专利名称：具有整体高速开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有整体高速开关模块的半波熄弧(非故障电流 限制)式超导故障电流限制器。
背景技术：
电力系统中的电流限制器和断流器，用于避免如雷击、接地故障、 短路等事故所产生的超过某一 阈值的过电流流入系统。
在所有的电流限制器中，由于超导元件的独特性，采用超导元件 的FCL (故障电流限制器)将由电力馈线供给的电能无损耗地提供到 一系统，并限制如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超过某一阈 值的过电流。
因此，FCL限制例如母线、绝缘体和断流器等电子仪表所产生的 才几才成、热禾o电应力。
另一方面，连接到电力系统的断流器检测超过某一阈值的过电流, 依据产生切断信号的过电流继电器的控制，切断与系统的连接，从而 避免过电流流入系统。 在下文中，将参照附图详细描述根据相关技术的FCL。图1表示 在超导故障电流限制器中与电功率容量相一致的超导元件的连接状
态。图2为对图1的详细描述。
参看图1，常规FCL包含用于产生并提供磁场的触发矩阵100A， 以在发生由如雷击、接地故障、短路事故所产生的超过某一阈值的过 电流时，使对应每行中的串联连接的超导元件并行失超。FCL还包含 限流矩阵100B,用于限制如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超 过某一阈值的过电流。
如图2所示，触发矩阵100A包含110-1至110-n的n个触发矩阵 元件。这些元件是依照电力系统需要的电流容量形成的，其中各个触 发矩阵元件包含超导元件RR,以及环绕该超导元件RR,的线圈LL,。
在图2中，限流矩阵100B包含连4妾到触发矩阵元件110-1的114-1 至114-n的n个限流矩阵元件，其中各个限流元件包含超导元件RR,、 环绕该超导元件RR,的线圈LL,以及与线圏LL,并联的线圈L 。此外， 限流矩阵100B与m个限流模块(模块112-1至112-m)串联，其中各 个限流才莫块包4舌114-1至114-n的n个限流矩阵元件。
因此，在应用到电力系统的FCL中，依照电力系统需要的电流容 量形成的110-1至110-n的n个触发矩阵元件，连接到114-1至114-n 的n个限流矩阵元件，所述限流矩阵元件连接到n个触发矩阵元件 110-1, 114-1至114-n的n个限流矩阵元件形成各个限流模块(模块 112-1至112-m)，并且m个限流模块(模块112-1至112-m )依照电力 系统需要的电压容量串联。这就是说，包含在触发矩阵元件和限流矩 阵元件中的超导元件依照电力系统需要的电流容量串联及并联。
图2是对图1的详细描述，超导元件RR,以及环绕该超导元件RR, 的线圈LL,所形成的触发矩阵元件110-1，连接到电力线，该电力线从 电力馈线100接收电能。限流矩阵元件114-1包舍超导元件RR卜环绕 该超导元件RR,的线圈Lh、与该超导元件RR,并联的线圈LLh、环绕 该超导元件RR,的线圈Lu，以及依照电压容量分别串联的114-1至 114-m的m个限流矩阵元件。触发矩阵元件110-1依照电力系统需要 的电流容量，与114-1至114-m的m个限流矩阵元件并联。
参看图2，在有稳定电流流入的情况下，超导元件(RR,、 R 、 R21、…Rm,)将电力馈线供给的电能无损耗地提供到一系统。在电流稳 定的情况下，环绕各个超导元件的线圈(LL,、 LL 、 LL21. LLml)中 产生的感应系数发生偏移。
另一方面，当如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超过某一 阈值的过电流时，超导元件RR,产生高阻值，在相变态失超。
过电流被所产生的阻值分流到环绕超导元件R&的线圈LL,中， 从而产生磁场。在此，这个磁场同时施加到串联的线圈LLU至线圈 LLml。假设该磁场使超导元件Ru至Rm,失超， 一高阻抗值便产生了， 从而超导元件Ru至Rml将过电流分配到与超导元件Rn至Rml并联的 线圈L"至Lml中。总之，超导元件Ru至Rml没有被过电流损毁，这 样过电流被包含在线圈Ln至Lml中的阻值限制，以阻碍过电流流入到 系统150。
