[發明專利]中壓電路斷路器

有效

• 申請號: 200780039007.2
• 申請日: 2007-08-21
• 公開（公告）號: CN101536131A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 尤里·奧紐弗里延科;愛德華·尤蘭諾維斯基;道夫·耶格爾;葉菲姆·戈夫曼
• 申請（專利權）人: 阿科林有限公司
• 主分類號: H01H73/04
• 分類號: H01H73/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 顏 濤;鄭 霞

發明領域

本發明涉及限流中壓電路斷路器(current?limiting?medium-voltage?circuit-breaker)。?

發明背景?

電力系統中的故障是不可避免的。除了故障附近的損害，由于電弧的影響，故障電流(也被稱為“短路電流”)可以損毀設備，例如架空線、電纜、變壓器和開關裝置。故障電流斷路器(current-breaker)可以限制或者切斷故障電流。?

傳統的AC故障電流斷路器包括可動和靜止接觸部(contact)。當發出開關打開命令之后，可動開關接觸部移開，因此在可動接觸部和靜止接觸部之間產生電弧。在電流的過零點，電弧熄滅。假如接觸部之間的絕緣距離大得足以消除接觸部之間的任何介質擊穿，則電弧將不會點燃。如果這個距離太短，電弧將重新點燃，也就是說，這些開關中的電弧持續時間是電弧區域的絕緣距離、斷路電流值和跳閘時間(tripping?time)的函數。電弧將持續直到過零點。多數已知開關沒有任何短路電流限制。然而，在電弧期間網絡釋放的熱和對接觸材料的侵蝕將取決于電流和電弧持續時間。電弧持續時間可以足夠長(平均時間為5毫秒)。最大電流可達?其中I_no?min?al是標稱額定電流。這導致接觸材料的深度腐蝕，并因此導致了設備的較短服務壽命，并且，最重要的是導致了較少數量的故障跳閘(fault?trip)。這些是設備的主要缺陷。?

?在本技術領域中，限流開關也是已知的，也被稱為“故障電流限制器”，其是一種不但換向(commute)額定電流和過載電流而且切斷流入保護電路的故障電流的電子設備。在現有網絡中使用限流開關可以避免置換現有網絡設備和線路。?

限流開關的主要要求是在被保護的網絡中對故障電流的絕對值的多重限制。為了達到操作規格要求，限流時間必須盡可能短(優選地，t_lim＜0.8ms)。當電能從電源(例如，變壓器)傳送到負載時，網絡線路的機械強度都要適應于額定電流和故障電流。當在自然過程和發展期間功率消耗增加因而需要額外的變壓器和發電機時，故障電流增加，因此要求比較高的網絡電動穩定性和線路和設備的可能的升級。?

各種類型的故障電流限制器，例如無源限制器、固態限制器和混合故障電流限制器在本領域中已知曉。(例如，參見G.Tang和M.R.Iravani在2005年6月19-23日的the?International?Conference?on?Power?Systems?Transients(IPST′05)in?Montreal，Canada會議上發表的論文No.IPST05-158；以及CIRGE數據：Report?No.239of?December?2003?of?Working?Group?A3.10關于″Fault?Current?Limiters?in?Electrical?Medium?and?High?Voltage?Systems(電氣中壓和高壓系統中的故障電流限制器)″)。圖1示出混合故障電流限制器的電路原理圖，該混合故障電流限制器包括與負載開關并聯的超快轉換開關S1，該負載開關與具有正溫度系數(PCT)的低電感非線性電阻器串聯。同樣跨越轉換開關兩端連接的是與晶閘管橋串聯耦合的快速作用分離器，該晶閘管橋可以基于例如門極可關斷晶閘管(gate-turn-off，GTO)或者集成的門極換向晶閘管(GCT)。三個開關是機械的，且在系統的穩態工作期間所有三個開關為閉合且橋中的GTO晶閘管為門極導通。當故障發生時，超快機械轉換開關在幾百微秒內打開，并且將持續上升的電流轉換向到換向路徑，該換向路徑由與半導體放電電子開關串聯的分離器組成。半導體放電電子開關為轉換開關提供時間延遲，以恢復到特定的承受電壓并隨后被切斷，迫使電流進入由非線性電阻器組成的限制路徑。在電阻器被明顯加熱前如此限制電流，斷路器被打開以使半導體與持續升高的電壓隔絕。最終，具有不到半個周期的打開時間的負載開關在第一過零點切斷故障電流。在故障檢測和電流限制之間的時間延遲可以小于1毫秒。?

混合故障電流限制器的缺點與運動復雜性、元件的高價格、相對低的標稱電壓(通常，達到15千伏)以及設備的無效特性有關。?