本发明专利技术涉及一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器，包括并联的自动变阻抗开断回路和电流转移支路，自动变阻抗开断回路串联接入直流系统，直流系统正常时，回路阻值为0，直流系统短路时，回路阻值由0开始逐渐增大，阻值达到一定数值后回路断开；电流转移支路包括串联的整流模块和辅助开关，与整流模块输出端并联的放电支路，直流系统短路时，辅助开关闭合，自动变阻抗开断回路逐渐增大阻值，从而将直流系统中的电流逐步转移至电流转移支路，经放电支路放电，直至直流系统的直流电流下降至零，并通过断开自动变阻抗开断回路以实现断开直流系统的回路；从而大大提高套筒式变阻开关的分断能力，最终实现提高对大电流直流电路的开断能力的目的。能力的目的。能力的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器
[0001]本专利技术涉及直流断路器
，尤其涉及一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器。
技术介绍
[0002]在输电领域，电压源换流器技术具有有功功率与无功功率可以独立控制、无需滤波及无功补偿设备、可向孤岛供电、潮流翻转时电压极性不变等优势。基于电压源换流器的柔性直流高压输电技术的快速发展，多端柔性直流输电系统、乃至进一步发展组成直流电网，成为解决长距离大容量电能输送、新能源发电并网和大城市供电的有效技术途径，受到了人们的广泛关注。然而由于VSC-HVDC中平波电抗器小，直流侧含有较大的电容，系统短路电流上升率可达到10kA/ms。随着短路电流快速上升，直流电压在几个ms的时间内就会跌落至额定电压的80％以下，而VSC在直流电压跌落至额定电压的80％以下时将难以继续工作，作为系统中起着控制和保护双重作用的电力设备，大容量快速直流断路器必须能够限制并切断故障电流，维持直流电网安全稳定运行。高压直流断路器的研制已成为制约直流电网发展的瓶颈。
[0003]大容量直流断路器研制的难点之一在于直流电力系统中电流不存在自然过零点，必须采用特殊的方法制造出电流零点。另一方面，由于直流短路电流上升快、峰值高，断路器必须在数ms的时间内完成分断任务，才能满足直流电力系统限流分断的保护需要。断路器分断过程通常包括故障检测、逻辑判断笔脱扣、机构分闸(或固态开关触发)、过电压建立与能量吸收耗散等多个环节。直流断路器必须将全分断时间压缩在几ms内，且短时间内完成大量的系统储能吸收耗散，研制难度非常大。
[0004]现在国内外对触头式直流断路器和电子振荡式原理的直流断路器的相关专利公开技术有：“一种高速双断口磁吹中压大电流直流限流断路器”，申请号：200610104965.0；“一种具有自供能力的组合式高压直流断路器及其自供能策略”，申请号：201710253301.9；“混合式直流断路器”，申请号：201210498261.1；
[0005]以上专利申请技术仍然不能解决短路电流超过10kV～50kV/250kA以上高、低压系统的直流电流开断问题，因此迫切需要一种能实现对直流大电流回路开断技术的新的解决方法。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种能够解决大容量的直流大电流回路开断，提高分断能力，避免对运行在系统中各个电力设备造成因短路电流冲击损坏的大功率直流断路器装置。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器，包括并联的自动变阻抗开断回路和电流转移支路，其中，
[0008]所述自动变阻抗开断回路串联接入直流系统，直流系统正常时，回路电阻阻值为
0，直流系统短路时，回路电阻阻值由0开始逐渐增大，电阻阻值达到一定数值后回路断开；
[0009]所述电流转移支路包括串联的整流模块和辅助开关，与整流模块输出端并联的放电支路；整流模块为桥堆电路，将短路电流引至储能支路充电，并防止储能支路对直流回路反向充电，同时，在现场接线中可不考虑方向性，方便接线操作。
[0010]直流系统短路时，辅助开关闭合，自动变阻抗开断回路逐渐增大电阻阻值，从而将直流系统中的电流逐步转移至电流转移支路，经放电支路放电，直至直流系统的直流电流下降至零，并通过断开自动变阻抗开断回路，以实现直流系统主回路的断开。
[0011]优选地，所述自动变阻抗开断回路根据电网短路电流容量情况，设置若干并联或串联在一起的套筒式变阻开关，通过串联和/或并联方式达到分流容量的目的。
[0012]优选地，所述套筒式变阻开关包括：静触头；动触头，电网正常时与所述静触头之间阻值为0；过渡单元，能在电网短路时往所述静触头和动触头之间接入电阻，且电阻阻值由0开始逐渐增大，电阻阻值达到一定数值后使静触头和动触头之间断路；过渡单元在电网发生故障时往静触头和动触头之间接入电阻，且该电阻的阻值逐渐增大，消耗短路大电流，并在电阻阻值增大到一定数值后使静触头和动触头之间断路。