对于上述操作，各个超导元件应制造成具有相同特性，并被诸如 液态氮等冷却剂环绕冷却。
如上所述，FCL中的超导元件被过电流或高于某一阈值的温度传 送到相变状态，从而产生一高阻值以限制过电流。此外，FCL中的超 导元件通过由冷却器件冷却至超导态温度来恢复至超导态。
然而，FCL中的超导元件的缺点是，所述元件的每单元长度的允 许电功率容量低，因此电力系统需要应用串联和并联连接，并且高压 电力系统所需的超导元件的串联和并联连接成几何级数增长。在这种 情况下，超导元件的串联和并联连接的连接点增加，使FCL变得不稳 定，从而使将要提供到电力系统的安全电能变得不稳定。另一个缺点 是，由于高制造成本以及超导元件串联和并联连接所需的复杂工艺， FCL不能被应用到实际的电力系统中。又一个缺点是，超导元件的冷 却成本以及将FCL保持在超导态的工艺，阻碍其在电力系统中的实际 应用。
还可能存在进一步的缺点，因为从相变态到超导态的恢复需要相 当长的时间，通常的电力系统所需的一秒内的电路重复接通条件是难 以满足的。
其间，断流器对应于过电流继电器的控制中断超过某一 阈值的过 电流需要3至5个周期，FCL根据超导元件的独特性检测到超过阈值 的过电流并对其限制。过电流继电器检测到超过某一 阈值的过电流， 并将切断信号传送到断流器。但如果FCL在过电流继电器检测到过电 流前对过电流进行限制，过电流继电器便不能正常工作并控制断流器。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种具有整体高速开关模块的半 波熄弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器，该故障电流限制
器可通过在半个周期内不完全限制短路电流，而在经过半个周期后限 制短路电流，以在发生短路的情况下，使超导故障电流限制器与系统 保护继电器元件协调互连，使其自身与系统保护元件平稳地交互工作。 原因是理想情况下，如果故障电流与电力系统的保护继电器元件配合 工作，在半个周期内不应对其进行限制。即使与在产生故障电流后的 初始半个周期内，电流达到故障电流的峰值前对其进行限制的故障电 流限制器限制相比较，该超导故障电流限制器存在允许半个周期的故 障电流通过的缺陷。
本发明的另 一个目的是提供一种具有整体高速开关模块的半波熄 弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器。从整体构造看，该故 障电流限制器仅由超导元件、高速开关模块以及限流负载三个部分组 成，以形成一个整体模块。该模块通过一种机理并行激发环绕在超导 元件上的多个外围开关元件，以形成采用超导元件的故障电流限制器。 因此，超导元件的^f吏用成本和冷却成本可以减少。
本发明进一步的目的是提供一种具有整体高速开关模块的半波熄 弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器，该故障电流限制器能 够处理重复接通的问题，且能和应用于现存电力系统中的保护器件配 合工作，并且进一步提供一种应用于电力系统的超导故障电流限制器， 该电力系统可提供额外高压和大电流容量，因此长远看来可建立可靠 性。
在一通常的方面， 一种半波熄弧(非故障电流限制)式超导故障
电流限制器包括一整体高速开关模块，该模块进一步包括设置在分 流通道中的激励线圈，该激励线圈与供电通道中的超导元件并联，以 在出现因超导元件失超而被分流的过电流时产生电排斥力，然后将该
电排斥力提供到交互工作装置；串联在激励线圈与系统之间的高速开
关触点，该触点位于分流通道的后端，并且整体轴向耦合到交互工作 装置，以使触点连接开关，该开关将由施加到交互工作装置上的电排
斥力打开；以及设置在限流通道中的电弧转换开关，该电弧转换开关 并联到激励线圈，并且其一侧整体轴向耦合到交互工作装置，在高速 开关触点的运动方向及其反方向交互工作，并且当高速开关触点打开 预设间距时，通过该触点将过电流施加到串联在电弧转换开关后端的 限流负载。
