[發明專利]一種機械式直流斷路器及其充電回路

有效

• 申請號: 201710697421.8
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN109412130B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 龐素敏;韓桂全;吳軍輝;盧彥輝;李旭旭;藺廣科;王蝶;王銘飛;劉慶;李永林;畢迎華
• 申請（專利權）人: 平高集團有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

本發明提供一種機械式直流斷路器及其充電回路，包括主支路，能量吸收支路和轉移支路；主支路中設有主開關，能量吸收支路和轉移支路與主開關并聯；轉移支路上設有串聯的儲能電容器和電感器，儲能電容器連接有充電機，還包括第一穩壓元件和第二穩壓元件，第一穩壓元件一端用于連接儲能電容器正端，另一端接地；第二穩壓元件的一端用于連接儲能電容器的負端，另一端接地。本發明所提供的技術方案中，一方面能夠鉗位儲能電容器兩端的懸浮電位，另一方面當儲能電容器某端的懸浮電位高于相應的閾值時，對應的穩壓元件就會放電，能夠避免儲能電容器兩端的懸浮電位過高，從而解決混合式直流斷路器中懸浮電位挑戰設備耐壓能力的問題。

技術領域

本發明屬于機械式直流斷路器控制技術領域，具體涉及一種機械式直流斷路器及其充電回路。

背景技術

目前中壓直流斷路器開關主要有三種形式：機械式直流斷路器、固態直流斷路器和混合式直流斷路器。傳統的機械式斷路器可控性差，直流開斷困難。固態斷路器雖然開斷時間短，壽命長和工作可靠，但其成本高，通態功耗大，過載換流保護難度大，電力電子產品均壓均流技術不成熟，控制檢測技術復雜，因此全面推廣應用較困難。

改進型機械式斷路器綜合了傳統機械式斷路器和固態斷路器的分斷優點，具有成本低、分斷能力高和體積小等特點。第34卷第18期的《中國電機工程學報》，記載了一篇名稱為“基于晶閘管的混合型無弧高壓直流斷路器”的論文，該論文公開了一種混合型無弧高壓直流斷路器，其拓撲結構如圖1所示，包括三條并聯的主支路，轉移支路和能量吸收支路。主支路包括串聯的兩個快速開關K和一組反并聯晶閘管Tmain，能量吸收支路包括用于吸收能量的避雷器，轉移支路共有三條，第一條轉移支路由兩個晶閘管閥T1和晶閘管閥T2相向串聯設置而成，第二條轉移支路有兩個晶閘管閥T3和晶閘管閥T4按照相背的方向串聯設置而成，第三條轉移支路由電感器L和儲能電容器C串聯而成，儲能電容器C連接作為充電機的電源，第一條轉移支路和第二條轉移支路之間并聯設置，第三條轉移支路設置在晶閘管閥T1和晶閘管閥T2的串聯點與晶閘管閥T3和晶閘管閥T4的串聯點之間。當主支路中的開關斷開時，如果主支路的電流方向為由1流向2，則控制晶閘管閥T3和T1被觸發，儲能電容器C，電感L，晶閘管閥T3，反并聯晶閘管Tmain，快速開關K和晶閘管閥T1形成回路，儲能電容器C放電，放電電流方向與原主支路中電流的方向相反，從而使快速開關K的電流快速減少。

在斷路器分斷前，電容器C的電位為其中一端為正，另一端為負；斷路器分斷時，隨著電流轉移，系統會對電容其C為負極的一端充電，最終分斷結束后，電容器C原來電位為正的一端會為變為負，電位為負的一端會變為正。如果電容器C負極接地，分斷電流轉移時，短路電流會被引入大地，分斷失敗。

但是電容器C懸浮使用，會在電容C的兩端產生懸浮電位，懸浮電位會使整個斷路器轉移支路電位不穩定；而且，懸浮電位長期積累，會造成斷路器電位抬高，然而，斷路器中各種器件的耐壓都是按照一般情況設定的，電位過高會超出這些器件的耐壓能力，給設備的選型造成、整體成本帶來很大的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機械式直流斷路器及其充電回路，用于解決機械式直流斷路器中懸浮電位挑戰設備耐壓能力的問題。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

一種機械式直流斷路器，包括主支路，能量吸收支路和轉移支路；主支路中設有主開關，能量吸收支路和轉移支路與所述主開關并聯；轉移支路上設有串聯的儲能電容器和電感器，儲能電容器連接有充電機，充電機的正端連接儲能電容器正端，充電機負端連接電儲能容器負端，還包括第一穩壓元件和第二穩壓元件，所述第一穩壓元件一端用于連接儲能電容器正端，另一端接地；所述第二穩壓元件的一端用于連接儲能電容器的負端，另一端接地。

進一步的，所述第一穩壓元件和第二穩壓元件為避雷器或穩壓管，或者采用穩壓管和避雷器并聯。

進一步的，所述第一穩壓元件和第二穩壓元件均并聯有對應的開關。