[發(fā)明專利]借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器及工作方法

在審

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• 申請日: 2020-07-18
• 公開（公告）號: CN111817274A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 項彬;喻婷;張海霞;王君海;朱丹;劉志遠;高磊;王建華;郝雪楠;李亞婷
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H01H9/54;H01H33/59
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述氣體直流斷路器由三條支路以及第一接入端(E₁)和第二接入端(E₂)組成；第一支路(Ⅰ)與第二支路(Ⅱ)并聯(lián)，第一限流元件(1)、第二限流元件(2)和氣體直流斷路器(3)串聯(lián)組成第一支路(Ⅰ)，第一限流元件(1)的一端和第一接入端(E₁)相連接，氣體直流斷路器(3)的一端連接第二接入端(E₂)；第二支路(Ⅱ)由能量吸收裝置(4)單獨組成；電容(7)與第一受控開關(8)、電感(9)依次串聯(lián)組成第三支路(Ⅲ)，第三支路(Ⅲ)和氣體直流斷路器(3)并聯(lián)；第二受控開關(5)與限流電阻(6)、電容(7)依次串聯(lián)組成第四支路(Ⅳ)，第一限流元件(1)和第二限流元件(2)組成的串聯(lián)支路與第四支路(Ⅳ)并聯(lián)，或者第二限流元件(2)和第四支路(Ⅳ)并聯(lián)。

2.根據(jù)權利要求1所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述第一限流元件(1)和第二限流元件(2)共同限制故障電流，第二限流元件(2)感應電壓或者第一限流元件(1)和第二限流元件(2)感應電壓之和給電容(7)充電；通過調整第一限流元件(1)、第二限流元件(2)、限流電阻(6)、電容(7)以及電感(9)的值改變充電電壓、充電電流以及放電電流。

3.根據(jù)權利要求1所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述第一限流元件(1)和第二限流元件(2)采用電抗器、超導限流器、液態(tài)金屬限流器或PTC熱敏電阻。

4.根據(jù)權利要求1所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述氣體直流斷路器(3)的氣體介質采用干燥空氣、六氟化硫、氫氣和二氧化碳中的一種或多種的混合氣體。

5.根據(jù)權利要求1所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述氣體直流斷路器(3)采用縱磁、橫磁、自能吹弧式或壓氣式滅弧方式。

6.根據(jù)權利要求1所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述能量吸收裝置(4)采用氧化鋅避雷器或壓敏電阻吸能元件。

7.根據(jù)權利要求1所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述第二受控開關(5)和第一受控開關(8)采用真空觸發(fā)開關、直流接觸器或斷路器。

8.根據(jù)權利要求1所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器，其特征在于：所述第一限流元件(1)和第二限流元件(2)采用單個或多個限流器串并聯(lián)；氣體直流斷路器(3)采用單個或多個氣體斷路器串并聯(lián)；能量吸收裝置(4)采用單個或多個能量吸收元件串并聯(lián)；限流電阻(6)采用單個或多個電阻串并聯(lián)；電容(7)采用單個或多個電容器串并聯(lián)；電感(9)采用單個或多個電感元件串并聯(lián)。

9.權利要求1至8任一項所述的借助限流設備電壓充電方式的氣體直流斷路器的工作方法，其特征在于：直流系統(tǒng)處在正常工作狀態(tài)，第二受控開關(5)和第一受控開關(8)打開，氣體直流斷路器(3)閉合，負載電流從第一接入端(E₁)進入，經(jīng)第一支路(Ⅰ)流向第二接入端(E₂)；

當?shù)谝恢?Ⅰ)出現(xiàn)過載電流或需要切斷額定電流供應時，第二受控開關(5)閉合，第二限流元件(2)的感應電壓或者第一限流元件(1)和第二限流元件(2)的感應電壓之和無法給電容(7)充電，氣體直流斷路器(3)觸頭分開，間距增大，氣體電弧電壓增加，當電弧電壓達到幾百或幾千伏時，閉合第一受控開關(8)，電弧電壓給電容(7)充電，基于電弧的負電阻特性，第三支路(Ⅲ)產(chǎn)生幅值不斷增大的振蕩電流，該電流與流過氣體直流斷路器(3)的電流方向相反，二者疊加產(chǎn)生過零點，從而開斷電流；恢復電壓上升至能量吸收裝置(4)的導通電壓，吸收開斷額定或過載電流后的剩余能量；

當?shù)谝恢?Ⅰ)出現(xiàn)短路電流時，第二受控開關(5)閉合，由于故障電流的變化，第二限流元件(2)的感應電壓或者第一限流元件(1)和第二限流元件(2)的感應電壓之和給電容(7)充電，限流電阻(6)限制充電電流幅值；當充電電流降為零，第二受控開關(5)在充電電流降為零后斷開，氣體直流斷路器(3)打開，閉合第一受控開關(8)，第三支路(Ⅲ)產(chǎn)生反向放電電流，氣體直流斷路器(3)在電流過零點成功開斷短路電流，能量吸收裝置(4)吸收開斷短路電流后的剩余能量。