[實用新型]大容量高速限流開關裝置

有效

• 申請號: 200920172085.6
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN201408976Y
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 郭道勝
• 申請（專利權）人: 郭道勝
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02H3/04;G01R31/02;G01R31/08
• 代理公司: 合肥天明專利事務所
• 代理人: 奚華保

技術領域

本實用新型涉及一種用于發電和供電系統，特別是用于短路電流較大電網系統中和直流分量較大發電機出口的開關裝置，具體涉及一種大容量高速限流開關裝置。

背景技術

現有技術中的開關裝置通常采用以下兩種方式：

一、爆炸橋式大容量快速開斷裝置，僅用于快速開斷，在控制器檢測到短路的前提下，發出開斷指令，快速開斷實現截流。而在現有技術中，控制器的判據僅是依據電流(電流是正弦波)變化率即di/dt，通過積分電路計算，積分電路的特點是只有在電流過0時才能開始計算，在0點短路的概率是無窮大分之一，那么現有技術的控制器幾乎不可能在第一個波檢測到短路電流，也就不可能在1/4個周波實現開斷截流，這樣一旦發生短路事故對系統的沖擊和危害很大；而且每次動作后都必需停電更換橋體和熔斷器，也就是只能開斷不能合閘。

二、斷路器開關裝置，能夠投切，但分斷能力較小，一般在50kA以下而且沒有限流功能，對正常投切沒什么影響，但電網系統一旦出現短路則會發生分斷時間過長和分斷能力不夠，在前幾個短路波的沖擊下設備已經損壞。目前，在發電和供電系統發生短路時，主要是利用斷路器來切斷短路電流。它的主要問題是：斷路器的開斷時間過長，斷路器雖然開斷了短路電流，但發電機或變壓器的繞組已在此前1~2個周波的短路電流沖擊下被燒損，國內有多次此類事故的實例。

發明內容

針對上述現有技術中的存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種大容量高速限流開關裝置，該裝置具有很強的開斷短路電流的能力，而且還具有普通斷路器一樣的投切功能，可在1/4個工頻周波內，將短路電流迅速切斷，使電氣設備得到可靠保護(切斷時，短路電流尚處于起始階段，遠未達到預期值)。

本實用新型為實現其目的所采取的技術方案為：大容量高速限流開關裝置，包括：

限流熔斷器、限壓器，以及暫態電流互感器LH，用于檢測母線短路電流信號并實時發送到控制器；脈沖變壓器，用于接受并執行控制器跳閘指令；控制器，用于對電流信號進行計算比較并及時發出指令；所述脈沖變壓器連接高速斷路器，高速斷路器與所述限流熔斷器和所述限壓器三者并聯連接。

高速斷路器在開斷過程中會產生很大截流過電壓和弧光能量；會使滅弧室爆炸，并聯限流熔斷器和限壓力的目的是使高速斷路器開斷能量和電流轉移到限流熔斷器和限壓器上，使之消耗，這樣就能增強滅弧室的滅弧能力。同時限流熔斷器和限壓器也限制了電網系統短路，使短路電流遠遠達不到峰值。

所述控制器(2)由主測模塊、主控模塊、執行模塊和高壓模塊組成，各模塊之間通過總線系統傳輸數據或指令。

所述主測模塊包括比較單元和檢測單元；比較單元中存儲了預先整定電網系統短路電流及其摸擬波形；檢測單元實時檢測A、B、C三相電流的強度及相位，并同比較單元預先整定的短路電流波形進行比較，如果出現任意兩相實際電流在預先整定的短路電流波形之外，則立即判定電網系統發生相間短路，立即鎖定故障相別，并通過總線系統向其它模塊發出指令和信號。

所述主控模塊用于實時不間斷的接收主測模塊通過總線系統發來的數據進行處理判別；實時不間斷的判別接收到的信息是否干擾信號或真實短路故障信號，如判別是真實短路故，則立即通過總線系統向執行模塊和高壓模塊發送跳閘指令。

所述總線系統還與LCD屏顯示界面人機操作界面聯接，實時顯示故障及動作。

本實用新型利用電流跟蹤和波形還原技術，實時跟蹤設備運行電流波形的相位，通過預先整定電網系統短路電流并摸擬出波形同實時檢測三相電流強度和相位進行比較，如果出現兩相電流的波形在預先整定的短路電流波形外，則可以判斷出系統發生短路，可在min?55μs?max?110μs完成快速測算表決。發出跳閘指令，高速斷路器在min?5μs?max?50μs時間內開始分斷換流，在2-3ms內換流結束，電流衰減為0。此外，本實用新型的高速斷路器在開斷時產生的能量由熔斷器和限壓器消耗，這樣在很在程度上提高高速斷路器的開斷能量。

本實用新型電路工作原理：

1、當電網系統發生短路時，暫態電流互感器LH?6檢測到短路電流信號并實時的發送到控制器；

2、控制器對暫態電流互感器發送過來的信號進行計算比較，并及時發出指令驅動脈沖變壓器快速跳閘。

3、裝置在脈沖變壓器快速跳閘后開斷，這時短路電流轉向限流熔斷器，限流熔斷器通流瞬間立即熔斷，限流熔斷器在熔斷的同時建立很高的弧壓；