[發明專利]一種混合式高壓直流斷路器耗能支路保護方法及裝置

在審

• 申請號: 202010542480.X
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN113809718A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 胡四全;馬俊杰;董朝陽;陳同浩;馬太虎;樊宏偉;王佳佳;楊青波;冉賢賢;王蓉東;鄒復春;夏洪亮;張銳
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02H7/00
• 分類號: H02H7/00;H02H9/04;H02H7/26
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 朱曉娟

一種混合式高壓直流斷路器耗能支路保護方法及裝置，混合式高壓直流斷路器耗能支路由m個避雷器組串聯構成，每個避雷器組由n個避雷器并聯構成，耗能支路通過避雷器串聯耐受高電壓，避雷器并聯耐受大電流。耗能支路保護包括避雷器熱保護和擊穿保護，分別按照預定判別條件來判定斷路器是否合閘以及是否啟動避雷器熱保護和/或擊穿保護。該方法可實現對耗能支路避雷器的熱保護和擊穿保護，避免耗能支路避雷器因吸收超限能量而爆炸，以及其爆炸帶來的轉移支路電子開關過壓擊穿的風險，提高了設備運行的安全性。

技術領域

本發明屬于高壓直流斷路器技術領域，具體涉及一種混合式高壓直流斷路器耗能支路保護方法及裝置。

背景技術

混合式高壓直流斷路器繼承了機械式直流斷路器優良的靜態特性和固態直流斷路器快速分斷的動態特性，被認為是最可能在未來直流電網中得到大范圍應用的一種高壓直流斷路器。

混合式高壓直流斷路器由三條并聯支路構成，包括：主支路、轉移支路和耗能支路。其中，耗能支路由多個避雷器串并聯構成，用于抑制斷路器暫態分斷電壓和吸收感性元件儲存能量，并將能量轉化為熱量。斷路器吸收能量后需進行冷卻，具備再次吸收能量的能力。

耗能支路避雷器因個別閥片質量導致單元組整體短路后，導致健全單元吸收能增大，存在吸收能量超過設計值發生爆炸的風險。因此耗能支路避雷器設計應滿足一個基本單元失效后，剩余單元仍具備正常開斷及重合吸收能量能力。

直流電網要求斷路器具備單次電流開斷后快速重合閘能力，以及快速重合于故障下具備再此開斷電流能力。斷路器重合閘時，若合閘于線路永久故障，需要再次分斷故障電流，其中最大限值因素就是耗能支路吸收能量。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合式高壓直流斷路器耗能支路保護方法及裝置，實現對耗能支路避雷器的熱保護和擊穿保護，避免耗能支路避雷器因吸收超限能量而爆炸以及其爆炸帶來的轉移支路電子開關過壓擊穿的風險，提高了設備運行的安全性。

為達到上述目的，本發明的第一方面提供了一種混合式高壓直流斷路器耗能支路保護方法，所述混合式高壓直流斷路器耗能支路包括m個串聯連接的避雷器組，每個避雷器組由n個避雷器并聯構成；所述保護方法包括避雷器熱保護方法和/或避雷器擊穿保護方法；

所述避雷器熱保護方法包括如下步驟：

計算在斷路器分斷狀態下避雷器啟動到關閉一定時間內耗能支路避雷器的吸收能量P₂；

設定耗能支路避雷器額定最大能量為P_n，斷路器重合閘失敗耗能支路避雷器吸收的最大能量為P₁；

根據P₁、P₂和P_n之間的關系，判斷是否允許斷路器合閘以及是否對耗能支路進行熱保護；

所述避雷器擊穿保護方法包括如下步驟：

計算在斷路器分斷狀態下避雷器啟動到關閉一定時間內耗能支路避雷器的吸收能量P₂；

設定耗能支路避雷器額定最大能量為P_n，斷路器重合閘失敗耗能支路避雷器吸收的最大能量為P₁；

判斷耗能支路避雷器組內是否存在擊穿故障，如果是，則計算避雷器組擊穿損失的能量P₃；

根據P₁、P₂、P₃和P_n之間的關系，判斷是否允許斷路器合閘以及是否對擊穿避雷器進行檢修更換。

進一步的，所述計算在斷路器分斷狀態下避雷器啟動到關閉一定時間內耗能支路避雷器的吸收能量P₂的步驟包括：