[發明專利]一種超導限流式低損耗混合直流斷路器及其開斷電流方法

在審

• 申請號: 201810243930.8
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108288849A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 劉志遠;張海霞;王建華;耿英三;王君海
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;河北電力裝備有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H3/087;H02H3/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：包括相并連的機械開關型通流支路(I)、限流型能量轉移支路(II)和能量吸收支路(III)，還包括連接在并聯支路兩端的進線端(A1)和出線端(A2)。

2.根據權利要求1所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：所述機械開關型通流支路(I)由快速機械開關(1)組成，其操動機構為快速斥力機構，滅弧方式采用外施高頻旋轉橫向磁場結構，具有直流開斷能力，電弧電壓高，使電流在正常通流情況下，無導通損耗。

3.根據權利要求2所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：所述快速機械開關(1)包括真空滅弧室(11)、真空滅弧室(11)的操動機構(12)以及外部旋轉磁場發生裝置組成；所述外部旋轉磁場發生裝置由n對空間上對稱布置于真空滅弧室(11)周圍的線圈單元(13)組成；每對線圈單元(13)中通過具有一定相位差的電流i₁、i₂…i_n。

4.根據權利要求3所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：每對線圈單元(13)由兩個相對的線圈串聯而成，每個線圈由外包絕緣漆皮的導體多層繞制而成。

5.根據權利要求1所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：所述能量吸收支路(III)由避雷器(4)構成，用于吸收開關關斷后線路中的剩余能量。

6.根據權利要求1所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：所述限流型能量轉移支路(II)由全控型電力電子開關(2)和限流器(3)相串聯構成。

7.根據權利要求6所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：所述限流器(3)采用超導帶材。

8.根據權利要求7所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：所述超導帶材的選擇與全控型電力電子開關(2)存在配合關系，滿足超導帶材由超導態到電阻態的轉換時間和全控型電力電子開關(2)通態能力的匹配。

9.根據權利要求6所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器，其特征在于：所述全控型電力電子開關(2)為IGBT或IEGT。

10.權利要求1至9任一項所述的超導限流式低損耗混合直流斷路器開斷電流的方法，其特征在于：在正常運行工況下，電流流經機械開關型通流支路(I)，由于快速機械開關(1)通態阻抗小，從而該混合式直流斷路器在額定工作條件下損耗小；當系統發生短路故障時，故障電流從進線端(A1)流入，快速機械開關(1)得到動作指令，全控型電力電子開關(2)得到觸發信號；機械開關型通流支路(I)中的快速機械開關(1)迅速打開，觸頭間隙燃弧，快速機械開關(1)觸頭完全分開時，快速機械開關(1)兩端電壓大于全控型電力電子開關(2)的導通電壓，全控型電力電子開關(2)導通，限流型能量轉移支路(II)導通，機械開關型通流支路(I)的快速機械開關(1)息弧；限流器(3)進入失超狀態，限流型能量轉移支路(II)電阻增大，限制故障電流上升率；限流型能量轉移支路(II)端電壓升高，大于能量吸收支路(III)導通電壓，避雷器(4)導通，吸收多余能量，全控型電力電子開關(2)截止，電流逐漸轉移至能量吸收支路(III)，直至避雷器(4)電流過零，完成開斷，故障電流被切除。