从机械角度看，可串行顺序设置至少 一个或多个整体高速开关模 块，更具体地，可串行顺序设置至少一个或多个高速开关触点。优选 地，如果高速开关触点呈复数个设置，激励线圈可设置在一个或多个 分流通道中。
现在，将参照附图详细描述依照本发明构造的具有整体高速开关 模块的半波熄弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器。
为了简短和清楚，省略了对已知功能、配置或结构的详细描述， 以避免不需要的细节使本发明的描述变得模糊。在下文中，出于方便 的目的，术语"熄弧"和"非故障电流限制，，可有选择性地和/或独立地使用。
参照下文结合附图对本发明优选实施例进行描述，本发明的这些 和/或其他方面及优点将会变得更明显和易于理解，在附图中
图1为描述与超导故障电流限制器的电功率容量相一致的超导元 件的连接状态的框图。 图2为对图1的详细描述。
图3为具有整体高速开关模块的半波熄弧(非故障电流限制)式
超导故障电流限制器的示例性实施例。
图4为图3中的超导元件的连接状态。
图5为图3中整体高速开关模块的详细工作过程。
图6为图3所示的示例性实施例的框图。
图7为具有整体高速开关模块的半波非故障电流限制式超导故障 电流限制器的另 一个示例性实施例。
图8表示在有过电流产生的情况下，过电流随时间的变化图。
具体实施例方式
图3表示具有整体高速开关模块的半波非故障电流限制式超导故 障电流限制器的示例性实施例，图4表示图3中的超导元件的连接状 态，图5表示图3中的整体高速开关模块的详细工作方式，图6表示 图3中示例性实施例的框图。
参看图3，超导元件310与电力线串联，该电力线具有预设阻值， 以优化电力馈线300所提供的电能的传输特性。
整体高速开关模块320、限流负载330以及断流器340连接到超导 元件的后端(用虛线表示以示完整性)。
整体高速开关模块320包含在分流通道中与超导元件310并联 的激励线圈322，该分流通道被形成以用于在电路中发生超导元件310 失超的情况下对过电流即故障电流进行分流；高速开关触点324,通过
其常闭触点，该高速开关触点324串联在激励线圈322与系统350之 间；电弧转换开关326，在限流通道中，该电弧转换开关326通过其常 开触点并联到激励线圈322两端。如图5中以虛线机械地描速，轴327 与由激励线圈322推动的斥力板328广泛接触，在轴的两个远低端形 成高速开关触点324，且在轴的两端上侧形成电弧转换开关326,其中 高速开关触点324和电弧转换开关326以ON/OFF开关的形式对立地 设置。下面参照图5a-5d详细描述整体高速开关模块320的工作过程。
当电阻值是0Q,且在例如临界电流密度(Jc)、临界磁场(Hc) 及临界温度(Tc)这三种阈值内时，超导元件310达到超导态。
超导元件310利用超导态将电力馈线300供给的电能无损耗地提 供到系统350。此外，当上述三个阈值中的任一个超过预设水平时，超 导元件310快速地从超导态转换到相变态，并立即引发产生高阻值的 失超现象。
在发生如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超过某一阈值的 过电流流入其自身的情况下，生成高阻值的失超被引发，从而过电流 被分流到不同的通道。因为在产生过电流的情况下，过电流被分流到 不同通道，因此可根据电力系统所需的电流容量将多个超导元件310 彼此连接。例如，图4便描述了这种示例性连接。
超导元件310在容器中被液态氮等包围并冷却。
在发生如雷击、接地故障、短路等事故所产生的超过某一阈值的 过电流流入超导元件310的情况下，整体高速开关模块320利用过电 流使过电流从超导元件310分离，从而使分离后的过电流能够被限流。
如图5a所示，整体高速开关模块320整体地包含激励线圈322; 高速开关触点324;以及电弧转换开关326。
整体高速开关模块320具有真空中断结构(VI),该结构中高速开 关触点324的常闭触点在真空中打开，而电弧转换开关326的常开触 点在真空中闭合。
