• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Mostek typu ogranicznik przepływu prądu uszkodzeniowego | Nadprzewodzący & stało-stanowy

Dyson
Dyson
Pole: Normy elektryczne
China

1 Mostek typowy superprzewodzący ogranicznik prądu przewrotowego
1.1 Struktura i zasada działania mostka typowego SFCL
Rysunek 1 przedstawia jednofazowy schemat obwodowy mostka typowego SFCL, składający się z czterech diod D₁ do D₄, źródła napięcia DC V_b i cewki superprzewodzącej L. W szeregu z ograniczaczem podłączony jest wyłącznik CB, który przerywa prąd przewrotowy po jego ograniczeniu. Źródło przesunięcia V_b dostarcza prąd przesunięcia i_b do cewki superprzewodzącej L. Napięcie V_b jest ustawione na tyle wysokie, aby przezwyciężyć spadek napięcia w przód par diod (D₁ i D₃, lub D₂ i D₄), tworząc prąd przesunięcia i₀. Wartość i₀ jest ustawiona większa niż maksymalna wartość prądu liniowego i_max, z uwzględnieniem warunków przeciążenia.

W związku z tym, w normalnych warunkach, mostek diodowy pozostaje ciągle przewodzący, a SFCL nie wykazuje żadnej impedancji dla prądu linii i, ignorując niewielki spadek napięcia w przód przez mostek. Przyjmując, że podczas normalnej pracy prądy przechodzące przez diody D₁ do D₄ to odpowiednio iD1 do iD4, prąd linii wynosi:

Otrzymuje się to zgodnie z prawem Kirchhoffa dla prądów (KCL):

Gdy na linii wystąpi krótkozamknięcie, prąd linii szybko wzrasta do i₀. Podczas pozytywnych i negatywnych półokresów, jedna para diod staje się odwrócona i wyłącza się, automatycznie wprowadzając cewkę L do obwodu. Prąd krótkozamknięcia jest w ten sposób ograniczony przez indukcyjną reaktancję cewki.

