[實用新型]一種適用于柔性直流輸電直流斷路器的換流開關(guān)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820518903.2
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN208158967U
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李江濤;趙政;蘇燦;李隴杰;李晨頡;汪毅峰;馮欣;李擎宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H05H1/26
• 分類號: H05H1/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本實用新型公開了一種適用于柔性直流輸電直流斷路器的換流開關(guān)裝置，第一主電極及第二主電極位于密封腔體內(nèi)，第一主電極位于第二主電極的上方，且第一主電極與第二主電極之間有間隙，第二主電極的底部設(shè)置有凹槽，所述凹槽內(nèi)填充有高分子聚合物燒蝕材料，高分子聚合物燒蝕材料與凹槽底部的結(jié)合面處設(shè)置有放電腔，放電腔的頂部開孔，觸發(fā)極的一端與觸發(fā)電路相連接，觸發(fā)極的另一端穿過高分子聚合物燒蝕材料插入于放電腔內(nèi)，該開關(guān)裝置的使用壽命長，并且結(jié)構(gòu)簡單，觸發(fā)導(dǎo)通率較高，觸發(fā)導(dǎo)通延時較低，工作系數(shù)低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種換流開關(guān)裝置，具體涉及一種適用于柔性直流輸電直流斷路器的換流開關(guān)裝置。

背景技術(shù)

目前直流斷路器的關(guān)注重點及發(fā)展趨勢)多端直流輸電系統(tǒng)對直流斷路器功能提出較高要求。對于多端高壓直流電網(wǎng)，直流斷路器必須在幾個毫秒內(nèi)快速切除故障線路，防止單點故障波及其它電網(wǎng)設(shè)備(如換流器等)造成大范圍故障。由于直流電網(wǎng)阻尼遠低于交流電網(wǎng)，因此直流斷路器需要承受高額的故障電流上升率，同時為維持直流母線電壓、保護直流系統(tǒng)重要設(shè)備、避免換流器閉鎖，需要將故障電流限制在較低水平，對高壓直流斷路器分斷時間提出嚴苛要求。對于基于IGBT的柔性直流輸電系統(tǒng)，一旦直流側(cè)發(fā)生故障，由于IGBT中反并聯(lián)二極管的存在，通常無法采用閉鎖換流器方法限制短路電流。因此，研制具備高可靠性、快速短路故障電流切斷能力的高壓直流斷路器是柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。

目前現(xiàn)有的高壓直流斷路器技術(shù)方案可分為三種：1)機械式高壓直流斷路器2)固態(tài)高壓直流斷路器，3)混合式高壓直流斷路器。由于直流電流不存在自然過零點，利用電流轉(zhuǎn)移原理形成過零點是高壓直流斷路器基本設(shè)計思路。其中，有源激勵振蕩型高壓直流斷路器采用預(yù)充電的高壓電容器向主分斷支路注入脈沖反向電流制造過零點，從而分斷直流電流。相比基于半導(dǎo)體器件的開斷方案，有源激勵振蕩型高壓直流斷路器具有結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、開斷成功率高、開斷能力強等顯著優(yōu)點。

有源激勵振蕩型高壓直流斷路器中技術(shù)難點之一為輔助過零振蕩電路中需要可靠的換流開關(guān)裝置，要求具有極低工作系數(shù)(如低于20％)、極高可靠觸發(fā)導(dǎo)通率(即開斷成功率)和較低的觸發(fā)導(dǎo)通時延(低于1ms)。目前的技術(shù)方案多適用于高電壓等級直流輸電，如采用多間隙串聯(lián)開關(guān)作為直流斷路器輔助過零振蕩電路的主開關(guān)，并采用高壓脈沖觸發(fā)其中一至兩個間隙以達到整體導(dǎo)通的目的。為實現(xiàn)多間隙均壓，常采用電阻/電容輔助分壓方案，此種方案中需要較為復(fù)雜的分壓設(shè)計，設(shè)計不合理有可能造成間隙自擊穿導(dǎo)致誤動作，增加了系統(tǒng)實現(xiàn)難度和故障率，不適用于電壓等級和電流較低的柔性直流輸電。

文章《一種適于快速高壓直流斷路器的過零振蕩電路》介紹了一種帶分壓網(wǎng)絡(luò)的多級串聯(lián)間隙作為過零振蕩電路的開關(guān)，但需要較為復(fù)雜的均壓設(shè)計。專利《基于人工過零的雙向直流開斷電路及其開斷方法》中介紹了一種基于人工過零的雙向直流開斷電路及其開斷方法，輔助過零振蕩電路中采用“換流開關(guān)”，專利《一種自動充電型強制過零高壓直流斷路器》公開了一種自動充電型強制過零高壓直流斷路器，輔助過零振蕩電路中采用“充電開關(guān)”。由此可見，現(xiàn)有專利多針對基于人工過零的直流開關(guān)電路拓撲結(jié)構(gòu)進行研究，對輔助過零振蕩電路核心器件—換流開關(guān)的具體實施結(jié)構(gòu)并未詳細闡述。

文章《基于毛細管放電的大氣壓等離子體射流噴射裝置放電特性》介紹了一種基于毛細管放電的大氣壓等離子體射流噴射裝置，可用于觸發(fā)長間隙距離氣體開關(guān)導(dǎo)通，采用單次放電燒蝕，但待命狀態(tài)下觸發(fā)電極存在預(yù)充電直流電壓，放電電流幅值高達8kA，壽命約300次，對材料表面燒蝕嚴重，影響了開關(guān)壽命。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種適用于柔性直流輸電直流斷路器的換流開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置的使用壽命長，并且結(jié)構(gòu)簡單，觸發(fā)導(dǎo)通率較高，觸發(fā)導(dǎo)通延時較低，工作系數(shù)低。

為達到上述目的，本實用新型所述的適用于柔性直流輸電直流斷路器的換流開關(guān)裝置包括觸發(fā)電路、觸發(fā)極、第一主電極、第二主電極、密封腔體、用于產(chǎn)生高壓脈沖及用于分次產(chǎn)生脈沖大電流的觸發(fā)電路；