RU2254655C2 - Current limiter - Google Patents
Current limiter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254655C2 RU2254655C2 RU2003125340/09A RU2003125340A RU2254655C2 RU 2254655 C2 RU2254655 C2 RU 2254655C2 RU 2003125340/09 A RU2003125340/09 A RU 2003125340/09A RU 2003125340 A RU2003125340 A RU 2003125340A RU 2254655 C2 RU2254655 C2 RU 2254655C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- windings
- magnetizing
- pair
- demagnetizing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к электроэнергетике и, в частности, к ограничителям токов короткого замыкания, выполненным на основе управляемого реактора.The invention relates to the electric power industry and, in particular, to short-circuit current limiters made on the basis of a controlled reactor.
Уровень техникиState of the art
Известен токоограничитель, содержащий основную обмотку, предназначенную для включения в защищаемую цепь, и управляющую обмотку, коммутируемую переключателем, каждая из которых выполнена из последовательно соединенных полуобмоток [1]. Переключатель выполнена в виде криотрона и подключен через преобразователь к датчику тока защищаемой цепи. Недостаток устройства [1] - низкое быстродействие, обусловленное задержками на срабатывание криотрона, и переход основной обмотки из сверхпроводящего состояния в резистивное.Known current limiter containing the main winding, designed to be included in the protected circuit, and the control winding, switched by a switch, each of which is made of series-connected semi-windings [1]. The switch is made in the form of a cryotron and is connected through the converter to the current sensor of the protected circuit. The disadvantage of the device [1] is the low speed due to delays in the operation of the cryotron, and the transition of the main winding from the superconducting state to the resistive state.
Указанные задержки отсутствуют в токоограничителе, который выбран в качестве прототипа и содержит, по меньшей мере, одну пару отдельных магнитопроводов, снабженную основной обмоткой, предназначенной для включения в защищаемую фазу электрической цепи и выполненной из последовательно-встречно соединенных полуобмоток, размещенных на отдельных магнитопроводах пары, охваченной подмагничивающей и размагничивающей обмотками [2].These delays are absent in the current limiter, which is selected as a prototype and contains at least one pair of separate magnetic circuits, equipped with a main winding designed to include an electric circuit in the phase to be protected and made of series-counter-connected semi-windings placed on separate magnetic circuits of the pair, covered by magnetizing and demagnetizing windings [2].
Недостаток устройства [2] - относительно низкое быстродействие и невысокая степень токоограничения, определяемая коэффициентом увеличения дифференциального индуктивного сопротивления основной обмотки при коротком замыкании.The disadvantage of the device [2] is the relatively low speed and low degree of current limitation, determined by the coefficient of increase of the differential inductive resistance of the main winding during short circuit.
Задача изобретения - повысить быстродействие токоограничителя и степень ограничения им тока короткого замыкания.The objective of the invention is to increase the speed of the current limiter and the degree of limitation of the short circuit current.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Предметом изобретения является токоограничитель, содержащий, по меньшей мере, одну пару отдельных магнитопроводов, снабженную основной обмоткой, предназначенной для включения в защищаемую фазу электрической цепи, и дополнительной обмоткой, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных полуобмоток, размещенных на отдельных магнитопроводах пары, охваченной подмагничивающей и размагничивающей обмотками, при этом полуобмотки основной обмотки соединены встречно, а полуобмотки дополнительной обмотки - согласно и питают выпрямитель, который через пороговый переключатель подключен к размагничивающей обмотке.The subject of the invention is a current limiter comprising at least one pair of separate magnetic circuits, provided with a main winding intended for inclusion in the protected phase of the electrical circuit, and an additional winding, each of which is made in the form of series-connected semi-windings placed on separate magnetic circuits of the pair covered the magnetizing and demagnetizing windings, while the half-windings of the main winding are connected in the opposite direction, and the half-windings of the additional winding - according to and feed a rectifier, which is connected through a threshold switch to a demagnetizing winding.
Эта совокупность признаков позволяет решить задачу изобретения.This set of features allows to solve the problem of the invention.