整体高速开关模块320的激励线圈322设置在分流通道中并与超 导元件310并联，被超导元件310分流或从其中分离的过电流流入激 励线圏322,从而产生电排斥力。
整体高速开关模块320的高速开关触点324串联在位于分流通道 后端的激励线圈322与系统350之间，且其常闭触点#1激励线圈322 产生的超过某一阈值的电排斥力打开，以产生一个电弧。
例如，如图5b所示，在过电流流入高速开关模块320中的激励线 圈322的情况下，感应生成一涡电流，从而产生电排斥力，作为交互 工作装置的斥力板328按照电排斥力沿箭头方向运动。在此，斥力板 328可由具有高导电率的导体如铜或铝制成。
这时，高速开关触点324中的闭合触点的一个接触面连接到斥力 板328,且当斥力板328运动以产生一个电弧时，闭合触点打开。至少 一个或多个高速开关触点324可顺序串联以使用。
如图6所示，定义了不采用介电击穿的最大有效电压的介电强度 可通过将两个高速开关触点324彼此顺序串联来增大，结果容许电压 容量增大。这就是说，串联的高速开关触点324的数目越多，所容纳 的电压容量就越大。此外，如图5c所示，整体高速开关模块320的电弧转换开关326 设置在限流通道中并与激励线圈322并联。当到达预设间距的位置时， 高速开关触点324的闭合触点逐渐分开，以使打开的触点闭合。
便于参考，限流通道定义为被失超的超导元件分流或从其中分离 的故障电流-故限流负载限流的通道；分流通道意p未着/人失超的超导元 件分离的故障电流流经的通道。
"c"通道的接通时间由电弧转换开关326的触点间距确定。如果电 弧转换开关326的触点闭合(图3 )，那么过电流流入具有低阻抗元件 的"c"通道。这就是说，通过电弧转换开关326的触点闭合，大部分过 电流从超导元件310分离，从而对超导元件310进行过电流保护。另 一方面，电弧转换开关326产生的电孤被不间断地保持，该电弧产生 过电流流入系统350的导电通道。
参看图5d,当到达电功率半个周期内的电流零点时，电弧转换开 关326产生的电弧消失，并且电弧转换开关326产生的导电通道断开。
限流负载330包含例如电阻、电感和电容等阻抗元件，且根据预 先计算的阻抗值限制过电流。如果在电功率半个周期内达到电流零点 时，高速开关触点324产生的电弧消失，那么过电流流入对其进行限 制的限流负载330。
断流器340用作在产生超过某一阈值的过电流的情况下，依据过 电流继电器(未示出)产生的切断信号切断与系统350的连接。过电 流继电器(未示出)通过连接到电力系统来检测超过上述阈值的过电 流，并通过产生切断信号对电子仪表进行过电流保护。系统350包含 至少 一个或多个负载，这些负载利用电力馈线300提供的电能。
如上所述，整体高速开关模块320包括，激励线圏322,其通过过 电流的流入产生电排斥力；高速开关触点324，其具有被电排斥力打开 的触点；电弧转换开关326，其在高速开关触点324打开预设间距时打 开。在此，整体高速开关模块320的工作过程在对应电力馈线300提 供的电功率频率的半个周期内执行。所述工作速度要快于在3-5个周期 内切断过电流的常规电路断流器。
然而，由于整体高速开关模块320的高速开关触点324设置在分 流通道的后端，高速开关触点324的触点被激励线圈322产生的电排 斥力打开，并同时产生电弧，从而生成导电通道，由电弧产生的过电 流在该导电通道内流入系统350。
在到达电功率半个周期内的电流零点的情况下，高速开关触点324 产生的电弧成分消失，结果导电通道断开，使得全部过电流在限流负 载330处限流。
这就是说，整体高速开关模块320的高速开关触点324设置在分 流通道的后端，以便过电流在限流负载330处限流。这就是将这种构 造称为半波非故障限时型的一个重要原因。
这就是本发明的 一个重要目的，使得应用在电力系统中诸如断流 器340的保护器件能够彼此配合工作。
简而言之，整体高速开关模块320的高速开关触点324设置在分 流通道的后端的这种布置，使超导电流限制器能够定义依照本发明的 半波非故障限流式超导故障电流限制器。
现在参看图3，典型地，超导元件310将电力馈线300供给的电能 无损耗地经由"a"通道流经"d"通道提供到系统350。
