閉環(huán)鐵芯飽和。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切斷短路電流的裝置及方法。它可改善斷路器滅弧性能，提高斷路器切斷容量和縮短斷路器滅弧時間。它包括一只斷路器，一只高壓開關(guān)，一只磁飽和電抗器。高壓開關(guān)與磁飽和電抗器并聯(lián)后，與斷路器串聯(lián)。切斷短路電流的裝置串聯(lián)在供電回路。電力系統(tǒng)正常運行時，切斷短路電流的裝置的高壓開關(guān)是閉合的，斷路器也是閉合的。電力系統(tǒng)正常運行時切斷短路電流的裝置損耗為零。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路，需要切斷短路電流時，先跳裝置的高壓開關(guān)，把磁飽和電抗器投入短路電流回路。磁飽和電抗器減小短路電流過零點處周圍區(qū)段的電流值、加長電流過零點處周圍小電流區(qū)段的時間。然后跳開斷路器，切斷短路電流。
文檔編號H02J3/00GK101820170SQ20101019210
公開日2010年9月1日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者李曉明 申請人:山東大學(xué)