Poprzez odpowiednie ustawienie krytycznego prądu cewki superprzewodzącej, cewka pozostaje w stanie superprzewodzenia podczas awarii, unikając efektów czasu reakcji i odzyskiwania po zakłóceniu. Jednakże, gdy awaria trwa, prąd przez superprzewodzącą cewkę kontynuuje wzrost, ostatecznie zbliżając się do wartości ustalonego prądu krótkozamknięcia, która istniałaby bez ograniczacza. Dlatego źródło awarii musi być及时中断。为简化起见,假设短路故障发生在电源电压过零的瞬间(t = t₀)。根据基尔霍夫电压定律(KVL),得到以下方程: \[ v_s(t) + v_L(t) = 0 \] 初始条件 \(i_L(0) = I_0\),解此微分方程得: \[ i_L(t) = I_0 e^{-\frac{R}{L}t} \] 图2显示了正常运行和故障发生后的电感电流和线路电流波形,故障在t = 0.1 s时启动。仿真结果表明,由于超导电感器的限流作用,短路电流缓慢上升。限流过程本质上是超导电感器的磁化。一旦故障电流稳定,限流器就不再有效。因此,在短路电流达到稳态值之前,必须由断路器及时清除故障。图中,断路器在t = 0.2 s时清除故障。 **1.2 桥式超导故障限流器的结构改进** 传统的桥式超导故障限流器(SFCL)只能抑制短路电流的上升率,但不能控制其稳态值。为了限制短路电流的稳态值,混合型SFCL结合了超导状态下的零电阻特性和超导体失超时电阻迅速增加的特点。这是通过将电阻型超导故障限流器与桥式SFCL相结合来实现的。这种混合方法的示意图如图3所示。 在正常运行条件下,开关K是断开的,因此电阻型SFCL不表现出任何外部阻抗,允许电流i_L无阻力地通过它。当发生故障时,电阻型SFCL立即呈现高阻抗,并与超导电感器串联工作,共同抑制故障电流。故障清除后,开关K闭合;此时,由于其自身的高阻抗,电阻型SFCL被短路并迅速恢复到超导状态。 由于开关K具有导通电阻,它会被恢复的电阻型SFCL短路,从而使整个混合桥式限流器对外表现为低阻抗。此时,打开K结束整个限流过程。为了提高电阻型SFCL的容量,通常采用电阻型SFCL单元的串并联连接,以提高设备的电压和电流等级。图4显示了电阻型超导限流器的电路原理图,其中R₁至R₆代表超导电阻,R作为旁路电阻,可以在短路故障期间促使同一串联支路中的两个超导体同时失超。 相间耦合变压器的作用是确保iL1 = iL2 = iL3,以便在短路故障发生后不同并联支路中的SFCL单元能够同时失超。混合桥式SFCL通过利用超导体从超导态到正常态(S/N)的转变特性,在检测到故障时自动接入限流电阻,无需额外的故障检测机制,从而有效地限制了短路电流的稳态值。然而,增加电阻型超导故障限流装置会增加整体运行成本并延长失超后的恢复时间,使系统重合闸操作更加复杂。 **2 桥式非超导故障限流器** **2.1 固态电流限流器** 近年来,电力电子技术及大容量电力半导体器件(如SCR、GTO、GTR和IGBT)的快速发展及其在实际系统中的广泛应用,使得由电感、电阻、电容和电力电子元件组成的故障限流器成为研究热点。非超导桥式故障限流器由传统元件构成,避免了复杂的超导技术,具有高可靠性和良好的经济性。 图5显示了理想单相桥式电流限流器的示意图,由单相桥式电路和限流电感L组成。在正常运行时,四个晶闸管上施加连续触发脉冲。经过短暂的励磁过程,电感中的电流达到负载电流的峰值。忽略晶闸管T₁至T₄上的电压降,限流器对外不表现出任何阻抗。 如果在电源电压正半周发生短路故障,T₃被迫关断,将限流电感插入电路以抑制故障电流。通过适当设置电感L的值,可以将短路电流限制在任何期望的水平。此外,该限流器还具有瞬时中断短路电流的能力。但是,由于使用了四个可控开关,瞬时中断的控制逻辑相对复杂。在限流过程中会产生显著的谐波,这些谐波可以通过在桥臂上并联旁路电感来有效缓解。 **2.2 半控桥短路故障限流器** 图6展示了基于半控桥和自关断器件的单相短路故障限流器拓扑结构。该系统包括二极管D₁至D₄、自关断器件T₁和T₂、超导电感L、限流电感Llim以及ZnO过电压吸收器,us表示交流电源,CB作为线路断路器。 在正常运行条件下,两个自关断器件T₁和T₂持续触发。初次通电时,在电源电压的影响下,超导电感中的电流逐渐增加到线路电流的峰值。负载稳定后,iL保持不变。忽略二极管D₁至D₄和自关断器件T₁和T₂上的正向电压降,桥上的电压为零,限流电感Llim上的电压也为零。因此,限流器对外不表现出任何阻抗,对系统没有影响。 当系统中发生短路故障时,超导电感中的电流iL增加。检测到短路故障后,T₁和T₂立即关断,使桥退出运行。短路电流随后转移到旁路限流电感Llim,而超导电感中的电流继续通过二极管D₁和D₄流动,直到衰减为零。图7显示了基于半控桥的单相短路故障限流器在稳态和故障状态下的电流和电压曲线。 系统在t=0.02秒时通电,并在一周期内达到稳态。在t=0.1秒时发生短路故障,检测到故障后T₁在一个四分之一周期内关断。用于仿真的电路参数如下:电源的峰值相电压为100V/50Hz;额定负载电流峰值为10A;负载电阻为10Ω;超导直流电感L为10mH;二极管和可控开关的正向电压降为0.8V;限流电感Llim为10mH。 在电力系统中使用超导故障限流器(SFCL)的主要目的之一是限制故障电流,使其不超过线路断路器的瞬时分断能力。在分析中,通常使用故障电流减少比 \(D\) (\(0 < D < 1\))来表示峰值故障电流的百分比减少量,\(D\) 的表达式为: \[ D = \frac{i_{\text{lim}} - i_p}{i_p} \] 其中,\(i_p\) 是未安装SFCL时短路期间的峰值冲击电流,其值与系统的等效 \(X/R\) 比有关。 在公式(7)中,\(I_p\) 表示短路电流的周期分量幅值,\(T_a\) 是时间常数。\(i_{\text{lim}}\) 表示受限短路电流的峰值,取决于限流电感 \(L_{\text{lim}}\) 的大小。通过适当选择 \(L_{\text{lim}}\) 的值,可以实现所需的峰值故障电流减少百分比。仿真中分别设置了 \(L_{\text{lim}}\) 为10 mH、15 mH和20 mH,结果如图8所示。可以看出,较大的 \(L_{\text{lim}}\) 提供更好的限流性能,但也导致更高的运行成本。 **2.3 半控桥短路故障限流器的改进** 在图6所示的配置中,T₁和T₂在正常运行条件下持续触发。一旦检测到短路故障,控制电路关闭T₁和T₂。通过在桥的公共路径中放置一个可控开关T来代替T₁和T₂,可以实现类似的限流效果。这种改进减少了可控开关组件的数量,降低了成本,并简化了电路复杂性。示意图如图9所示。 **3 结论** 本文介绍了几种桥式短路电流限流器。通过将传统的超导桥式故障限流器与电阻型超导故障限流器级联,可以有效限制短路电流的峰值和稳态值。此外,利用超导材料的S/N(超导-正常)转变特性,系统将故障检测、触发和限流集成到一个单元中,提供了快速响应和高可靠性。 近年来,随着电力电子技术和大容量电力电子器件的快速发展和实际应用,由传统电力电子开关和电感组成的非超导桥式短路电流限流器由于不需要复杂的超导技术,在可靠性和经济性方面具有优势。仿真结果表明,这两种类型的限流器都实现了优异的限流性能,验证了所提出的限流方法的可行性。

