一种新型的快速机械式高压直流断路器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型的快速机械式高压直流断路器，包括：主断口支路、换流支路、吸能支路以及换流充电支路，换流支路、吸能支路与主断口支路并联连接，两端串联接入直流输电的线路中，换流充电支路与换流支路中的预充电电容并联连接，用于对预充电电容进行充电，主断口支路包括机械开关和饱和电抗器，机械开关和饱和电抗器串联连接并接入直流输电的线路中。上述技术方案，在开断故障电流过零点之前，流过饱和电抗器(102)的暂态电流较小，使其工作在不饱和区域，电感值较大，降低了过零点前故障电流的下降率，在满足直流系统对直流断路器本身动作迅速、开断大电流和承受高电压的基础上，能够增加开断的可靠性，降低装置的成本。

A new type of fast mechanical high voltage DC circuit breaker

The utility model relates to a mechanical type high voltage DC circuit breaker model, including: the main fracture branch, commutation branch, branch and energy absorbing converter charging branch, commutation branch, energy absorption branch is connected with the main fracture branch in parallel, both ends of the DC transmission line is connected, commutation charging branch and change flow branch of the pre charging capacitor are connected in parallel, for charging the pre charging capacitor, the main fracture branch comprises a mechanical switch and saturable reactor, mechanical switch and saturable reactor connected in series and connected to the DC transmission line. The technical scheme, before breaking fault current zero crossing through the saturated reactor (102) of the transient current is small, the working area of the unsaturated, the inductance value is larger, reduces the rate of decline in the fault current to zero before, to meet the basic DC system for DC circuit breaker of the rapid action, break large current and withstand high voltage, can increase the reliability of interruption, reduce the cost of devices.

【技术实现步骤摘要】
一种新型的快速机械式高压直流断路器
本技术涉及直流断路器
，特别是涉及一种新型的快速机械式高压直流断路器。
技术介绍
多端柔性直流输电系统对直流侧短路故障非常敏感，当多端柔性直流输电系统发生短路故障时，高压直流断路器能在换流器闭锁前直接切除并隔离故障点，除发生故障的线路外，整个系统还能正常运行。因此高压直流断路器是保证多端柔性直流输电系统稳定可靠运行的关键设备之一。直流断路器从原理上主要可分为新型的快速机械式高压直流断路器、固态式直流断路器和混合式直流断路器三种类型。其中，新型的快速机械式高压直流断路器具有通态损耗低、可以户外敞开式布置、造价低等优势。传统新型的快速机械式高压直流断路器通常采用交流开断在电流过零时灭弧实现开断，然而开断过程中过零点前故障电流容易下降过快导致开断失败，使得开断可靠性降低。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统新型的快速机械式高压直流断路器可靠性低的问题，提供一种新型的快速机械式高压直流断路器。一种新型的快速机械式高压直流断路器，包括：主断口支路、换流支路、吸能支路以及换流充电支路；所述换流支路、吸能支路与主断口支路并联连接，并联连接的两端串联接入直流输电的线路中；所述换流充电支路与换流支路中的预充电电容并联连接，用于对预充电电容进行充电；所述主断口支路包括机械开关和饱和电抗器，所述机械开关和饱和电抗器串联连接并接入直流输电的线路中。上述新型的快速机械式高压直流断路器，在故障电流上升阶段，饱和电抗器可抑制直流故障电流的上升率，降低系统对故障判断灵敏性的要求，同时也减小了故障电流对系统的冲击；在开断故障电流过零点之前，饱和电抗器可降低过零点前故障电流的下降率，避免由于故障电流下降过快导致开断失败，能够增加开断的可靠性，降低装置的成本。附图说明图1为新型的快速机械式高压直流断路器结构示意图；图2为一个实施例的新型的快速机械式高压直流断路器结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的新型的快速机械式高压直流断路器的具体实施方式作详细地描述。参考图1和图2，图1为新型的快速机械式高压直流断路器结构示意图，图2为一个实施例的新型的快速机械式高压直流断路器结构示意图，所述新型的快速机械式高压直流断路器包括：主断口支路10、换流支路20、吸能支路30以及换流充电支路40；所述换流支路20、吸能支路30与主断口支路10并联连接，并联连接的两端串联接入直流输电的线路中；所述换流充电支路40与换流支路20中的预充电电容201并联连接，用于对预充电电容201进行充电；所述主断口支路10包括机械开关101和饱和电抗器102，所述机械开关101和饱和电抗器102串联连接并接入直流输电的线路中。其中，所述主断口支路10用于开断直流线路产生的故障电流，所述机械开关101为可燃弧且在电流过零时可熄弧的开关；换流支路20用于产生与短路电流反向的高频振荡电流，使机械开关101电流过零点开断；换流充电支路40用于对预充电电容201充电；吸能支路30用于吸收直流系统中感性元件存储的能量，限制主断口支路10两端的电压。所述饱和电抗器102在流过饱和电抗器102的暂态电流大于或等于设定值时，饱和电抗器102处于饱和区域，电感值为设定电感值，所述饱和电抗器102在流过饱和电抗器102的暂态电流小于设定值时，饱和电抗器102处于不饱和区域，电感值大于设定电感值；所述饱和电抗器102用于在流过饱和电抗器102的暂态电流小于设定值时减小该电流的变化率。上述新型的快速机械式高压直流断路器，当直流系统正常工作时，机械开关101闭合，饱和电抗器102在稳态电流下电感值接近于零，系统电流流过机械开关101和饱和电抗器102，通态损耗较小，当直流线路发生短路故障，故障电流流过主断口支路10时，所述机械开关101的触头分开并燃弧，所述机械开关101达到设定的开距值，触发所述预充电电容201放电并与所述饱和电抗器102产生振荡电流，当振荡电流幅值超过系统最大故障电流幅值，流过机械开关101的电流产生过零点，机械开关101熄弧开断，从而实现对该直流线路的开断，切断故障电流，保护直流输电系统。之后吸能支路30吸收直流系统中的能量对主断口支路10限压保护。上述技术方案，在故障电流上升阶段，流过饱和电抗器102的暂态电流较小，饱和电抗器102工作在不饱和区域，电感值较大，抑制直流故障电流的上升率，降低了系统对故障判断灵敏性的要求，同时也减小了故障电流对系统的冲击；在开断故障电流过零点之前，流过饱和电抗器102的暂态电流较小，使其工作在不饱和区域，电感值较大，降低了过零点前故障电流的下降率，在满足直流系统对直流断路器本身动作迅速、开断大电流和承受高电压的基础上，能够增加开断的可靠性，降低装置的成本。在一个实施例中，所述换流支路20还包括与预充电电容201串联连接的触发开关202，所述触发开关202用于当所述机械开关101开距达到设定的开距值时导通。在一个实施例中，所述触发开关202可以为由晶闸管组成的电力电子触发开关202。上述实施例的技术方案，在开断故障电流时，当机械开关101达到设定的开距值即有效开距后，触发开关202导通，与触发开关202串联的预充电电容201由于预充有预充电电压，便会放电并与饱和电抗器102产生高频振荡电流，当振荡电流幅值超过系统最大故障电流幅值，使所述机械开关101产生过零点并熄弧。在一个实施例中，所述换流充电支路40包括：交流电源401和二极管402，所述交流电源401和二极管402串联连接，串联连接的两端与预充电电容201两端并联连接。为了保证开断大电流过程中足以形成电流过零点，交流电源401的供电电压幅值需保证预充电电容201充有的电压值足够高以满足产生足够高的振荡电流峰值，并根据实际回路电阻403产生的衰减预留适当裕度，以保证大电流开断成功。交流电源401的电压具体可以根据实际需要设置，例如可以选用220V的市电交流电压源。由于对电容充电需要采用直流电源，相应的，设置二级管与交流电源401串联，用于限制交流电源401按设定的方向对预充电电容201充电。本实施例的技术方案，通过串联的交流电源401和二级管对预充电电容201充入设定方向的预充电电压，使得该预充电电压能够在开断过程中与饱和电抗器102产生足够幅值的高频振荡电流，以保证机械开关101能够过零点成功开断。在一个实施例中，所述换流充电支路40还包括与交流电源401和二极管402串联连接的电阻403。预充电电容201上的预充电电压需要达到足够的电压值才能保证开断过程中产生足够峰值的振荡电流实现开断。然而，如果预充电的电压过高，也会使得振荡电流峰值过高，电流下降过快而对系统产生冲击并影响开断的可靠性，因此需要限制预充电电容201上预充合适的电压值；本实施例的技术方案，通过设置一个合适电阻403值的电阻403，限制预充给预充电电容201合适的电压值，在保证能够实现开断的同时提升直流系统的稳定性和开断的可靠性。在一个实施例中，所述吸能支路30包括氧化锌避雷器301；所述吸能支路30用于吸收直流系统中感性元件存储的能量，限制主断口支路10两端的电压。在所述机械开关101过零熄弧之后，电流将转移到换流支路20的预充电电容201上，预充电电容2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型的快速机械式高压直流断路器，其特征在于，包括：主断口支路(10)、换流支路(20)、吸能支路(30)以及换流充电支路(40)；所述换流支路(20)、吸能支路(30)与主断口支路(10)并联连接，并联连接的两端串联接入直流输电的线路中；所述换流充电支路(40)与换流支路(20)中的预充电电容(201)并联连接，用于对预充电电容(201)进行充电；所述主断口支路(10)包括机械开关(101)和饱和电抗器(102)，所述机械开关(101)和饱和电抗器(102)串联连接并接入直流输电的线路中。