在发生如雷击、^接地故障、短^^事故，产生超过某一阈值的过电 流的情况下，超导元件310出现产生高阻值的失超现象。该高阻值产 生的过电流流入"b"通道(分流通道)中的与超导元件3 10并^:的激励
线圈322。
流入激励线圈322的过电流感应生成一涡电流，从而产生一强电 排斥力，与激励线圈322串联的高速开关触点324的闭合触点被该电 排斥力打开。
如杲高速开关触点324的触点分开，便产生一电弧，并且过电流 被所产生的电弧的阻抗限制在预设值。然而，该电弧产生一导电通道， 以使过电流流经"d"通道。
当高速开关触点打开预设间距时，电弧转换开关326的触点闭合， 使得过电流流入"c"通道(限流通道)。
当过电流到达半个周期或电流零点时，高速开关触点324产生的 电弧消失，同时超导元件310完全与过电流分离。过电流全部分流到 与高速开关触点324并联的限流负载330，从而在电功率的半个周期后， 将过电流限制在限流负载330计算出的值。断流器340根据过电流继 电器产生的切断信号打开其开关，然后切断与系统350的连接。
这样，超导元件310将电力馈线300供给的电能无损耗地提供到 系统350，产生一高阻值，从而在发生如雷击、接地故障、短路等事故, 产生超过某一阈值的过电流的情况下，将该过电流分流到不同通道。
此外，整体高速开关模块320通过将过电流从超导元件310分离 来保护超导元件310，并且在电功率的半个周期后，对过电流限流。 因此，如图4所示，超导元件3 10依据电力系统所需的电流容量并联。
这就是说，可通过应用与电力系统的电压容量分离的超导元件并 运用最小的超导元件，实现安全可靠的半波非故障限流式超导限制器。
此外，半波熄弧(非故障电流限制)式超导故障电流限制器通过 在半个周期后限制过电流，使电子仪表工作，从而在电力系统中与断 流器等电子仪表协调配合。
此外，半波熄弧式超导故障电流限制器可4皮使用用于实现本发明 的目的，因其可满足超导元件依据电力系统所需的电流容量并联这一 条件。如果将超导元件并联以满足大规模电力系统所需的电流容量， 且根据电压容量替换电子仪表，则可有效利用半波熄弧式超导故障电
流限制器。
图7表示具有整体高速开关模块的半波熄弧(非故障电流限制) 式超导故障电流限制器的另 一个示例性实施例。
参看图7，超导元件310串联到具有预设阻值的电力线中，以便优 化电力馈线300提供的电能的传输特性。具有整体高速开关模块的半 波熄弧式超导故障电流限制器包含整体高速开关模块320，其中整体 高速开关模块320包含第一高速开关触点324-1,该高速开关触点324-1 串联在供电通道中的超导元件310与系统350之间，并且其触点是常 闭的；第一激励线圈322-1，其与超导元件310和第一高速开关触点 324-1并联，且设置在第一分流通道中；第二激励线圏322-2，其与第 一激励线圈322-1并联，且设置在第二分流通道中；第二高速开关触点 324-2,其串联在第二激励线圈322-2与系统350之间，且其触点是常
闭的；以及电弧转换开关326,其与第二激励线圏322-2并联，且具有 一个在限流通道中的常开触点。
此外，限流负载连接在第一激励线圈322-1、第二激励线圈322-2 和电弧转换开关326之间，以形成半波熄弧式超导故障电流限制器。 并且该半波熄弧式超导故障电流限制器通过断流器340连接到系统 350。
现在比较图7与图3。可注意到半波熄弧式超导故障电流限制器进 一步包含整体高速开关模块320,该模块包括与超导元件310串联的第 一高速开关触点324-1，和用于打开该第一高速开关触点324-1的触点 的第一激励线圈322-1。
参看图7,进一步阐释电路的工作过程。如果因如雷击、接地故障、 短路事故产生过电流，超导元件310失超以产生高阻值。从而该过电 流被分流到具有相对低阻值的"b-l"通道(第一分流通道)和"b-2"通道 (第二分流通道)。位于"b-l"通道中的第一激励线圈322-1产生电排斥 力以响应过电流，并且第一高速开关触点324-1的触点;故电排斥力打 开。在此，由于第一高速开关触点324-1与超导元件310串联，因而超 导元件310将过电流分流到"b-l"通道和"b-2"通道，并产生具有相对较 小值的电弧。"a"通道(供电通道)剩余的过电流被电弧的阻抗限制在 预设值。
