一种自适应性机械式直流断路器制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应性机械式直流断路器，包含主开关支路、换流支路、能量吸收支路。主开关支路由快速真空开关组成，换流支路由震荡电容、电力电子开关、电感组成。其中电感和电力电子开关构成两条电感选择支路，用来决定投入电感的大小。能量吸收支路由避雷器组成。换流支路的电感采用多支路选择的方法，根据开断电流的大小，选择换流支路对应的电感来完成开断。换流支路由一个预先充好电的电容、多个电感和电力电子开关构成。本发明专利技术根据开断电流的大小选择换流支路电感的大小，能使支路断路器既能够开断大电流，也能够保持较小的电流变化率来开断小电流，提高直流断路器开断小电流的成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应性机械式直流断路器
本专利技术属于直流开断领域，特别涉及一种自适应性机械式直流断路器。技术背景近年来，人们对可再生能源的需求越来越高，直流输电凭借其有利于可再生能源大规模并网的优点，成为研究的热点。柔性直流输电具有优秀的控制运行特性，成为直流输电的重要方向。由于直流输电不存在自然过零点，短路故障难以切除。直流断路器是隔离故障的重要技术手段，是直流输电成网的关键。根据直流断路器的拓扑结构，直流断路器分为机械式、混合式、耦合负压式。机械式直流断路器成本低，耐用性好，已在南澳三端柔性直流输电中应用。在柔性直流输电系统中，直流断路器会开断短路电路和正常运行时候的小电流两种情况。一般的机械式直流断路器转移支路由预先充好电的电容和电感组成，参数固定，参数是用来满足开断大电流而选取的，当开断小电流的时候会造成断口间电流变化率高，导致开断失败的概率上升。针对这一问题，本专利技术提出了一种根据开断电流而选择换流支路电感的自适应性机械式断路器。
技术实现思路
针对一般的机械式直流断路器换流支路参数固定，而需要开断短路电路和小电流的两种情况的问题，本专利技术提出了一种自适应性机械式直流断路器，用来解决直流断路器开断不同大小电流的问题。本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术提出的自适应性直流断路器包含主开关支路、换流支路、能量吸收支路。主开关支路由快速真空开关组成，换流支路由震荡电容、电力电子开关、电感组成。其中电感和电力电子开关构成两条电感选择支路，用来决定投入电感的大小。能量吸收支路由避雷器组成。换流支路的电感采用多支路选择的方法，根据开断电流的大小，选择换流支路对应的电感来完成开断。换流支路由一个预先充好电的电容、多个电感和电力电子开关构成。换流支路电感由多个电感并联，每个并联的电感支路有电力电子开关；存在霍尔元件检测主支路上的电流大小，控制器根据开断电流大小来选择接入换流支路的电感的大小。根据开断电流的大小导通不同的换流支路电感。本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术根据开断电流的大小选择换流支路电感的大小，能使支路断路器既能够开断大电流，也能够保持较小的电流变化率来开断小电流，提高直流断路器开断小电流的成功率。附图说明图1为自适应性断路器拓扑结构图2为换流支路选择流程具体实施方式本专利技术改变机械式直流断路器电感大小可以改变开断电流过零的变化率。推导过程如下。设开断电流为I,换流支路充电电压为uc,选择投入的电感大小为L。根据LC回路的放电规律，换流支路的补偿电流的大小为：其中f为换流支路LC震荡频率：电流变化率为：因此提高换流支路的电感可以降低电流过零时的变化率。如图1所示，换流支路存在预充电的电容，电力电子器间和电感。控制器给电力电子器间支路发送导通信号，控制电力电子器间的导通，选择投入到换流支路的电感。霍尔元件可以检测电流的大小，根据不同的电流大小选择不同的电感投入到换流支路。当柔性直流系统正常输送功率时，电流较小，开断时选择电感值较大的支路。当柔性直流系统发生短路时，电流较大，开断时选择电感值较小的支路。换流支路电容选取70uF,预先充电到8kV,换流电感的值分别为30uH,100uH。控制器根据开断电流的大小，来选择导通的支路。当电流大于1kA时，30uH的电感支路的电力电子器间导通。当电流小于1kA时，100uh电感支路导通。以开断电流10kA和500A为例，通过PSCAD仿真来计算电流过零时的变化率。开断10kA电流时候，30uH电感所在的支路的电力电子器间导通，电流过零时的电流变化率为158kA/ms；当开断500A电流的时候，100uH电感所在的支路的电力电子器间导通，电流过零时的电流变化率为55.1kA/ms。若只存在一个换流支路电感值为100uH,开断500A电流时，电流变化率为260kA/ms，电流变化率较高，不利于开断。该专利技术与只有一个换流支路的机械式直流断路器优势在于可以根据电流大小选择换流支路的电感，开断小电流时候能显著降低电流过零时的变化率，提高小电流开断的成功率，同时也能够开断大电流，完成直流开断。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应性机械式直流断路器，包含主开关支路、换流支路、能量吸收支路，其特征在于，主开关支路包括快速真空开关，换流支路由震荡电容、电力电子开关、电感组成，其中电感和电力电子开关构成两条电感选择支路，用来决定投入电感的大小，能量吸收支路由避雷器组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种自适应性机械式直流断路器，包含主开关支路、换流支路、能量吸收支路，其特征在于，主开关支路包括快速真空开关，换流支路由震荡电容、电力电子开关、电感组成，其中电感和电力电子开关构成两条电感选择支路，用来决定投入电感的大小，能量吸收支路由避雷器组成。


2.根据权利要求1所述的一种自适应性机械式直流断路器，其特征在于，换流支路的电感采用多支路选择，根据开断电流的大小，选择换流支路对应的电感来完成开断。


3.根据权利要求1所述的一种自适应性机械式直流断路器，其特征在于，换流...

【专利技术属性】
技术研发人员：史宗谦，李佳尧，贾申利，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61