The invention relates to the technical field of topological design of key equipment in DC system, in particular to a mechanical high voltage DC circuit breaker device and its breaking method. The device comprises a main branch for overvoltage at both ends of a DC circuit breaker while undertaking normal working current of a DC line and breaking fault current, and for bi-directional conduction of a DC line current; a transfer branch for generating an oscillating current in the opposite direction of the main branch current, and for superposing the reverse oscillating current to the reverse oscillating current The main branch makes the fault current in the main branch compulsively cross zero, thereby transferring the fault current from the main branch to the transfer branch; the absorption branch is used to absorb and drain the accumulated energy when the fault breaks; and the residual current breaker is connected in series with the main branch to break the residual current.
【技术实现步骤摘要】
一种机械式高压直流断路器装置及其开断方法
本专利技术涉及直流系统中关键设备的拓扑设计
,具体涉及一种机械式高压直流断路器装置及其开断方法。
技术介绍
柔性直流输电技术是解决大容量、远距离输电以及实现现代电力传输的有效手段。由于其具有灵活独立调节有功功率和无功功率的优点,所以柔性直流输电技术被广泛运用在大规模可再生能源输电中。然而,柔性直流输电技术自身不能处理直流侧线路故障。直流侧故障发生后,换流站内的故障电流剧增,可能会对换流站中的设备,如:电力电子设备,造成电击穿或热击穿。因此运用直流断路器对直流侧故障进行开断对柔性直流输电技术的进一步发展具有重要的作用。直流断路器可以分为机械式直流断路器、混合式直流断路器和固态式直流断路器。其中,由于机械式直流断路器不含有电力电子器件,因此相较于混合式直流断路器和固态式直流断路器具有成本低和通态损耗小的优点。进一步,机械直流断路器可以分为无源机械直流断路器和有源机械直流断路器。其中,由于有源机械直流断路器相较于无源机械直流断路器具有开断时间短的优点,所以有源机械直流断路器有很好的应用前景。有源机械直流断路器一般由残余电流断路器、主支路、转移支路和吸收支路四部分组成。其主要的开断原理为:开断时,转移支路产生一个与主支路故障电流方向相反的振荡电流,故障电流先从主支路逐渐转移到转移支路,当转移支路上的振荡电容放电结束后,故障电流对振荡电容反向充电,当该反向充电电压达到吸收支路上避雷器的动作电压时,故障电流从转移支路转移到吸收支路进行能量吸收和泄放,最后由残余电流断路器开断吸收支路中的残余电流,完成直流开断。而现有的有源 ...
【技术保护点】
1.一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于:包括主支路,用于承担直流线路的正常工作电流和开断故障电流时直流断路器两端的过电压,并实现直流线路电流的双向导通;转移支路,用于产生一个与主支路电流方向相反的振荡电流,并将反向振荡电流叠加到主支路上使主支路上的故障电流强制过零,从而实现将故障电流从主支路转移至转移支路;吸收支路,用于吸收和泄放故障开断时累积的能量;残余电流开断元件,与主支路串联,用于开断残余电流。
【技术特征摘要】
1.一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于:包括主支路,用于承担直流线路的正常工作电流和开断故障电流时直流断路器两端的过电压,并实现直流线路电流的双向导通;转移支路,用于产生一个与主支路电流方向相反的振荡电流,并将反向振荡电流叠加到主支路上使主支路上的故障电流强制过零,从而实现将故障电流从主支路转移至转移支路;吸收支路,用于吸收和泄放故障开断时累积的能量;残余电流开断元件,与主支路串联,用于开断残余电流。2.根据权利要求1所述的一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于,所述主支路包括串联的电流互感器和机械开关。3.根据权利要求2所述的一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于,所述转移支路与主支路并联,转移支路包括串联的火花间隙开关桥和振荡电感。4.根据权利要求3所述的一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于,所述转移支路上还串联有杂散电阻。5.根据权利要求3所述的一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于,所述火花间隙开关桥包括由火花间隙开关S1、火花间隙开关S2、火花间隙开关S3、火花间隙开关S4依次串接组成的桥式结构,振荡电容的正极连接于火花间隙开关S3与火花间隙开关S4之间,振荡电容的负极连接于火花间隙开关S1和火花间隙开关S2之间。6.根据权利要求5所述的一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于,所述吸收支路与主支路并联,吸收支路包括至少2组串联的避雷器。7.根据权利要求2-6中任一项所述的一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于,还包括控制系统,主支路的电流互感器将采集的电流信号送至控制系统,控制系统根据电流信号控制机械开关及火花间隙开关导通或断开。8.根据权利要求7所述的一种机械式高压直流断路器装置,其特征在于,所述控制系统包括故障检测单元,将电流互感器采集的流过机械开关的电流与故障电流阈值进行比较,若采集的电流大于等于故障电流阈值,判断为直流侧故障,若采集电流小于故障电流阈值,判断为系统正常运行;机械开关控制单元,接收故障检测单元传来的故障判断信号...
【专利技术属性】
技术研发人员:司马文霞,付峥争,杨鸣,袁涛,孙魄韬,段盼,韩雪,司燕,
申请(专利权)人:重庆大学,
类型:发明
国别省市:重庆,50
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