另一方面，位于"b-2"通道中的第二激励线圏322-2产生电排斥力 以响应过电流，并且该电排斥力将第二高速开关触点324-2的触点打 开。在此，第二高速开关触点324-2与第二激励线圏322-2串联，并产
生一电弧，该电弧大于第一高速开关触点324-1所产生的电弧，从而通 过电弧的弧阻将"d"通道中的过电流限制在预设值。
此外，导电通道被产生以使过电流流入"d"通道，在该导电通道中， 响应于第二高速开关触点324-2产生的电弧，过电流流入系统350。如 果第一高速开关触点324-1的触点打开一预设间距，那么电弧转换开关 326的触点闭合。从而第一高速开关触点324-1产生的小型电弧被分流 到"c"通道并同时消失，然后超导元件310与过电流完全分离。
这就是说，超导元件310与过电流分离，以享用超前时间使其在 电功率的半个周期内恢复到超导态。从而，超导元件310可用在采用 重复接通的断流器的电力系统中，该断流器可在预设时间内，根据过 电流继电器产生的控制信号切断与系统350的连接并再次接通。
另一方面，在到达电功率半个周期内的电流零点时，第二高速开 关触点324-2产生的大型电弧消失，然后过电流流入限流负载330并且 被其限流。这就是说，如图3所示，限流操作经过电功率的半个周期开始。
图3表示的半波熄弧式超导故障电流限制器与图7表示的半波熄 弧式超导故障电流限制器的区别在于在图3中，当到达电功率的半 个周期和电流零点时，高速开关触点324产生的电弧消失，从而经过 半个周期，过电流与超导元件310完全分离；然而在图7中，整体高 速开关模块320在半个周期内将过电流从超导元件310完全分离，整 体高速开关模块320整体地包括第一高速开关触点324-1、第一激励 线圈322-1、第二激励线圈322-2、第二高速开关触点324-2和电弧转 换开关326，从而当采用在一秒内执行重复接通操作的断流器340的电
力系统中的断流器340重复接通时，超导元件310有更多时间恢复到
超导态。
这就是说，由于超导元件310需要预设时间以恢复到超导态，因 此超导元件310与过电流分离得更加迅速。
图8表示在有过电流产生的情况下，过电流随时间的变化图。
因如雷击、接地故障和短路事故产生超过某一 阈值的过电流时， 超导元件310中出现产生高阻值的失超现象，该超导元件310依次传 送到相变态，接着该过电流被产生的阻值(Pl点)分流到具有相对低 阻值的"b-l"通道(第一分流通道)和"b-2"通道(第二分流通道)。
位于"b-l"通道中的第一激励线圈322-1产生电排斥力以响应过电 流，第一高速开关触点324-1的触点被该电排斥力打开，然后产生相对 较小的电弧。
位于"b-2"通道中的第二激励线圈322-2产生电排斥力以响应过电 流，且该电排斥力将第二高速开关触点324-2的触点打开，接着产生一 电弧，该电弧大于第一高速开关触点324-1所产生的电弧。
第一高速开关触点324-1和第二高速开关触点324-2所产生的电弧 的阻抗，将"a，，和"d"通道中的过电流限制在预设值(P2点)。
如果第一高速开关触点324-1的触点打开预设间距，电弧转换开关 326的打开的触点被短接，"c"通道(限流通道)被连接，因而小值电 弧由第一高速开关触点324-1产生并同时消失。然后，过电流从超导元 件310完全分离(P3点)。电弧转换开关326的分开间距确定"c"通道 的连接时间。
在到达电功率半个周期内的电流零点时，第二高速开关触点324-2 中产生的大值电弧消失，并且全部过电流流入限流负载330 ( P4点)。 流入限流负载330的过电流被限流负载330的计算阻值限制。
另一方面，断流器340通过打开开关来切断与系统350的连接， 以响应过电流继电器产生的信号。
如图8所示的图表，当因如雷击、接地故障和短路事故产生异常 高电流或过电流时，经过电功率的半个周期过电流受到限制，该过电 流是电力馈线300通过半波熄弧式故障电流限制器提供的，以使过电 流继电器通过检测过电流来控制断流器。
