[發明專利]一種基于自激振蕩電路的高壓直流氣體斷路器

有效

• 申請號: 201310199627.X
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103296636A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 項彬;劉志遠;耿英三;王建華;柳父悟
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H01H33/64
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及斷路器技術領域，具體涉及一種基于自激振蕩電路的高壓直流氣體斷路器。

背景技術

由于目前高壓直流斷路器技術不夠成熟，限制了多端直流系統的發展，成為多端直流輸電技術發展和應用的瓶頸。而對于新興起的柔性直流輸電系統,雖然有電力電子技術可直接控制和保護系統,但作為最后的保護單元,直流斷路器也是必不可少的。

目前常用的高壓直流斷路器的原理有自激振蕩型，它激振蕩型和利用限流器件先限流再開斷型。利用限流器先限流再開斷是當今熱門的研究方向，這也與目前限流技術的快速發展是分不開的。限流技術之所以受到關注，主要有以下兩個原因：第一，電網容量不斷增加，短路電流水平也隨之增加，限制短路電流可以提高電力系統的安全穩定性、電網供電質量以及電網的運行靈活性；第二，現有功率器件過載能力低，而且能承受的di/dt、du/dt有限，為防止故障時對功率器件造成擊穿或損壞，需使用電流限制器。本發明采用超導限流器與自激型的氫氣斷路器串聯的方式構成高壓氣體斷路器。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于自激振蕩電路的高壓直流氣體斷路器，能夠運用在高電壓場合，具有開斷大故障電流和額定電流的能力，且利用電流過零時開斷電路。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于自激振蕩電路的高壓直流氣體斷路器，包括相串聯的超導限流器1和開斷模塊，所述開斷模塊包括相并聯的氣體斷路器2、電容3和電感4串聯組成的換流電路以及非線性電阻氧化鋅吸能裝置5。

所述氣體斷路器2為氫氣斷路器，其中的氣體為純氫氣或氫氣和其它氣體的混合氣體，若為混合氣體，氫氣和其它氣體以任意比混合。

所述超導限流器1為高溫電阻型超導限流器，其材料采用釔鋇銅氧化物YBCO或其它超導材料。

所述超導限流器1為多個超導限流器采用串聯和/或并聯的結構，所述開斷模塊為多個開斷模塊采用串聯和/或并聯的結構。

在所述每個氣體斷路器2上并聯有均壓電阻6。

給所述氣體斷路器2增加磁場的方式，來提高其開斷能力。

所述增加磁場的方式為在氣體斷路器2外增加磁場或在氣體斷路器2的觸頭上開槽。

本發明和現有技術相比，具有如下優點：

1、本發明采用氣體斷路器，因為氣體斷路器的電流大開斷能力強，能承受的額定電壓高；由于直流電流無自然過零點使斷口中電弧不易熄滅，當電路的額定電壓高于氫氣電弧的電弧電壓時，電弧不能熄滅所以利用創造人工過零點的方法使直流電流降低到零使電弧熄滅。因為氫氣電弧具有負電阻的特性，所以可以利用氫氣電弧的負電阻特性和不穩定性，在與開斷弧間隙并聯的電容和電感串聯回路中產生遞增的自激振蕩，使在電弧間隙的開斷直流電流上迭加增幅的振蕩流，利用電流過零時開斷電路；

2、本發明超導限流器為高溫電阻型超導限流器，電阻型超導限流器具有結構簡單，反應速度快，電流過載系數低的特點；材料采用釔鋇銅氧化物YBCO，因其電阻在失超時很大，能將故障電流限制在很低的水平；本發明氣體斷路器2為氫氣斷路器，氫氣作為一種滅弧氣體，能夠提供高的電弧電壓，電弧熄滅時時間常數小，氫氣斷路器設備體積小，穩定性高；當氫氣斷路器中的氣體為氫氣和其它氣體的混合氣體，混合氣體能夠提高氣體的穩定性或提高氣體的絕緣能力；

3、超導限流器1為多個超導限流器采用串聯和/或并聯的結構，開斷模塊為多個開斷模塊采用串聯和/或并聯的結構；當超導限流器和開斷模塊采用多個串聯的形式，能夠提高本發明高壓直流氣體斷路器的額定電壓；當超導限流器和開斷模塊采用多個并聯的形式，能夠提高本發明高壓直流氣體斷路器的額定電流；

4、在每個氣體斷路器上并聯有均壓電阻，使每個氣體斷路器承受相同的額定電壓，起到均壓的目的。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是第一種改進的開斷模塊示意圖。

圖3為第二種改進的開斷模塊示意圖。

圖4為第三種改進的開斷模塊示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及具體實施例，對本發明作進一步的詳細描述。

如圖1所示，本發明一種基于自激振蕩電路的高壓直流氣體斷路器，包括相串聯的超導限流器1和開斷模塊，所述開斷模塊包括相并聯氣體斷路器2、電容3和電感4串聯組成的換流電路以及非線性電阻氧化鋅吸能裝置5。