Изобретение имеет развитие, которое состоит в том, что подмагничивающая обмотка выполнена из провода с высокотемпературной сверхпроводимостью и помещена в криостат.The invention has a development, which consists in the fact that the magnetizing winding is made of a wire with high-temperature superconductivity and placed in a cryostat.
Это позволяет исключить тепловые потери на активном сопротивлении обмоточного провода и, тем самым, увеличить допустимую плотность протекающего через него подмагничивающего тока.This eliminates heat loss on the active resistance of the winding wire and, thereby, increases the permissible density of the magnetizing current flowing through it.
В случае трехфазной цепи токоограничитель содержит пару отдельных магнитопроводов в каждой фазе, а дополнительные обмотки соединяются в звезду или треугольник и питают либо отдельные фазные выпрямители, либо общий трехфазный выпрямитель. При этом изобретение имеет развитие, которое состоит в том, что подмагничивающая и размагничивающая обмотки охватывают все магнитопроводы токоограничителя.In the case of a three-phase circuit, the current limiter contains a pair of separate magnetic circuits in each phase, and the additional windings are connected into a star or a triangle and feed either individual phase rectifiers or a common three-phase rectifier. Moreover, the invention has a development, which consists in the fact that the magnetizing and demagnetizing windings cover all the magnetic circuits of the current limiter.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 представлена конструктивная схема токоограничителя, на фиг.2 - его электрическая схема, которые иллюстрируют осуществление изобретения для случая его однофазной реализации.Figure 1 presents a structural diagram of a current limiter, figure 2 is its electrical diagram, which illustrate the implementation of the invention for the case of its single-phase implementation.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Устройство, представленное на фиг.1 и фиг.2, содержит:The device shown in figure 1 and figure 2, contains:
- два отдельных (т.е. не имеющих общих элементов магнитной цепи) магнитопровода 1 и 2, охваченные подмагничивающей обмоткой 3 и размагничивающей обмоткой 4;- two separate (i.e., not having common magnetic circuit elements)
- основную обмотку из полуобмоток 5, 6 и дополнительную обмотку из полуобмоток 7, 8, размещенных на магнитопроводах 1 и 2.- the main winding of the
Полуобмотки 7 и 8 соединены согласно и питают выпрямитель 9, который через пороговый переключатель 10 подключен к размагничивающей обмотке 4. Полуобмотки 5 и 6 соединены между собой встречно и включены в защищаемую цепь последовательно с нагрузкой 11 и источником 12 переменного тока.The half-
Обмотка 3 подключена к источнику 13 постоянного тока.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Постоянный ток, протекающий по обмотке 3, обеспечивает глубокое насыщение магнитопроводов 1 и 2. Ток нагрузки, протекающий по полуобмоткам 5 и 6, создает в каждом из магнитопроводов 1 и 2 переменный магнитный поток, величина которого при отсутствии короткого замыкания в защищаемой цепи недостаточна для вывода соответствующего магнитопровода из состояния насыщения. Благодаря этому, на полуобмотках 5 и 6 падает незначительная часть напряжения источника 12, а разность э.д.с., наведенных в полуобмотках 7 и 8, питающих выпрямитель 9, недостаточна для срабатывания переключателя 10.The direct current flowing through winding 3 provides a deep saturation of the
Встречное включение полуобмоток 5 и 6 и практическая идентичность магнитопроводов 1 и 2 приводят к тому, что переменные магнитные потоки, пересекающие обмотки 3 и 4, вычитаются и практически не наводят в этих обмотках переменного тока.The opposite inclusion of
При возникновении короткого замыкания ток через основную обмотку течет из полуобмоток 5, 6 и напряжение на ней возрастают. Рост тока через встречно включенные полуобмотки 5 или 6 увеличивает степень насыщения одного из магнитопроводов 1 или 2 и выводит из насыщения другой магнитопровод. В зависимости от направления тока, протекающего через основную обмотку в момент короткого замыкания, из насыщения выходит магнитопровод 1 или 2.When a short circuit occurs, the current through the main winding flows from the
