[發明專利]一種低壓直流斷路器及試驗方法

在審

• 申請號: 201710245079.8
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106877300A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 楊艷;周在邦;戴培培;潘晟;黃俊
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 商小川

技術領域

本發明涉及一種直流斷路器及試驗方法，尤其是一種低壓直流斷路器及試驗方法，屬于電力技術領域。

背景技術

隨著經濟的不斷發展，由于化石能源枯竭和開采難度增大，同時造成了嚴重的環境問題。近年來，太陽能發電，燃料電池，風力發電等新能源得到大規模推廣應用，于此同時，出現了電動汽車、變頻設備、LED 照明燈、信息設備等大量直流負荷。而直流微網，作為分布式電源與直流負荷更高效率的接入形式，具有線路損耗低、傳輸容量大、傳輸距離遠、電能質量高、以及不存在系統同步運行穩定性問題等優點，成為目前電力系統的發展趨勢。而直流斷路器是直流微網系統的重要設備，起著故障跳閘和保護系統中電力設備的關鍵作用，目前缺乏實用的直流斷路器。

發明內容

本發明的目的是：針對目前發展直流微網的電力系統發展趨勢，提供一種直流斷路器方案，該直流斷路器包括限流電路和與之串聯的四條并聯支路。限流電路由限流電感構成；四條并聯支路中第一支路為機械開關，該機械開關用來導通正常負載電流；第二支路為固態開關，用來關斷雙向故障電流；第三支路為緩沖回路，由電阻、電容串聯構成；第四支路為吸收回路，由氧化鋅避雷器構成，用來吸收開斷時線路電感能量，降低固態開關電壓上升率和保護固態開關器件不受過壓威脅。該直流斷路器能實現雙向快速關斷。

本發明的技術方案為：一種低壓直流斷路器，包括第一限流電抗器、第二限流電抗器和電氣支路，所述的第一限流電抗器、電氣支路和第二限流電抗器依次組成串聯線路。

所述的電氣支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路為并聯。

所述的第一支路由機械開關組成。

所述的第二支路由至少一個IGBT模塊串聯組成；每個IGBT模塊由兩個IGBT反向串聯，并在每個IGBT上反向并聯二極管。

所述的第三支路由電阻和電容串聯組成。

所述的第四支路為氧化鋅避雷器構成的能量吸收回路。

試驗方法，包括以下步驟：

第一步、合閘操作：先觸發固態開關T使其導通，緊接著閉合機械開關K,使其在零電壓下導通,確認機械開關導通后關斷固態開關使其退出運行；

第二步、分閘操作：包括正常分閘與短路分閘，在收到分閘命令或是檢測到短路電流超過動作設定值時，立即發出分斷機械開關與觸通固態開關信號，此后機械開關經一段時間延時后開始分閘起弧，待電流被迫轉移至固態開關中后，向固態開關發出關斷信號，將其快速關斷。

由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明中IGBT模塊由兩個電力電子元件 IGBT反向串聯，并在每個IGBT上反向并聯二極管，能實現電流雙向快速關斷。電力電子開關與機械開關并聯一起，正常的時候由機械開關流過負荷電流，在開關需要開通或關斷的時候，利用IGBT在機械開關斷開和閉合過程中分流、鉗壓作用，實現機械開關迅速斷開和閉合，可實現雙向快速關斷，且損耗低。緩沖吸收回路用于緩沖吸收開斷時線路電感能量、降低固態開關電壓上升率和保護固態開關器件不受過壓威脅。限流電抗的功能是降低直流短路電流上升率，從而降低對機械開關速動性的要求。本發明結構簡單，制作方便，實用性強。

附圖說明

附圖1為本發明運用在直流微網中的示意圖；

附圖2為本發明結構示意圖；

圖中標識為：1、第一限流電抗器，2、第二限流電抗器，3、機械開關，4、二極管，5、IGBT，6、IGBT模塊，7、電容，8、電阻，氧化鋅避雷器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的任何限制。

本發明的實施例：一種低壓直流斷路器，如附圖1所示，風力發電、光伏發電、蓄電池、交、直流負荷等經過換流器變為低壓等級的直流電壓，通過直流斷路器連接到低壓直流母線上，某些直流負荷可以直接連接到低壓直流母線上。低壓直流母線電壓經過直流變壓器升壓，通過直流斷路器連接到中壓直流母線上。同時，燃料電池、微型燃氣輪機、中壓交、直流負荷等經過換流器變為中壓等級的直流電壓，通過直流斷路器連接到中壓直流母線上。中壓直流母線再經過DC/AC換流器，通過交流斷路器連接到交流系統。