一种故障电流限制器系统包括故障电流限制器和可变分流电流分流装置(Variable Shunt Current Splitting Device)。电流分流装置包括第一和第二导电线圈，其中第一导电线圈与故障电流限制器并联用以传送电流于第一方向。第二导电线圈与故障电流限制器串联用来传送电流于相对于第一方向的第二方向，如此一来在故障电流限制器稳定状态下，第一线圈的电抗被第二线圈的电抗抵销。因此稳态电流的第一部份传递通过故障电流限制器，而稳态电流的第二部份传递通过电流分流装置。故障电流限制器的稳态电流负载因而减少。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】故障电流限制器系统及电流分流装置相关申请案的交叉参考本案为2011年4月15日申请的第61/475,976号待决美国临时专利申请案的非临时申请案，所述临时专利申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及一种故障电流控制器，尤其涉及一种具有故障电流限制器和可变分流电流分流装置的故障电流限制器系统，用来减少流经故障电流限制器的稳态电流。
技术介绍
故障电流限制器(faultcurrentlimiter,FCL)是通常在电力系统中的一种限制故障电流的装置。不同类型的FCL已经发展超过好几十年，包括超导体故障电流限制器(SuperconductingFaultCurrentLimiters,SCFCLs)、固态故障电流控制器(SolidStateFaultCurrentLimiters)、电感故障电流控制器(InductiveFaultCurrentLimiters)和其他该领域的技术人员充分了解的种类。使用FCL的电力系统可包括产生、传送和分配网络，该电力系统产生和传送电源到各种工业、商业和/或住家电力的负载。故障电流是一种在电力系统中的异常电流，会造成系统的故障，例如是短路。故障电流可能发生于系统中的任何事件，像是被天气严重破坏电源线和其他系统的组件(例如:雷击电源系统)。当故障发生时，在电路中会立刻出现巨大的负载。在这种故障的情况下，网络会响应地传送巨大的电流(例如:故障电流)至负载。这种突然大幅上升电流是不可取的，因为它会伤害网络本身或连接网络的装置。图1A显示一现有技术于稳定状态下具有已知固定分流114的FCL的电力系统100的电路图。电力系统100包括AC电源102、正常时关闭的电路遮断器(CirctuiBreaker)108及不同的负载110。在稳定状态下，AC电源102提供电源至负载110。电路遮端器108关闭且AC电源的100％电流流经导线103、FCL106及导线105至负载110，如箭头150所示。图1B显示图1A于故障状态下电路遮断器108打开前的电路图。举例来说，故障状态发生于不慎接地的位置112。为了响应故障，AC电源102企图传送一个庞大的故障电流至故障负载，而FCL106产生远大于固定分流114的电阻。举例来说，假使FCL是一个具有于超导稳定状态下呈现几乎零阻抗的超导体的超导体FCL(SuperconductingFaultCurrentLimiter，SCFCL)，故障电流造成超导体被抑制因而产生阻抗远大于固定分流114的阻抗。因为FCL阻抗变大，故障电流如箭头152所示传送至固定分流114。固定分流114在电路遮断器108打开前，藉由减少故障电流的峰对峰值以限制故障电流至可接收的电位。已知电路遮断器108打开需要已知频率60Hz的2至5个周期。在故障后的时间间隔中，电路遮断器108断开且没有电流提供至负载110甚至通过FCL或固定分流114。虽然固定分流FCL系统像是如上述可以非常有效率限制故障电流，但此系统的一个显著缺点是FCL需承载于正常运作下电路中的全部预期稳态电流，如上述参考图1A的说明。在较大的电流应用中，一般来说需要一个具有大实体占用空间和高能量消耗的FCL。举例来说，在SCFCL方面，FCL将包含置于冷却槽(低温恒温器)(CeryogenicTank/Cryostat)的超导体。为了操作于几乎零阻抗的超导状态下，超导体必须操作于低于临界温度、临界电流密度和临界磁场，如果超过三个其中任一个标准，超导体从超导状态抑制为一般状态，而呈现远大于固定分流114的阻抗。为了维持超导体温度低于临界温度，冷却系统传送低温冷却液至低温恒温器。因此超导体材料的数量以及冷却系统的容量必须足够以维持超导体低于临界温度，而能容纳所有系统中的稳态电流。此需要显著的设备与能量耗损。此外为了特殊应用，SCFCL的实体面积很难或不可安装于应用部位，类似质疑发生于使用需要采用大量并联组件的固态故障电流限制器系统中，呈现高耗能而需要庞大且昂贵的冷却系统以掌控较大的系统负载电流。因此目前需要改善这些或其他部分。
技术实现思路