Выход из насыщения одного из магнитопроводов приводит к тому, что индуктивное сопротивление размещенной на нем полуобмотки 5 или 6 и напряжение, наводимое на соответствующей полуобмотке 7 или 8 соответственно, начинают возрастать. Баланс э.д.с., наводимых в дополнительной обмотке, нарушается. Соответственно растет напряжение на выходе выпрямителя 9. Когда оно достигает порога срабатывания переключателя 10, последний подключает выпрямитель 9 к размагничивающей обмотке 4 с полярностью, обеспечивающей компенсацию насыщающего магнитного потока обмотки 3 в обоих магнитопроводах. В результате выхода магнитопроводов из насыщения резко возрастают индуктивные сопротивления обеих полуобмоток 5 и 6 основной обмотки, что и обеспечивает режим токоограничения в защищаемой цепи переменного тока.The saturation exit of one of the magnetic cores leads to the fact that the inductive resistance of the half-winding 5 or 6 placed on it and the voltage induced on the corresponding half-
После устранения короткого замыкания в защищаемой цепи баланс э.д.с., наводимых в секциях дополнительной обмотки, восстанавливается. При этом напряжение на выходе выпрямителя 9 и ток через переключатель 10 падают. После снижения тока до значения тока выключения переключателя 10 последний отключает обмотку 4 от выпрямителя, магнитопроводы 1 и 2 вновь насыщаются и токоограничитель возвращается в исходное состояние.After eliminating a short circuit in the protected circuit, the balance of the emf induced in the sections of the additional winding is restored. In this case, the voltage at the output of the
Благодаря лавинообразному характеру описанных процессов входа в режим токоограничения и выхода из него быстродействие предлагаемого устройства существенно повышается.Due to the avalanche-like nature of the described processes of entering and exiting the current limiting mode, the speed of the proposed device is significantly increased.
Как видно из вышеописанного, при работе предлагаемого устройства в режиме токоограничения размагничиваются и выходят из насыщенного состояния оба магнитопровода защищаемой фазы, в то время как в устройстве-прототипе один из магнитопроводов остается насыщенным.As can be seen from the above, when the proposed device is in current limiting mode, both magnetic circuits of the protected phase are demagnetized and leave the saturated state, while in the prototype device one of the magnetic circuits remains saturated.
Это увеличивает дифференциальное индуктивное сопротивление основной обмотки предлагаемого устройства в режиме токоограничения.This increases the differential inductance of the main winding of the proposed device in current limiting mode.
Ток подмагничивания, постоянно протекающий по подмагничивающей обмотке 3, обладающей ненулевым активным сопротивлением, нагревает ее. Тепловыделение в обмотке ограничивает допустимую плотность тока в обмоточном проводе и приводит к потерям энергии.The bias current, constantly flowing through the magnetizing winding 3, which has a non-zero active resistance, heats it. Heat generation in the winding limits the permissible current density in the winding wire and leads to energy loss.
Для устранения этого недостатка обмотка 3 может быть выполнена из провода с высокотемпературной сверхпроводимостью и помещена в криостат 14. При этом провод обмотки 3 находится в состоянии сверхпроводимости и имеет нулевое активное сопротивление, на котором нет тепловыделения.To eliminate this drawback, the winding 3 can be made of a wire with high-temperature superconductivity and placed in a cryostat 14. Moreover, the wire of the
Токоограничитель для защиты трехфазной цепи содержит три пары отдельных магнитопроводов, на которых размещены основные обмотки, включаемые в фазные провода защищаемой цепи. Дополнительные обмотки при этом соединяются в звезду или треугольник и питают либо отдельные фазные выпрямители, либо общий трехфазный выпрямитель. В последнем случае пороговый переключатель может быть общим для всех фаз.The current limiter for protecting a three-phase circuit contains three pairs of separate magnetic circuits, on which the main windings are included, which are included in the phase wires of the protected circuit. The additional windings are connected in a star or a triangle and feed either individual phase rectifiers or a common three-phase rectifier. In the latter case, the threshold switch may be common to all phases.
Подмагничивающая и размагничивающая обмотки при этом могут быть отдельными для каждой защищаемой фазы или общими для всех фаз и соответственно охватывать либо пару магнитопроводов каждой фазы, либо магнитопроводы всех фаз.In this case, the magnetizing and demagnetizing windings can be separate for each protected phase or common to all phases and, accordingly, cover either a pair of magnetic cores of each phase or magnetic cores of all phases.