【技术特征摘要】
1.一种新型的快速机械式高压直流断路器，其特征在于，包括：主断口支路(10)、换流支路(20)、吸能支路(30)以及换流充电支路(40)；所述换流支路(20)、吸能支路(30)与主断口支路(10)并联连接，并联连接的两端串联接入直流输电的线路中；所述换流充电支路(40)与换流支路(20)中的预充电电容(201)并联连接，用于对预充电电容(201)进行充电；所述主断口支路(10)包括机械开关(101)和饱和电抗器(102)，所述机械开关(101)和饱和电抗器(102)串联连接并接入直流输电的线路中。2.根据权利要求1所述的新型的快速机械式高压直流断路器，其特征在于，所述主断口支路(10)用于开断直流线路产生的故障电流，所述机械开关(101)为可燃弧且在电流过零时可熄弧的开关；换流支路(20)用于产生与短路电流反向的高频振荡电流，使机械开关(101)电流过零点开断；换流充电支路(40)用于对预充电电容(201)充电；吸能支路(30)用于吸收直流系统中感性元件存储的能量，限制主断口支路(10)两端的电压。3.根据权利要求1所述的新型的快速机械式高压直流断路器，其特征在于，所述饱和电抗器(102)在流过饱和电抗器(102)的暂态电流大于或等于设定值时，饱和电抗器(102)处于饱和区域，电感值为设定电感值，所述饱和电抗器(102)在流过饱和电抗器(102)的暂态电流小于设定值时，饱和电抗器(102)处于不饱和区域，电感值大于设定电感值；所述饱和电抗器(102)用于在流过饱和电抗器(102)的暂态电流小于设定值时减小该...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖安，陈名，黎小林，李岩，许树楷，赵晓斌，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：新型
国别省市：广东,44