[發明專利]一種機械式高壓直流斷路器裝置及其開斷方法

在審

• 申請號: 201810557198.1
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108649544A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 司馬文霞;付崢爭;楊鳴;袁濤;孫魄韜;段盼;韓雪;司燕
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/36
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

1.一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于：包括

主支路，用于承擔直流線路的正常工作電流和開斷故障電流時直流斷路器兩端的過電壓，并實現直流線路電流的雙向導通；

轉移支路，用于產生一個與主支路電流方向相反的振蕩電流，并將反向振蕩電流疊加到主支路上使主支路上的故障電流強制過零，從而實現將故障電流從主支路轉移至轉移支路；

吸收支路，用于吸收和泄放故障開斷時累積的能量；

殘余電流開斷元件，與主支路串聯，用于開斷殘余電流。

2.根據權利要求1所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，所述主支路包括串聯的電流互感器和機械開關。

3.根據權利要求2所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，所述轉移支路與主支路并聯，轉移支路包括串聯的火花間隙開關橋和振蕩電感。

4.根據權利要求3所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，所述轉移支路上還串聯有雜散電阻。

5.根據權利要求3所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，所述火花間隙開關橋包括由火花間隙開關S₁、火花間隙開關S₂、火花間隙開關S₃、火花間隙開關S₄依次串接組成的橋式結構，振蕩電容的正極連接于火花間隙開關S₃與火花間隙開關S₄之間，振蕩電容的負極連接于火花間隙開關S₁和火花間隙開關S₂之間。

6.根據權利要求5所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，所述吸收支路與主支路并聯，吸收支路包括至少2組串聯的避雷器。

7.根據權利要求2-6中任一項所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，還包括控制系統，主支路的電流互感器將采集的電流信號送至控制系統，控制系統根據電流信號控制機械開關及火花間隙開關導通或斷開。

8.根據權利要求7所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，所述控制系統包括

故障檢測單元，將電流互感器采集的流過機械開關的電流與故障電流閾值進行比較，若采集的電流大于等于故障電流閾值，判斷為直流側故障，若采集電流小于故障電流閾值，判斷為系統正常運行；

機械開關控制單元，接收故障檢測單元傳來的故障判斷信號，若故障判斷信號為直流側故障，則控制機械開關斷開，若故障判斷信號為無直流側故障，則控制機械開關保持導通狀態；

延時單元，在機械開關斷開后延時預設時間；

第一觸發火花間隙導通單元，用于第一次故障開斷過程中，在延時單元延時預設時間后，觸發火花間隙S₁，S₃開關導通；以及

第二觸發火花間隙導通單元，用于第二次故障開斷過程中，在延時單元延時預設時間后，觸發火花間隙S₂，S₄開關導通。

9.根據權利要求8所述的一種機械式高壓直流斷路器裝置，其特征在于，所述預設時間為2毫秒。

10.一種如權利要求1-9中任一項所述機械式高壓直流斷路器的開斷方法，其特征在于包括如下步驟：

1)在線監測流過機械開關的電流，若該電流大于故障監測閾值電流，則判斷為故障；

2)分斷機械開關；

3)觸發機械開關分斷后延遲2毫秒，第一觸發火花間隙導通單元觸發一對火花間隙開關S₁，S₃導通；

4)預充電的振蕩電容通過導通的火花間隙開關S₁，S₃接入轉移支路，產生一個與流過機械開關的故障電流方向相反的振蕩電流；

5)當振蕩電流幅值等于故障電流時，機械開關實現完全開斷，故障電流對振蕩電容反向充電，實現對振蕩電容自動充上反向電壓；

6)當振蕩電容兩端電壓達到避雷器動作電壓時，避雷器動作，能量從避雷器泄放；

7)殘余電流斷路器開斷避雷器中的殘余電流，完成第一次故障開斷；

8)經過一段故障去游離時間，斷路器重合閘，若重合閘于永久故障，故障檢測單元判斷為故障；

9)分斷機械開關；

10)觸發機械開關分斷后延遲2毫秒，第二觸發火花間隙導通單元觸發一對火花間隙開關S₂，S₄導通；

11)預充電的振蕩電容通過導通的火花間隙開關S₂，S₄接入轉移支路，產生一個與流過機械開關的故障電流方向相反的振蕩電流；

12)當振蕩電流幅值等于故障電流時，機械開關實現完全開斷，故障電流對振蕩電容反向充電，實現對振蕩電容自動充上反向電壓；

13)當振蕩電容兩端電壓達到避雷器動作電壓時，避雷器動作，能量從避雷器泄放；

14)殘余電流斷路器開斷避雷器中的殘余電流，完成第二次故障開斷。