Daj napiwek i zachęć autora
Polecane
Minimalne napięcie pracy dla wypłaszczaczy próżniowych
Minimalne napięcie pracy dla wypłaszczaczy próżniowych
Minimalna napięcie pracy do operacji rozłączania i łączenia w przerywaczach próżniowych1. WstępGdy słyszysz termin „przerywacz próżniowy”, może on brzmieć nieznajomo. Ale jeśli powiemy „przerywacz” lub „przycisk zasilania”, większość ludzi będzie wiedziała, o co chodzi. W rzeczywistości przerywacze próżniowe są kluczowymi elementami nowoczesnych systemów energetycznych, odpowiedzialnymi za ochronę obwodów przed uszkodzeniami. Dzisiaj przyjrzymy się ważnemu pojęciu — minimalnemu napięciu pracy do
Dyson
10/18/2025
Efektywna optymalizacja hybrydowego systemu wiatrowo-fotowoltaicznego z magazynowaniem
Efektywna optymalizacja hybrydowego systemu wiatrowo-fotowoltaicznego z magazynowaniem
看起来!!!!
Dyson
10/15/2025
System hybrydowy zasilany energią wiatrowo-słoneczną do monitorowania w czasie rzeczywistym rurociągu wodnego
System hybrydowy zasilany energią wiatrowo-słoneczną do monitorowania w czasie rzeczywistym rurociągu wodnego
I. Obecna sytuacja i istniejące problemyObecnie przedsiębiorstwa wodociągowe mają rozległe sieci rurociągów podziemnych rozciągnięte na terenach miejskich i wiejskich. Monitorowanie w czasie rzeczywistym danych dotyczących działania rurociągów jest niezbędne do skutecznego zarządzania produkcją i dystrybucją wody. W związku z tym, muszą być ustanowione liczne stacje monitorowania danych wzdłuż rurociągów. Jednak stabilne i niezawodne źródła energii w pobliżu tych rurociągów są rzadko dostępne. N
Dyson
10/14/2025
Jak zbudować system inteligentnego magazynu opartego na AGV
Jak zbudować system inteligentnego magazynu opartego na AGV
Inteligentny System Logistyczny Magazynu Oparty na AGVWraz z szybkim rozwojem branży logistycznej, rosnącym brakiem terenów i wzrostem kosztów pracy, magazyny, będące kluczowymi węzłami logistycznymi, stoją przed istotnymi wyzwaniami. W miarę jak magazyny stają się większe, częstotliwość operacji rośnie, złożoność informacji wzrasta, a zadania związane z kompletowaniem zamówień stają się bardziej wymagające, osiągnięcie niskiego poziomu błędów, obniżenie kosztów pracy oraz poprawa ogólnej efekty
Dyson
10/08/2025
Zapytanie
Pobierz
Pobierz aplikację IEE Business
Użyj aplikacji IEE-Business do wyszukiwania sprzętu uzyskiwania rozwiązań łączenia się z ekspertami i uczestnictwa w współpracy branżowej w dowolnym miejscu i czasie w pełni wspierając rozwój Twoich projektów energetycznych i działalności biznesowej