[发明专利]故障电流限制器

说明书

技术领域

本公开涉及故障电流限制器。更具体地，本公开涉及用于诸如电力设备的系统中的故障电流限制器。

背景技术

通常，故障电流限制器是在电力系统中通过将故障电流(其可能发生于诸如雷击、接地和短路的意外)转换为正常电流来保护设备的装置。近来，相关技术领域使用多种故障电流限制器。故障电流限制器的种类可以通过其中使用的元件而分类，所述元件的非限制性示例为超导体、功率半导体和饱和铁心等。

通常，故障电流形成有主路径和电路限制路径。当正常电流导通时，主路径感测故障电流，随后限制或阻挡处在初期的故障电流。与主路径并联的电流限制路径通过对主路径的故障电流和负载电压进行处理来限制或阻挡故障电流。

当正常电流流通时，所有的电流流向主路径，然而，由于并联的主路径和电流限制路径之间的阻抗差，电流将流向电流限制路径。

图1是示出通常的故障电流限制器的框图。

如图1所示，通常的故障电流限制器包括主路径M和电流限制路径L。当正常电流流通时，电流I_tot通过主路径和电流限制路径之间的阻抗差而分流为主路径电流I₁和电流限制路径电流I₂。

此时，电流限制元件100被电流限制路径电流I₂加热。当更大的电流I_tot流过，则会有更大的电流流向电流限制路径L。

因此，因为在电流限制路径L中流通的电流限制路径电流I₂作为了损耗并且可能对电流限制操作施加约束，所以经常在电流限制路径L上安装开关以当正常电流流通时阻挡电流流向电流限制路径L。

然而，在此情况下存在这样的问题：需要一独立的附加控制电路以在合适的时间断开电流限制路径L上的开关，使得当故障电流发生时故障电流可以绕过主路径M而流向电流限制路径L。

发明内容

本公开旨在实现的技术挑战是，通过使用功率二极管并将在电流限制路径上的二极管的击穿电压设计为高于主电路的电压降，从而提供一种故障电流限制器，其能当故障电流发生时，将故障电流从主路径切换至电流限制路径。相反地，在处于正常状态时电流不流向电流限制路径。

本公开的一个总的方案中，提供了一种故障电流限制器，其包括开关，当故障电流发生时所述开关的触点被断开；电流限制元件，其配置为当故障电流发生时限制故障电流；二极管，其与所述电流限制元件串联，其中，所述二极管的击穿电压高于当正常电流流通时通过开关的阻抗造成的电压降。

在本公开的一些示例性实施例中，当开关由于故障电流高于所述二极管的击穿电压而断开之后产生电压时，所述二极管可以导通。

本公开的另一个总的方案中，可以提供一种故障电流限制器，其包括：测量单元，其配置为测量电流；检测单元，其配置为当通过所述测量单元判定故障电流发生时，发送用于断开开关的断开信号和用于关断功率半导体的关断信号；开关，其配置为通过所述断开信号而断开触点；功率半导体，其与所述开关串联以形成主路径并配置为通过所述关断信号而关断；电流限制元件，其配置为限制故障电流；以及二极管，其与所述电流限制元件串联以形成限制路径并且配置为阻挡正常电流流入限制路径。

在本公开的一些示例性实施例中，所述二极管可以包括：第一二极管，其正向连接；以及第二二极管，其反向连接并与所述第一二极管并联。

在本公开的一些示例性实施例中，所述二极管的击穿电压可以高于当正常电流流通时通过主路径的阻抗造成的电压降。

在本公开的一些示例性实施例中，所述二极管的击穿电压可以高于当正常电流流通时通过功率半导体的阻抗造成的电压降。

在本公开的一些示例性实施例中，所述电流限制元件可以包括：第一电力熔断器，其配置为阻挡故障电流流入限制路径；第一电阻器单元，其与所述第一电力熔断器并联并配置为在所述第一电力熔断器熔断之后阻挡故障电流；以及第二电力熔断器，其与第一电阻器单元串联并配置为在故障电流通过所述第一电阻器单元后阻挡故障电流。

在本公开的一些示例性实施例中，所述限制器可以进一步包括：第二电阻器单元，其布置在所述二极管和所述电流限制元件之间并配置为限制故障电流的第一个尖峰电流。

在本公开的一些示例性实施例中，相互连接的所述二极管和所述第二电阻器单元可以并联至所述功率半导体，并且所述电流限制单元可以与所述开关并联。

在本公开的一些示例性实施例中，通过所述第二电阻器单元造成的电压降可以低于通过所述功率半导体造成的电压降。