[發明專利]一種混合式直流斷路器和直流系統開斷的控制方法

在審

• 申請號: 202010144859.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111146760A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 胡茂良;劉濱;余占清;曾嶸;黃瑜瓏;周雁南;白羽;崔康生
• 申請（專利權）人: 清華四川能源互聯網研究院;清華大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H9/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 楊勛

本發明提供了一種混合式直流斷路器和直流系統開斷的控制方法，涉及斷路器技術領域。混合式直流斷路器包括通流支路、電子開關支路和吸能支路，所述通流支路包括機械開關，所述通流支路的兩端通過串聯方式連接到直流系統中，所述電子開關支路和所述吸能支路均與所述通流支路并聯連接。直流系統開斷的控制方法采用所述的混合式直流斷路器。混合式直流斷路器能夠解決軌道交通系統中的直流斷路器開斷速度慢、觸頭燒蝕嚴重以及不能快速重合閘的問題。

技術領域

本發明涉及斷路器技術領域，具體而言，涉及一種混合式直流斷路器和直流系統開斷的控制方法。

背景技術

隨著城市規模的擴張，軌道交通工程建設大踏步前進。城市軌道交通機車一般采用直流電力供電，直流快速斷路器是直流牽引供電系統的核心保護設備，具有切斷回路故障電流的保護功能，是直流供電系統安全運行的保證。

與交流系統相比，直流系統的開斷更加困難，這是因為直流系統不存在自然過零點，必須采用一定的技術手段迫使電流過零。另外，在開斷過程中，直流斷路器還需吸收存儲在系統電感中的大量能量，且隨著軌道交通供電系統容量的不斷增大，短路電流甚至在幾毫秒內達到百千安級別。

直流斷路器主流的類型為：機械式直流斷路器、全電子式直流斷路器和混合式直流斷路器。機械式直流斷路器一般是觸發預充電電容，產生一個高脈沖電流，與故障電流疊加形成人工過零點，但由于自身結構限制致使斷路器開關速度慢，一般在十幾毫秒以上，短路電流值很大，電弧對觸頭觸點燒蝕嚴重。全電子式直流斷路器雖然關斷時間快，但在正常通流時損耗大，需要水冷裝置。混合式直流斷路器結合了機械式和電子式開關的特點，具有通態損耗低、開斷時間短等優點，是目前直流斷路器研究熱點，具有廣闊的應用前景。

因此，設計一種混合式直流斷路器，能夠解決軌道交通系統中的直流斷路器開斷速度慢、觸頭燒蝕嚴重以及不能快速重合閘的問題，這是目前亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種混合式直流斷路器和直流系統開斷的控制方法，其能夠解決軌道交通系統中的直流斷路器開斷速度慢、觸頭燒蝕嚴重以及不能快速重合閘的問題。

本發明提供一種技術方案：

一種混合式直流斷路器包括通流支路、電子開關支路和吸能支路，所述通流支路包括機械開關，所述通流支路的兩端通過串聯方式連接到直流系統中，所述電子開關支路和所述吸能支路均與所述通流支路并聯連接。

在本發明較佳的實施例中，所述機械開關包括真空滅弧室、SF6滅弧室中的一種或者二者的組合。

在本發明較佳的實施例中，所述電子開關支路包括至少一個電子開關單元，其中，多個所述電子開關單元串聯連接。

在本發明較佳的實施例中，所述電子開關單元包括相互并聯連接的晶體管模塊和吸收電路模塊。

在本發明較佳的實施例中，所述晶體管模塊包括兩個集成反并聯二極管的IGBT反向串聯的組合。

在本發明較佳的實施例中，所述晶體管模塊包括IGCT或IEGT與二極管反并聯的組合。

在本發明較佳的實施例中，所述吸收電路模塊包括串聯的電阻和電容。

在本發明較佳的實施例中，所述吸能支路包括一個或多個金屬氧化物避雷器，其中，多個所述金屬氧化物避雷器串聯或并聯連接。

本發明提供的另一種技術方案：

一種直流系統開斷的控制方法，采用所述的混合式直流斷路器，包括：

在所述混合式直流斷路器接收到合閘指令時，觸發所述電子開關支路導通，在系統檢測無故障后，關斷所述電子開關支路；