[發明專利]基于限流和振蕩轉移結合的直流斷路器及其控制方法

在審

• 申請號: 202110232454.1
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112803357A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 牛博;成林;王洪佑;楊鼎革;王森;吳經鋒;丁彬;韓彥華;李文慧;馮南戰;薛軍;劉子瑞;谷永剛;李鵬程;袁福祥;萬康鴻;左坤;李良書;師一卿;王辰曦;吳子豪;李新;吳益飛;楊飛;張曉蘭;高健;徐丹;郭璨
• 申請（專利權）人: 國網陜西省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087;H02H9/02;H02H9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種基于限流和振蕩轉移結合的直流斷路器及其控制方法，所述直流斷路器包括：并聯連接的主電流回路、電流轉移支路和能量吸收支路；所述主電流回路包括：串聯的高速機械開關、一個或多個液態金屬單元；所述電流轉移支路包括：串聯的電感、電容和晶閘管；所述能量吸收支路包括：避雷器；其中，在短路電流沖擊下，液態金屬單元通過磁致收縮效應起弧，液態金屬單元串聯使得電弧電壓達到系統電源電壓等級，實現故障電流限流。本發明具有快速開斷短路故障的功能，開斷能量小，能夠提高系統的穩定性。

技術領域

本發明屬于直流斷路器技術領域，特別涉及一種基于限流和振蕩轉移結合的直流斷路器及其控制方法。

背景技術

隨著城市建設不斷推進，發展高供電密度、大容量、高可靠直流配電系統成為大中城市發展的迫切需求。某些特殊電力系統一般短路電流峰值較高，電流上升快，最高可達幾十乃至上百千安。傳統的直流斷路器，由于其自身開斷時間較長、限流能力有限等特點的限制，難以適應直流系統的高電壓、大電流的發展需求。

相較于傳統交流系統，直流系統短路故障具有：電流上升速率快、短路電流峰值高、沒有自然過零點等特點，同時直流斷路器還需要吸收儲存在系統電感中的能量，直流開斷難度大。目前廣泛使用的混合式斷路器大多通過注入和短路電流相反的電流來制造人工過零點，從而實現直流分段的目的；但當短路電流太大時，注入電流無法抵消系統的短路電流，導致開斷時高速機械開關觸頭間燃弧難以熄滅，延長開斷時間，對系統產生不利影響。

綜上，亟需一種新的基于限流和振蕩轉移結合的直流斷路器及其控制方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于限流和振蕩轉移結合的直流斷路器及其控制方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明的直流斷路器具有快速開斷短路故障的功能，且開斷能量小，可提高系統的穩定性。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種基于限流和振蕩轉移結合的直流斷路器，包括：并聯連接的主電流回路、電流轉移支路和能量吸收支路；

所述主電流回路包括：串聯的高速機械開關、一個或多個液態金屬單元；

所述電流轉移支路包括：串聯的電感、電容和晶閘管；

所述能量吸收支路包括：避雷器；

其中，在短路電流沖擊下，液態金屬單元通過磁致收縮效應起弧，液態金屬單元串聯使得電弧電壓達到系統電源電壓等級，實現故障電流限流。

本發明的進一步改進在于，所述主電流回路還包括：二極管；串聯的高速機械開關、一個或多個液態金屬單元形成的支路與所述二極管反并聯。

本發明的進一步改進在于，所述主電流回路還包括：反并聯晶閘管；串聯的高速機械開關、一個或多個液態金屬單元形成的支路與所述反并聯晶閘管并聯。

本發明的進一步改進在于，所述電流轉移支路的晶閘管為反并聯晶閘管。

本發明的進一步改進在于，還包括：出線端A1、出線端A2；

所述主電流回路的高速機械開關的斷口一端與出線端A1相連接，最后一個液態金屬單元的出線端與出線端A2相連接；

所述電流轉移支路中，電感L的一端與出線端A1相連接，另一端與電容C的第一端相連接，電容C的第二端與晶閘管的一端相連接，晶閘管的另一端與出線端A2相連接；其中，電容C預充電，極性為第一端負第二端正；

避雷器的兩端分別與出線端A1、出線端A2相連接，當避雷器兩端電壓達到其導通電壓時，避雷器導通；

其中，電容C的耐壓值大于避雷器的導通電壓。