鉴于前述，揭示了一种为了促进由故障电流限制器所处理降低的稳态电流的电流分流装置。尤其是揭示了一种FCL系统包括具有可变分流的电流分流装置。根据本案揭示一实施例的FCL系统中包括FCL电性耦接至可变分流。此FCL可以是各种类型的FCL，例如超导体FCL、固态FCL或电感FCL。电流分流装置包括缠绕于芯上的第一导电线圈和第二导电线圈，例如双线配置方式或其他型态，可促进于线圈之间的强磁耦合，其中此耦合的出现或消失采用一种可变阻抗(分流)以用于限制电流的应用。第一导电线圈与故障电流限制器并联地电性连接，以承载电流于第一方向。第二导电线圈与故障电流限制器串联地电性连接，以承载电流于相反于第一方向的第二方向。在FCL系统的稳定状态操作下，电流分流装置分配电流至两支流，其中流经导电线圈于相反方向，以产生净值为零或可忽略不计的电场。因此造成于电路中可忽略不计的等值或净阻抗。第一线圈的电抗因此被第二线圈的反方向电抗抵销。因此，藉由选择具有适当匝数的第一和第二线圈，预先决定的部份稳态电流可以通过可变分流。因此相对于已知FCL系统，在FCL上的稳态电流负载可以减少。FCL的成本和实体大小也可因此减少。当故障状态发生时，FCL驱动至故障状态，其中由FCL所呈现的阻抗增加，而经由通过第二线圈与此FCL的电流比例与第一线圈比较，比于稳定状态操作下的电流比例明显地降低。因此，第一线圈与第二线圈不再产生相同且相反的电场，而将失去他们的强磁耦合。线圈相对于稳定状态操作下，呈现更高等值或限制电流网络阻抗，因此于系统中限制了故障电流。在超导FCL方面，故障状态发生于FCL被限制时，因此通过FCL的电流比例减少。本案揭示的实施例包含一种故障电流限制器系统，其中包括故障电流限制器与可变分流。可变分流包括缠绕于芯上的第一和第二导电线圈，其中第一导电线圈与故障电流限制器并联地电性连接，以承载电流于第一方向。第二导电线圈与故障电流限制器串联地电性连接，以承载电流于相反于第一方向的第二方向，如此于故障电流限制器的稳定状态操作下第一线圈的电抗至少部分被第二线圈的电抗抵销。因此，稳态电流的第一部份传送至故障电流限制器，稳态电流的第二部份传送至可变分流。附图说明本专利技术所揭示的特定实施将会参考附加图示以作说明，其中：图1A显示一现有技术于稳定状态下具有FCL和固定分流的电力系统的电路图。图1B显示一现有技术于故障状态下和图1A相同的电路图。图2A显示一符合实施例的FCL系统的电路图。图2B显示一于稳定状况下和图2A相同的电路图。图2C显示一于故障状况下和图2A相同的电路图。图2D显示一符合另一种具有电压控制分流的实施例的电路图。图2E显示一符合另一种具有电压控制分流和调整电抗的实施例的电路图。图3显示一与图2A和2B显示的FCL相同的SCFCL实施例的方块图。图4显示一和现有揭示相同的可变分流配置的电路图。图5显示一和现有具有同心线圈的揭示相同的另一种可变分流配置的电路图。图6和图7显示一和现有具有十字交叉线圈的揭示相同的另一种可变分流配置的电路图。具体实施方式图2A至2C和图4显示本案专利技术实施例的故障电流限制器(F本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电流分流装置，包括：第一电路；第二电路，其中在正常操作状况下，该第一电路与该第二电路磁耦合，在故障状况下该第一电路与该第二电路解磁耦合以限制一电流量传递至一负载。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.15 US 61/475,9761.一种电流分流装置，包括：第一电路；第二电路，其中在正常操作状况下，该第一电路与该第二电路磁耦合，在故障状态下该第一电路与该第二电路解磁耦合以限制一电流量传递至一负载；分流；及故障电流限制器，并联的电性耦接到该分流，其中以并联耦接的该分流及该故障电流限制器与该第二电路串联，其中，串联耦接的该故障电流限制器、该分流及该第二电路与该第一电路并联。2.根据权利要求1所述的电流分流装置，其中该第一电路包含第一线圈缠绕于芯上。3.根据权利要求2所述的电流分流装置，其中该第二电路包含第二线圈缠绕于芯上，其中一第一电流通过该第一线圈于一第一方向，第二电流通过该第二线圈于相反于该第一方向的第二方向。4.根据权利要求3所述的电流分流装置，其中该第一线圈和该第二线圈以双线线圈配置方式缠绕。5.根据权利要求3所述的电流分流装置，其中该第一线圈和该第二线圈以反向同心配置方式缠绕。6.根据权利要求3所述的电流分流装置，其中该第一线圈和该第二线圈于相同匝数下以十字交叉配置方式缠绕。7.根据权利要求3所述的电流分流装置，其中该第一线圈和第二线圈于不相同匝数下以十字交叉配置方式缠绕。8.根据权利要求1所述的电流分流装置，其中该故障电流限制器包括超导体故障电流限制器。9.根据权利要求1所述的电流分流装置，其中该故障电流限制器包括固态故障电流限制器。10.根据权利要求1所述的电流分流装置，其中该故障电流限制器包括电感故障电流限制器。11.根据权利要求1所述的电流分流装置，其中还包括调整线圈与该第一电路串联，以促进阻抗微调与该电流分流装置的电流分流。12.一种载流系统，包括：电流分流装置，包括第一电路与一第二电路，其中该第一电路与该第二电路在正常操作状况下磁耦合，在故障状态下解磁耦合；分流；及故障电流限制器，并联的电性耦接到该分流并且与该第二电路串联，其中，串联耦接的该故障电流限制器、该分流及该第二电路与该第一电路并联，该故障电流限制器与该电流分流装置结合，以于该正常操作状态提供等效阻抗和于该故障状态提供一电流限制阻抗。13.根据权利要求12所述的载流系统，其中该第一电路包含第一线圈缠绕于芯上。14.根据权利要求13所述的载流系统，其中该第二电路包括一第二线圈缠绕于该芯上，其中第一电流通过该第一线圈于第一方向，第二电流通过该第二线圈于相反于该第一方向的第二方向。15.根据权利要求14所述的载流系统，其中该第一线圈和第二线圈以双线线圈配置方式缠绕。16.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡森·D·泰克雷特萨迪克，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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