集成超导限流及熔断器的断路器制造技术

公开了一种集成超导限流及熔断器的断路器，断路器包括出线端C1、出线端C2、主电流支路、电流转移支路和控制系统，主电流支路由高速机械开关和超导限流器相串联组成，电流转移支路由熔断器组成，由熔断器组成和电流转移支路并联，高速机械开关的左端断口与超导限流器右端断口分别连接出线端C1和出线端C2，熔断器左端断口和右端断口分别连接出线端C1和出线端C2，控制系统测量流经出线端C1或出线端C2的电流以及电流方向、流经主电流支路的电流、流经电流转移支路的电流、高速机械开关的开关两端的电压和高速机械开关的开关位移，当系统电流方向从出线端C1到出线端C2时，通过测量主电流支路的电流幅值控制高速机械开关动作。流支路的电流幅值控制高速机械开关动作。流支路的电流幅值控制高速机械开关动作。

【技术实现步骤摘要】
集成超导限流及熔断器的断路器


[0001]本专利技术涉及断路器领域，特别是一种集成超导限流及熔断器的断路器。

技术介绍

[0002]大容量高压直流换流器的元件性能与拓扑结构使其不具备抵抗短路冲击的能力，直流故障电流无自然过零点等特殊问题又严重加剧了快速故障断流的难度。与交流系统不同，直流系统故障电流爬升快、幅值大，对直流断路器最大切断能力和动作速度要求高，这些关键问题成为制约直流系统发展的重要技术瓶颈。
[0003]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本专利技术的目的在于提供一种集成超导限流及熔断器的断路器。通过超导限流器(SCFCL
‑
Superconductive Fault Current Limiter)来限制主电流支路短路电流，并实现电流转移，利用熔断器熔断并产生反向过电压实现电流过零点，实现关断短路电流的功能。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现。
[0006]一种集成超导限流及熔断器的断路器包括出线端C1、出线端C2、主电流支路、电流转移支路和控制系统，所述主电流支路由高速机械开关和超导限流器相串联组成，所述电流转移支路由熔断器组成，由熔断器组成和电流转移支路并联，高速机械开关的左端断口与超导限流器右端断口分别连接出线端C1和出线端C2，熔断器左端断口和右端断口分别连接出线端C1和出线端C2，所述控制系统测量流经所述出线端C1或出线端C2的电流以及电流方向、流经所述主电流支路的电流、流经所述电流转移支路的电流、所述高速机械开关的开关两端的电压和所述高速机械开关的开关位移，当系统电流方向从出线端C1到出线端C2时，通过测量所述主电流支路的电流幅值控制所述高速机械开关动作，当系统电流方向从出线端C2到出线端C1时，通过测量所述主电流支路的电流幅值控制所述高速机械开关动作。
[0007]所述的集成超导限流及熔断器的断路器中，系统正常通流状态下，由于主电流支路电阻小于所述熔断器电阻，系统电流从所述主电流支路流过，电流转移支路没有电流，正常工作情况下，超导体限流器处于超导状态；当发生故障时，流过超导体限流器的电流增大到大于临界电流时，超导体限流器失超以制短路电流。
[0008]所述的集成超导限流及熔断器的断路器中，当关断额定电流时，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关动作关断电流完成电路开断，
[0009]当发生短路故障时，流过超导体限流器的电流增大到大于临界电流时，超导体失超含以限制短路电流，控制系统向高速机械开关发出分闸动作指令，高速机械开关动作，主电流支路产生电弧，在超导体限流器电阻和电弧电压的共同作用下，电流转移至熔断器，完
成电流转移后，断口电流过零，电弧熄灭，进行断口绝缘恢复，熔断器发生熔断产生开断过电压；在开断过电压的作用下，系统电流逐渐下降，直至完全过零，完成开断。
[0010]所述的集成超导限流及熔断器的断路器中，所述高速机械开关HSS是基于电磁斥力的真空高速机械开关、基于高速电机驱动的真空机械开关或基于爆炸驱动的真空高速机械开关。
[0011]所述的集成超导限流及熔断器的断路器中，所述控制系统包括人机交互模块、电流滤波处理模块、主回路电流di/dt计算模块和通信模块。
[0012]所述的集成超导限流及熔断器的断路器中，所述熔断器为高压限流熔断器，其额定通流能力要求大于系统的额定电流。
[0013]有益效果
[0014]本专利技术大电流下通态损耗低；响应速度快。从若发生短路故障，它能在100ns内起作用，并在3个周波内，将短路电流从额定电流的7倍限制到4倍，而没有安装SFCL时的短路电流一般都在10倍以上；在正常运行时可通过大电流且只呈现很小甚至为零的阻抗，而在电力系统发生短路故障时自动呈现大阻抗将短路电流限制到较低水平，同时大大减小了对系统正常工作的影响，因而具有非常理想的限流效果。集检测、触发、限流和自动恢复功能于一体，自动完成全部限流保护过程。当线路故障清除后，又可自动恢复，为再次限制短路电流做好准备；其应用可大大提高输配电系统的稳定性和可靠性，提高输电能力和灵活性，大大降低系统升级改造的成本。这些优点都是高温超导材料的固有性质，通常不需要额外的辅助装置。限流程度可通过高温SFCL的结构设计参数调整，实现大范围的保护和可控。
[0015]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使得本专利技术的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本专利技术的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
[0016]通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0017]在附图中：
[0018]图1是根据本专利技术一个实施例的集成超导限流及熔断器的断路器的拓扑示意图；
[0019]图2根据本专利技术一个实施例的集成超导限流及熔断器的断路器的工作结构示意图；
[0020]图3(a)至图3(d)是根据本专利技术一个实施例的集成超导限流及熔断器的断路器的工作示意图；
[0021]图4是根据本专利技术一个实施例的集成超导限流及熔断器的断路器的并联多个熔断器的结构示意图。
[0022]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的解释。
具体实施方式
[0023]下面将参照附图1至图4更详细地描述本专利技术的具体实施例。虽然附图中显示了本专利技术的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0024]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本专利技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本专利技术的范围。本专利技术的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0025]为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本专利技术实施例的限定。
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成超导限流及熔断器的断路器，其特征在于：所述断路器包括出线端C1、出线端C2、主电流支路、电流转移支路和控制系统，所述主电流支路由高速机械开关和超导限流器相串联组成，所述电流转移支路由熔断器组成，由熔断器组成和电流转移支路并联，高速机械开关的左端断口与超导限流器右端断口分别连接出线端C1和出线端C2，熔断器左端断口和右端断口分别连接出线端C1和出线端C2，所述控制系统测量流经所述出线端C1或出线端C2的电流以及电流方向、流经所述主电流支路的电流、流经所述电流转移支路的电流、所述高速机械开关的开关两端的电压和所述高速机械开关的开关位移，当系统电流方向从出线端C1到出线端C2时，通过测量所述主电流支路的电流幅值控制所述高速机械开关动作，当系统电流方向从出线端C2到出线端C1时，通过测量所述主电流支路的电流幅值控制所述高速机械开关动作。2.根据权利要求1所述的集成超导限流及熔断器的断路器，其特征在于：优选的，系统正常通流状态下，由于主电流支路电阻小于所述熔断器电阻，系统电流从所述主电流支路流过，电流转移支路没有电流，正常工作情况下，超导体限流器处于超导状态；当发生故障时，流过超导体限流器的电流增大到大于临界电流时，超导体限流器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓民，李潇，吴益飞，吴翊，吴鑫，钟屹霖，康琼，刘爱强，关昕，李一林，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：