技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力高壓開關(guān)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于模塊串聯(lián)的高壓直流真空斷路器自具電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在高壓直流(HVDC)輸電工程中，直流斷路器是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備之一，它具有關(guān)合和開斷電路、改變系統(tǒng)的連接方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及分?jǐn)喙收想娏鞯墓δ埽袚?dān)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)。而到目前為止，對于高壓直流系統(tǒng)，基于電流轉(zhuǎn)移原理的直流真空斷路器是最可行的方案之一，即利用預(yù)充電電容器向主回路真空開關(guān)提供反向放電，構(gòu)造電流零點(diǎn)為斷口熄弧創(chuàng)造條件。直流真空斷路器向高電壓等級發(fā)展必須依靠模塊串聯(lián)來解決，其技術(shù)瓶頸是串聯(lián)模塊中的轉(zhuǎn)移電容器充電代價(jià)極高，原模塊的轉(zhuǎn)移電容器獨(dú)立充電系統(tǒng)，有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，可靠性差等缺陷，限制了這種斷路器向高電壓等級發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于模塊串聯(lián)的高壓直流真空斷路器自具電源拓?fù)洌糜跀嗦菲鬟\(yùn)行中為各串聯(lián)模塊中的電容器補(bǔ)充能量，使之保持一定的電壓值，以便斷路器分?jǐn)嗖僮鲿r(shí)為主開關(guān)提供反向電流，從而解決現(xiàn)有技術(shù)的瓶頸。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于模塊串聯(lián)的高壓直流真空斷路器自具電源拓?fù)洌蒼個(gè)直流真空斷路器模塊串聯(lián)組成，每一所述模塊包括一個(gè)模塊本體和一個(gè)充電回路。所述模塊本體由依次串聯(lián)成回路的主回路開關(guān)CB1、轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2、轉(zhuǎn)移電容器C與轉(zhuǎn)移電感器L組成。所述充電回路包括一個(gè)限流電阻Rc、一個(gè)充電IGBT開關(guān)In1、一個(gè)充電總線IGBT開關(guān)In2，n對應(yīng)取值1、2、3……至模塊數(shù)；其中，每一模塊的所述充電IGBT開關(guān)In1與所述限流電阻Rc串聯(lián)后，一端接于所述模塊本體中所述轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2和C/L的節(jié)點(diǎn)上，另一端接于與所述充電IGBT開關(guān)In1對應(yīng)的所述充電總線IGBT開關(guān)In2的充電節(jié)點(diǎn)。控制器K分別連接各個(gè)所述充電IGBT開關(guān)In1和充電總線IGBT開關(guān)In2，用于啟閉控制。系統(tǒng)供電電源依次由各個(gè)所述模塊的主回路開關(guān)CB1串聯(lián)，用于負(fù)載R_load供電控制。各個(gè)模塊所述充電總線IGBT開關(guān)In2依次串聯(lián)組成充電總線，其中，第一個(gè)模塊的充電總線IGBT開關(guān)I12充電節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)地之間連接了斷路器分壓電容器C0，用于保持充電總線的電位。

上述電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動作順序是：在待機(jī)狀態(tài)，各主回路開關(guān)CB1處于斷開狀態(tài)、各轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2處于閉合狀態(tài)，各模塊所述充電IGBT開關(guān)In1和充電總線開關(guān)In2處于關(guān)斷狀態(tài)，轉(zhuǎn)移電容器C處于充電完畢狀態(tài)。當(dāng)斷路器接到關(guān)合指令時(shí)，各模塊所述主回路開關(guān)CB1閉合、所述轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2斷開；第一個(gè)模塊的充電IGBT開關(guān)I11接通，所述分壓電容器C0補(bǔ)充到額定電壓，補(bǔ)充第一個(gè)模塊中的轉(zhuǎn)移電容器C，使之電壓波動小于等于設(shè)定值；關(guān)斷第一個(gè)模塊的充電IGBT開關(guān)I11。之后，接通所述充電總線的所有充電總線IGBT開關(guān)In2，按一定頻率依次接通各模塊的所述充電IGBT開關(guān)I21，I31，…In1，依次補(bǔ)充各模塊中的所述轉(zhuǎn)移電容器C，使之電壓波動小于等于設(shè)定值之后，關(guān)閉相應(yīng)的所述充電IGBT開關(guān)，直至關(guān)閉第n個(gè)模塊的所述充電IGBT開關(guān)In1。循環(huán)上述各個(gè)模塊中所述轉(zhuǎn)移電容器C的充電過程。

優(yōu)選方式下，所述轉(zhuǎn)移電容器C為100μF到300μF，所述分壓電容器C0的容量為所述轉(zhuǎn)移電容器C的n分之一，范圍在10μF到50μF，n為串聯(lián)模塊數(shù)，取值為3～30。所述轉(zhuǎn)移電感器L為0.1mH到300mH，充電電阻為30kΩ到300kΩ；直流真空斷路器模塊的工作電壓在3kV到30kV。充電IGBT開關(guān)、充電總線IGBT開關(guān)參數(shù)為：10kV到30kV，可由額定電壓為3.3kV的IGBT閥片串聯(lián)。

本發(fā)明基于模塊串聯(lián)的高壓直流真空斷路器自具電源拓?fù)洌瑢儆陔娏Ω邏洪_關(guān)領(lǐng)域，由每個(gè)模塊上附加的一個(gè)電阻器RC、二個(gè)IGBT開關(guān)In1、In2和整體一個(gè)電容器C0、一個(gè)控制器K組成。每個(gè)模塊涉及元件為主回路開關(guān)CB1，轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2，轉(zhuǎn)移電容器C與電感器L。由控制器K對各模塊實(shí)施分步自具充電，可實(shí)現(xiàn)其電參數(shù)的最佳配合，解決了串聯(lián)模塊各轉(zhuǎn)移電容器充電電路成本高、可靠性差的問題。

本發(fā)明的有益效果是解決了串聯(lián)高壓直流真空斷路器模塊各轉(zhuǎn)移電容器充電電路成本高、可靠性差的問題，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)移電容器的自具充電，各模塊分步充電，實(shí)現(xiàn)其電參數(shù)的最佳配合。該技術(shù)涉及的串聯(lián)高壓直流斷路器模塊的自具電源拓?fù)洌Y(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、成本低，且有益于實(shí)現(xiàn)高壓直流真空開關(guān)智能化控制。

附圖說明