Источники информацииSources of information
1. Авт. свид. СССР № 936203, МПК Н 02 Н 9/02, 1982.1. Auth. testimonial. USSR No. 936203, IPC N 02
2. В.Е.Кейлин и др. Трехфазный токоограничитель с насыщенным магнитопроводом и ВТСП катушкой подмагничивания. Российский электротехнический конгресс. Секция 9. "Сверхпроводящие и электротехнические установки", Москва, 30 июня - 2 июля 1999 г., стр.39-41.2. V.E. Keilin et al. Three-phase current limiter with a saturated magnetic circuit and HTSC magnetization coil. Russian Electrotechnical Congress.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003125340/09A RU2254655C2 (en) | 2003-08-19 | 2003-08-19 | Current limiter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003125340/09A RU2254655C2 (en) | 2003-08-19 | 2003-08-19 | Current limiter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003125340A RU2003125340A (en) | 2005-02-10 |
RU2254655C2 true RU2254655C2 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35208633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003125340/09A RU2254655C2 (en) | 2003-08-19 | 2003-08-19 | Current limiter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2254655C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2453961C1 (en) * | 2011-05-24 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Inductive current-limiting device |
RU2546973C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-04-10 | Александр Васильевич Григорьев | Fault current limitation method in power transmission line and device for its implementation |
-
2003
- 2003-08-19 RU RU2003125340/09A patent/RU2254655C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КЕЙЛИН В.Е. и др., Трехфазный токоограничитель с насыщенным магнитопроводом и ВТПС катушкой подмагничивания, Российский электротехнический конгресс, секция 9 «Сверхпроводящие и электротехнические установки», Москва, 1999, с.39-41. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2453961C1 (en) * | 2011-05-24 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" | Inductive current-limiting device |
RU2546973C1 (en) * | 2013-12-17 | 2015-04-10 | Александр Васильевич Григорьев | Fault current limitation method in power transmission line and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003125340A (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8830647B2 (en) | Fault current limiter | |
US5596469A (en) | Apparatus for limiting high current electrical faults in distribution networks by use of superconducting excitation in transverse flux magnetic circuit | |
EP0530347A1 (en) | Shunt coil controlled transformer | |
US4438474A (en) | Current limiter and VAR generator utilizing a superconducting coil | |
Chen et al. | Analysis of a switched impedance transformer-type nonsuperconducting fault current limiter | |
US20100067274A1 (en) | Method and device for creating a direct voltage or a direct current | |
RU2254655C2 (en) | Current limiter | |
Choi et al. | Transient characteristics of a flux-coupling type superconducting fault current limiter according to winding direction | |
Mokhtari et al. | Transient behavior of load transformer during subcycle bus transfer | |
RU2254654C2 (en) | Current limiter | |
Filipova-Petrakieva et al. | The “artificial” short circuit in the input of the electrical devices realizing overcurrents protection | |
KR20030067770A (en) | High-Tc Superconducting Fault Current Limiter of DC-Reactor Type By the Flux-Lock Model | |
RU2593380C1 (en) | Device for offset from magnetisation current rush during connection under voltage for transformer differential protection | |
US11949354B2 (en) | Systems and methods for controlling a switching device for an electric motor with selective flux stator | |
US3331989A (en) | Voltage comparator circuits | |
RU2134475C1 (en) | Reverse-sequence current filter device for three- phase electrical installation | |
SU1072172A1 (en) | Overcurrent limiter | |
JP2001275249A (en) | Three-phase current limiting apparatus | |
SU913516A1 (en) | Current limiting device | |
SU1089640A1 (en) | Current limiting device | |
SU1029108A1 (en) | Device for burning through faulty insulation of electrical cable | |
Morgan | Basic magnetic functions in converters and inverters including new soft commutation | |
SU1274062A1 (en) | Device for protection of three-phase electric motor against non-symmetric modes of operation | |
SU1356151A1 (en) | Power supply unit | |
SU875531A1 (en) | Three-phase ac cable network |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060820 |