[發明專利]一種應用于高壓直流斷路器下的供能裝置

有效

• 申請號: 201810010852.7
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108365236B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 滕樂天;鄧占鋒;趙波;梁丹曦;劉鋒
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/04082
• 分類號: H01M8/04082;H01H9/54
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李敏

本發明公開了一種應用于高壓直流斷路器下的供能裝置。該供能裝置通過設置供氣系統和燃料電池，并將燃料電池與機械開關連接，通過燃料電池產生的電能為機械開關供能，這樣就無需外部電能支撐或補充，也無需多級變壓，設計簡單，可靠性高，通過控制高壓絕緣氣體流量和/或燃料電池的個數，進而控制輸出功率，能靈活滿足機械開關不同的能量需求，持續為機械開關供能。最終簡化了高壓直流斷路器的結構、提高了可控性和耐受電壓等級，可耐500kV高壓，不間斷運行時間可達10000h以上。

技術領域

本發明屬于電力電子裝置技術領域，具體涉及一種應用于高壓直流斷路器下的供能裝置。

背景技術

如今，適用于高壓環境下的情況越來越多，要求越來越嚴。如高壓直流斷路器主要應用于直流輸配電線路，以分斷直流線路電流。為減小通態損耗，同時縮短斷路器動作時間，采用機械開關和電力電子器件混合方式的直流斷路器受到越來越多的關注，并衍生出多種拓撲。在該類型直流斷路器中，流過電流的機械開關支路稱為主支路，用于分斷電流的電力電子器件支路稱為轉移支路，其在正常運行時，電流流過機械開關，線路中發生過流故障時，電流轉移至并聯連接的電力電子器件支路中，然后由電力電子器件分斷電流。由于直流線路的電壓高達幾百千伏(如500kV)，而電力電子器件的耐壓相對較小，因此，其在應用到直流線路中時，需要串聯，如可直接器件串聯或者通過模塊串聯，串聯的個數高達幾十甚至幾百個。

上述機械開關在動作(即開啟或閉合)時，需要為其提供分斷能量，常態(即處于非動作狀態)時，也需要能量以補充其自損耗。為了滿足機械開關的能量需求，現有技術通常采用高壓隔離電源作為驅動電源為機械開關供電。因此，為匹配機械開關的充電電壓需求，通常從直流線路高壓側取電，通過隔離變壓器逐級變壓，再為機械開關提供能量。這就需要設置相應的逐級隔離變壓裝置，以將幾百千伏的高壓變壓至幾十伏，此過程存在一定難度和風險，同時裝置設計復雜且難以保證可靠性。再者，機械開關在動作和不動作兩種狀態下所需能量不同，上述技術在能量供給方面存在靈活性差的缺陷，因此如何提供一種設計簡單、可靠性高、能靈活滿足機械開關不同能量需求的應用于高壓直流斷路器下的供能裝置是本領域亟需解決的一個技術問題。

發明內容

為此，本發明所要解決的是高壓直流斷路器中開關所需能量設計復雜、可靠性低、難以滿足開關動作和不動作兩種狀態下能量需求的缺陷，進而提供一種設計簡單、可靠性高、能靈活滿足開關動作和不動作兩種狀態下能量需求的應用于高壓直流斷路器下的供能裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

本發明所提供的應用于高壓直流斷路器下的供能裝置，包括，

串聯有若干開關的主支路；

與所述主支路并聯的串聯有若干全控器件的電流轉移支路；以及，

與所述主支路并聯的設有非線性電阻器的能量吸收支路；

還包括供氣系統和燃料電池，所述供氣系統和所述燃料電池通過絕緣管路連接，以為所述燃料電池內部供氣，所述燃料電池與所述開關連接，以通過所述燃料電池產生的電能為所述開關供能。

進一步地，所述供氣系統包括至少一個供氫裝置和至少一個供氧裝置，所述絕緣管路包括至少一路供氫管路和至少一路供氧管路；

所述供氫管路的一端與所述供氫裝置連通，另一端與所述燃料電池連通，以提供所述燃料電池發電所需的氫氣；

所述供氧管路的一端與所述供氧裝置連通，另一端與所述燃料電池連通，以提供所述燃料電池發電所需的氧氣。

進一步地，所述絕緣管路的長度不小于管路擊穿邊界距離；

相鄰所述燃料電池間間距不小于氫氣的擊穿邊界距離。