[0013]优选地，所述过渡单元包括绝缘杆、电阻丝和操作机构；所述绝缘杆分成位于上端的绝缘段和位于下端的电阻段，其中电阻段侧壁上制有绕于该绝缘杆上的螺纹状槽沟，该槽沟内嵌入有电阻丝，且电阻丝表面与绝缘杆侧壁齐平；所述静触头套装固定于所述绝缘杆下端，并与绝缘杆上的电阻丝可导电相连；所述动触头可沿所述绝缘杆轴向移动的套装于该绝缘杆上，动触头同轴套装于绝缘杆上的导电套筒，导电套筒下端固定有一圈同轴套装于绝缘杆上并能与下方的所述静触头接触导电的接触环，接触环内制有一圈同轴套装于绝缘杆上的灭弧环，所述导电套筒内壁上制有能与绝缘杆上电阻丝接触导电的接触机构；所述操作机构连接所述动触头，用于带动动触头沿述绝缘杆轴向移动。
[0014]优选地，所述套筒式变阻开关还包括用于检测直流系统回路中短路故障信号及控制操作机构动作的继电保护装置，短路故障信号通过套设在一次电路中的电流互感器获取，当有继电保护装置检测到一次电路中短路故障信号后，由保护装置启动自动变阻抗回路中的套筒式变阻开关的操作机构，该操作机构快速改变变阻开关的电阻值，以此为装置的启动过程。
[0015]优选地，所述放电支路为若干串联和/或并联的电容器组成的电容器组和电阻串联组成的阻容组件。电容器组的选择：要求电容器的额定电压大于电压回路中的额定电压值，电容器所选择的容量按照充电时间常数计算确定，具体要求为在套筒式变阻开关未分断之前，充电电流对电容器组的充电过程尚未结束为条件，即t1>t2，t1:电容器组充电时间，t2:套筒式变阻开关开断时间；电阻的选择：根据公式t＝RC，选择合适的电阻值。
[0016]优选地，所述放电支路包括限压放电支路和与所述限压放电支路并联的储能支路。
[0017]优选地，所述限压放电支路包括串联的限压元件、电磁铁，所述储能支路包括若干串联和/或并联的电容器组成的电容器组。转移后的电流通过储能支路存储，当储能支路两端电压超过额定值时，限压元件导通，同时通过限压放电支路中的电磁铁对储能支路中电容器组放电，从而使电容器组能持续吸收转移后的电流，同时也保护整流模块中的桥堆因过电压导致被击穿。电容器组的选择：要求电容器的额定电压大于电压回路中的额定电压
值，电容器所选择的容量按照充电时间常数计算确定，具体要求为在套筒式变阻开关未分断之前，充电电流对电容器组的充电过程尚未结束为条件，即t1>t2，t1:电容器组充电时间，t2:套筒式变阻开关开断时间。
[0018]优选地，所述自动变阻抗开断回路还包括与所述套筒式变阻开关串联的衔铁式电磁铁电抗器。利用了衔铁式电磁铁的电感特性，在由直流短路电流瞬变的电流量而产生的感应电动势在该支路上产生出很大的电压降
△
U，从而更快速的将该电压值引导至电流转移支路。
[0019]优选地，所述电流转移支路的储能支路还并联有放电回路，用于自动变阻抗开断回路重合闸前对储能支路中的电容器组放电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器，其特征在于：包括并联的自动变阻抗开断回路和电流转移支路，其中，所述自动变阻抗开断回路串联接入直流系统，直流系统正常时，回路电阻阻值为0，直流系统短路时，回路电阻阻值由0开始逐渐增大，电阻阻值达到一定数值后回路断开；所述电流转移支路包括串联的整流模块和辅助开关，与整流模块输出端并联的放电支路；直流系统短路时，辅助开关闭合，同时自动变阻抗开断回路逐渐增大电阻阻值，从而将直流系统中的电流逐步转移至电流转移支路，经放电支路放电，使直流系统的直流电流下降至零，并通过断开自动变阻抗开断回路，以实现直流系统主回路的断开。2.如权利要求1所述的一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器，其特征在于：所述自动变阻抗开断回路包括若干并联和/或串联在一起的套筒式变阻开关。3.如权利要求2所述的一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器，其特征在于：所述套筒式变阻开关包括：静触头；动触头，电网正常时与所述静触头之间阻值为0；过渡单元，能在电网短路时往所述静触头和动触头之间接入电阻，且电阻阻值由0开始逐渐增大，电阻阻值达到一定数值后使静触头和动触头之间断路。4.如权利要求3所述的一种自动变阻抗转移电流开断的直流断路器，其特征在于：所述过渡单元包括绝缘杆、电阻丝和操作机构；所述绝缘杆分成位于上端的绝缘段和位于下端的电阻段，其中电阻段侧壁上制有绕于该绝缘杆上的螺纹状槽沟，该槽沟内嵌入有电阻丝，且电阻丝表面与绝缘杆侧壁齐平；所述静触头套装固定于所述绝缘杆下端，并与绝缘杆上的电阻丝可导电相连；所述动触头可沿所述绝缘杆轴向移动的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张健，张京伦，
申请(专利权)人：张华，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。