尽管已经显示和描述了本发明的一些实施例，本领域技术人员应 该理解，在不背离本发明的原则和宗旨的条件下，可以对这些实施例 进行修改，本发明的保护范围由权利要求及其等同替换确定。
上文可明显看出，依据本发明的半波熄弧式故障电流限制器可通 过如下方式与系统中的电子仪表协调工作因如雷击、接地故障和短 路事故产生超过某一域值的过电流时，经过半个周期过电流受到限制； 以及在混合式电路中形成超导元件、整体高速开关模块以及限流负载。 此外，在半波熄弧式故障电流限制器中，由于使用最小的超导元件， 因此超导元件的生产及冷却成本降低。结果，具有可靠性的半波熄弧 式故障电流限制器可被实施，且可将稳定的电能提供到系统。此外， 目前应用的测定后的限流负载和电子仪表使维护更为简便。进一步的 优点是，甚至在依据所需电容量的大功率系统中，超导元件可并联连 接，如断流器的电子仪表可适当地应用在本发明中。
权利要求
1、一种包括整体高速开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器，其中所述模块包括设置在分流通道中的激励线圈，所述线圈与供电通道中的超导元件并联，以在出现因超导元件失超而被分流的过电流时产生电排斥力，然后将该电排斥力提供到交互工作装置；串联在所述激励线圈与一系统之间的高速开关触点，所述触点位于分流通道的后端，并且整体轴向耦合到所述交互工作装置，以使连接开关的触点通过施加到所述交互工作装置的电排斥力打开；电弧转换开关，所述电弧转换开关通过与所述激励线圈并联设置在限流通道中，并且其一侧整体轴向耦合到所述交互工作装置，在所述高速开关触点的运动方向及其反方向交互工作，当所述高速开关触点打开预设间距时，通过该触点将所述过电流施加到串联在电弧转换开关后端的限流负载。
2、 如权利要求1所述的电流限制器，其中所述电弧转换开关的触 点间距小于所述高速开关触点的触点间距，以使所述电弧转换开关的 触点在所述高速开关触点完全断开之前接通。
3、 如权利要求1所述的电流限制器，其中所述交互工作装置位于 所述激励线圈的上侧，且所述交互工作装置是由电排斥力推动的板型 斥力板，所述电排斥力是由施加到所述激励线圈的过电流产生的。
4、 如权利要求3所述的电流限制器，其中所述电弧转换开关的触 点与所述斥力板的上端连接，形成交互工作，且所述高速开关触点的 触点与所述斥力板的下端连接，形成交互工作。
5、如权利要求1所述的电流限制器，其中所述高速开关触点是串 联连接的高速开关触点中的至少一个。
6 、 一种具有整体高速开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器，包括第 一 高速开关触点，其串联在供电通道中的一超导元件和一 系统 之间；第一激励线圈，其与所述超导元件和第一高速开关触点并联，且 设置在第一分流通道中，并通过所迷超导元件分流的过电流而产生电 排斥力，使所述第一高速开关触点中的触点分开；第二激励线圈，其与所述第一激励线圏并联，且设置在第二分流 通道中，通过所述过电流以产生电排斥力；第二高速开关触点，其串联在所述第一激励线圈、所述第二激励 线圏和所述系统之间，且位于所述第一分流通道和所述第二分流通道 的后端，并且具有被所述第二激励线圈产生的电排斥力分开的触点； 以及电弧转换开关，其与所述第二激励线圈并联而设置在限流通道中， 当所述高速开关触点打开至预设间距时，通过该触点的打开，将过电 流施加到串联在其后端的所述限流负载。
全文摘要
本发明公开一种具有整体高速开关模块的半波熄弧式超导故障电流限制器。所述故障电流限制器具有最小的超导元件和带有整体高速开关模块的混合式电路。所述故障电流限制器根据正常电流流过时所述超导元件的特性，将电力馈线供给的电能无损耗地提供到一系统，并且当如雷击、接地故障和短路事故产生过电流时，通过高速开关触点与激励线圈整体交互工作，且电弧转换开关经过半个周期，来限制过电流，从而使电力系统中诸如断流器的电子仪表能够正常工作。
文档编号H02H9/02GK101170258SQ20071000070
公开日2008年4月30日 申请日期2007年1月10日 优先权日2006年10月25日
发明者朴劝培, 李昉昱 申请人:Ls产电株式会社