[發明專利]緊湊型人工過零高壓直流斷路器及其開斷方法

在審

• 申請號: 201810097272.6
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108461365A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 王建華;楊騉;葛瀚明;閆靜;劉志遠;耿英三
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01H73/18
• 分類號: H01H73/18;H01H73/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種緊湊型人工過零高壓直流斷路器及其開斷方法，該斷路器包括振蕩支路和雙工位聯動式真空轉換開關，其中振蕩支路由換流電容器和換流電感線圈串聯組成，雙工位聯動式真空轉換開關具有雙工位聯動式真空滅弧室結構；本發明的核心在于通過具有雙工位聯動式真空滅弧室結構的雙工位聯動式真空轉換開關，在一個真空滅弧室內同步實現了主回路觸頭打開和反向電流投入，解決了現有技術中用于反向電流投入的觸發開關控制復雜、附加線路多、可靠性低的問題；本發明可使得直流斷路器設備體積減小，控制流程簡化，設備工作可靠性提高。

技術領域

本發明涉及電力系統斷路器，具體涉及一種緊湊型人工過零高壓直流斷路器及其開斷方法。

背景技術

柔性直流輸電技術是構建靈活、堅強、高效電網和充分利用可再生能源的有效途徑，代表著直流輸電的未來發展方向。柔性直流電網的直流側發生短路故障時，直流側阻抗小，換流器直流側的電容通過短路點直接放電，短路電流會在數毫秒內達到峰值，其上升速率與峰值均遠遠強于同規模交流電網。同時，當系統直流側發生故障以后，即使換流器內部的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)通過自保護功能而立即關斷，但是由于續流二極管的存在，關斷以后構成一個不控整流橋，仍然無法實現直流故障的自清除，故障電流將一直存在。因此，柔性直流輸電的發展依賴于直流開斷技術，對直流斷路器的開斷能力和工作可靠性提出了更高要求。

現有直流斷路器類型主要有固態斷路器，混合式斷路器以及振蕩式機械斷路器。固態開關分斷速度快，但是通態損耗大，且成本相對較高，多用于中低壓直流系統；混合式開關具有通態損耗小，開斷速度快，對機械開關要求低等優點，但混合式開關需要大量電力電子器件串并聯，設備成本和可靠性受到了限制；自激振蕩機械斷路器的開斷時間長達數十毫秒，無法滿足柔性直流輸電對于開斷速度的要求；他激振蕩結構通過預充電電容與電感產生的反向高頻振蕩電流與主回路機械開關中的直流故障電流疊加以產生“人工過零點”，從而熄滅電弧，開斷短路電流。通常使用的他激振蕩開斷電路如圖1所示，這種方法需要一個額外的觸發開關以實現反向電流投入，且觸發開關的可靠性及其與主回路開關之間的動作配合均有較高要求。目前，用于實現反向電流投入的觸發開關多采用晶閘管、真空觸發開關或觸發球隙，但其控制復雜、外加線路多，并且可靠性較低。

發明內容

針對現有方法的不足，本發明提供一種緊湊型人工過零高壓直流斷路器及其開斷方法，本發明通過具有雙工位聯動式真空滅弧室結構的雙工位聯動式真空轉換開關，在一個真空滅弧室內同步實現了主回路觸頭打開和反向電流投入，旨在解決現有技術中用于反向電流投入的觸發開關控制復雜、附加線路多、可靠性低的問題。

為了達到上述目的，本發明采用下述技術方案實現：

一種高可靠緊湊型人工過零高壓直流斷路器，由振蕩支路(Ⅰ)和雙工位聯動式真空轉換開關(Ⅱ)連接構成；所述振蕩支路(Ⅰ)由換流電容器(1a)和換流電感線圈(1b)串聯后連接至所述雙工位聯動式真空轉換開關(Ⅱ)的常開工位(2a)；所述雙工位聯動式真空轉換開關(Ⅱ)具有雙工位真空滅弧室結構和操動機構；

所述雙工位聯動式真空轉換開關(Ⅱ)的雙工位聯動式真空滅弧室包括常開工位(2a)和常閉工位(2b)，具有如下結構：

常開工位(2a)包括設置在真空滅弧室(2‐1)內的從靜導電桿(2‐10)和從靜觸頭(2‐9)，設置在真空滅弧室(2‐1)內的主動導電桿(2‐5)上的從動導電桿(2‐7)和從動觸頭(2‐8)；

常閉工位(2b)包括設置在真空滅弧室(2‐1)內的主靜導電桿(2‐2)和主靜觸頭(2‐3)，設置在真空滅弧室(2‐1)內的主動導電桿(2‐5)和主動觸頭(2‐4)，設置在真空滅弧室(2‐1)內的波紋管(2‐6)。