[發(fā)明專利]借助限流設(shè)備電壓充電方式的氣體直流斷路器及工作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010694892.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN111817274A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)彬;喻婷;張海霞;王君海;朱丹;劉志遠(yuǎn);高磊;王建華;郝雪楠;李亞婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02H7/26
• 分類號(hào): H02H7/26;H01H9/54;H01H33/59
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

本發(fā)明公開了借助限流設(shè)備電壓充電方式的氣體直流斷路器及工作方法，氣體直流斷路器由三條支路組成，第一支路與第二支路并聯(lián)，第一限流元件、第二限流元件和氣體直流斷路器串聯(lián)組成第一支路，第二支路由能量吸收裝置單獨(dú)組成，電容與第一受控開關(guān)、電感依次串聯(lián)組成第三支路，第三支路和氣體直流斷路器并聯(lián)；第二受控開關(guān)與限流電阻、電容依次串聯(lián)組成第四支路，第一限流元件和第二限流元件組成的串聯(lián)支路與第四支路并聯(lián)，或者第二限流元件和第四支路并聯(lián)。本發(fā)明省去了預(yù)充電電路，成本低，設(shè)備開斷可靠性高，具有雙向開斷功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流開關(guān)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及借助限流設(shè)備電壓充電方式的氣體直流斷路器及工作方法。

背景技術(shù)

在柔性直流多端系統(tǒng)中，直流系統(tǒng)故障電流幅值大、上升率快，直流斷路器很難在短時(shí)間內(nèi)切斷大功率直流電流。按照開斷方式直流斷路器可分為機(jī)械式、全固態(tài)式以及混合式三種。機(jī)械式直流斷路器包括自激振蕩型和它激振蕩型直流斷路器。自激振蕩型直流開斷利用氣體電弧的負(fù)電阻特性和不穩(wěn)定性，電容和電感串聯(lián)支路產(chǎn)生遞增的振蕩電流疊加到氣體斷路器電流上，故障電流過(guò)零開斷。在直流電網(wǎng)中常用超導(dǎo)限流器與基于自激振蕩原理的機(jī)械式直流斷路器配合使用達(dá)到限流開斷目的，該方法反應(yīng)迅速，限流程度深，通態(tài)損耗小，但開斷時(shí)間長(zhǎng)，觸頭燒蝕嚴(yán)重。它激振蕩式直流斷路器開斷原理與自激振蕩式相似，不同之處在于電容需要預(yù)充電回路，可靠性降低，成本升高，同時(shí)在高壓直流開斷中面臨絕緣問(wèn)題。

全固態(tài)直流斷路器以電力電子器件作為開關(guān)器件，無(wú)弧無(wú)噪聲，可做到快速準(zhǔn)確切斷大電流，但成本和通態(tài)損耗均遠(yuǎn)高于機(jī)械式直流斷路器。而且，在高電壓大電流直流系統(tǒng)，為提高開斷電流值以及實(shí)現(xiàn)雙向開斷，電力電子器件必須串并聯(lián)，動(dòng)態(tài)均壓均流問(wèn)題使器件極易損壞。

混合式直流斷路器將機(jī)械開關(guān)與電力電子器件結(jié)合，開斷電流大，開斷速度快，時(shí)間短，但同樣存在動(dòng)態(tài)均壓均流問(wèn)題，器件易損壞，成本昂貴。

名稱為“限流式自充電型人工過(guò)零高壓直流斷路器及其開斷方法”的專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)枺?01711085730.6，公開號(hào)：CN107834505A)提供了一種解決方案。此方案適用于高壓領(lǐng)域，超導(dǎo)限流單元限流，整個(gè)超導(dǎo)單元兩端電壓直接給電容充電，換流回路的放電電流與故障電流反向疊加產(chǎn)生電流零點(diǎn)，機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)額定電流和短路電流的開斷。超導(dǎo)帶材造價(jià)高，且需要液氮維持低溫環(huán)境，充電電壓和放電電流過(guò)大會(huì)造成設(shè)備損壞。而本發(fā)明采用自激振蕩原理開斷額定或過(guò)載電流，采取限流元件感應(yīng)電壓給電容充電方式開斷短路電流，具有雙向開斷功能。適用于低、中、高壓場(chǎng)合，低、中壓采用空氣、氫氣等氣體斷路器，高壓用六氟化硫、空氣等斷路器。所述限流元件不僅僅只是超導(dǎo)限流單元，可直接采用適合的直流系統(tǒng)平波電抗器，還可采用外加的電抗器、液態(tài)金屬限流器、PTC熱敏電阻等。依據(jù)直流系統(tǒng)故障電流情況，用整個(gè)或部分限流元件兩端電壓給電容充電，同時(shí)優(yōu)選限流電阻限制充電幅值。本發(fā)明所述的氣體直流斷路器多并聯(lián)了一條能量吸收支路，吸收系統(tǒng)電源以及限流元件釋放的能量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足或缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種借助限流設(shè)備電壓充電方式的氣體直流斷路器及工作方法，該直流斷路器適用于低、中、高壓直流場(chǎng)合，正常通流損耗低。發(fā)生短路時(shí)限流元件感應(yīng)電壓直接給電容充電，不需要復(fù)雜的充放電回路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：