一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法及结构技术

本发明专利技术涉及直流开关技术领域，具体提供了一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法及结构，旨在解决现有直流开关在剩余电流过大时存在开断失败风险的技术问题。所述结构包括：直流开关和直流熔断器，所述直流熔断器串联在所述直流开关的能量吸收支路上。本发明专利技术提供的结构可以在直流开关的避雷器动作后及时切断剩余电流，降低系统作用在避雷器上的应力，延长其工作寿命。并保证成功开断后的直流开关其能量吸收支路也能形成明显的隔离断口，有效隔离故障线路，从而保障直流系统的安全稳定运行。定运行。定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法及结构


[0001]本专利技术涉及直流开关领域，具体涉及一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法及结构。

技术介绍

[0002]在现代电力电子技术和分布式电源的推动下，直流配电网具有巨大的发展前景。直流配电网线路成本低、输电损耗小、供电半径大，相比交流配电网拥有诸多技术和经济优势。为有效抑制故障电流，防止事故扩散，保证直流配电线路的安全运行和结构的正常工作，采用直流开关进行保护是一种极为有效的技术方案。以使用VSC换流器的高压直流系统为例，直流系统短路电流的上升速度最高可达到10kA/ms，这会导致系统直流电压可能在几毫秒内就跌落至额定电压的80％以下。而当系统电压跌落至额定电压80％以下时，VSC换流器将停止工作，对整个直流系统乃至大电网的安全稳定运行带来极大的安全隐患。因此系统都要求在几毫秒内(通常是3
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5ms)切断故障电流，交流侧断路器无法满足这个要求，此时必须依靠直流侧的直流开关。
[0003]直流开关在直流系统的应用目前主要都采用强迫过零的技术方案，其结构基本上都是由主支路、转移支路和能量吸收支路这三条支路并联组成，此外根据具体拓扑结构的不同还可分为固态式直流开关、机械式直流开关、主支路无电力电子开关的混合式直流开关、主支路有电力电子开关的混合式直流开关等方案。不论采用何种拓扑结构，这几种直流开关都采用避雷器构成能量吸收支路来耗散直流系统的短路能量。以混合式直流开关为例，当发生短路故障时，直流开关主支路的机械开关内触头首先分离，电弧开始燃烧，触头之间建立有效的电弧电压，在电弧电压的作用下，转移支路被导通，随后电流由主支路转移至转移支路。第一次换流过程完成，主支路机械开关内电流降至为零，电弧熄灭。随后转移支路电力电子器件由导通转变为关断状态，转移支路的电流开始转移至能量吸收支路，此过程也被称作为第二次换流，此时直流开关两端的恢复电压迅速上升；当恢复电压上升至能量吸收装置(避雷器)的持续最大运行电压时，金属氧化物避雷器进入导通状态，吸收这部分能量，将故障电流降至为零，直流开关完成故障电流开断。
[0004]直流开关的能量吸收支路目前主要采用氧化锌避雷器吸收开断能量，氧化锌避雷器动作反应快、残压低、体积小、成本低，同时它还具有优越的非线性保护特性：在正常工作电压下，避雷器阀片电阻很大近乎绝缘状态；在大电压冲击下，便立即变为低电阻状态被击穿，将大电流泄放后阀片电阻值又很快恢复为高阻值状态。但是，避雷器结构不良、密封不严、阀片劣化、系统过电压冲击、以及受潮等气候因素都可能导致避雷器出现热崩溃或者爆炸，从而影响直流开关的开断能力。
[0005]此外在直流开关开断过程中，避雷器需要释放大量能量并且剩余电流泄放持续时间较长，随着直流开关开断动作次数的增加，多次动作的避雷器性能也有极大的概率发生劣化，此时避雷器如果发生爆炸，不但会出现开断失败，而且甚至可能会损坏直流开关的其它组件。
[0006]针对直流开关开断后的剩余电流(混合式直流开关还叠加有电力电子器件的泄漏电流)，Derakhshanfar等在文献《Hybrid HVDC breaker
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A solution for future HVDC system》中提出采用在直流开关出线或进线侧串联一个隔离开关的方式开断剩余电流，但是因为隔离开关直流开断能力有限，在剩余电流很大时存在开断失败的可能，因而其应用场景存在局限性，难以在直流系统大面积推广应用。

技术实现思路

[0007]为了克服上述缺陷，提出了本专利技术，以提供解决现有直流开关在剩余电流过大时存在开断失败风险的技术问题的一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法及结构。
[0008]第一方面，提供一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法，所述方法包括：
[0009]获取直流开关的运行参数；
[0010]根据所述直流开关的运行参数选择适应所述直流开关的直流熔断器；
[0011]将所述直流熔断器串联在所述直流开关的能量吸收支路上，以使所述直流开关的能量吸收支路上的避雷器泄放后切断直流开关的剩余电流。
[0012]优选的，所述直流开关的运行参数包括：直流开关的运行电压、直流开关中能量吸收支路长期通过的最大工作电流以及流过直流开关的最大短路电流；
[0013]进一步的，所述根据所述直流开关的运行参数选择适应所述直流开关的直流熔断器，包括：
[0014]选择额定电压大于或等于直流开关的运行电压、额定电流大于直流开关中能量吸收支路长期通过的最大工作电流以及极限工作电流不大于流过直流开关的最大短路电流的直流熔断器。
[0015]优选的，所述方法还包括：
[0016]当所述直流熔断器完成一次成功开断后，检测所述直流开关中能量吸收支路的避雷器是否需要更换，若是，则更换所述直流开关中能量吸收支路的避雷器后对所述的直流开关中的直流熔断器进行更换，否则，对所述的直流开关中的直流熔断器进行更换。
[0017]进一步的，所述检测所述直流开关中能量吸收支路的避雷器是否需要更换，包括：
[0018]将所述直流开关中能量吸收支路的避雷器取下，用直流高压发生器测试避雷器的直流参考电压以及避雷器在0.75倍的直流参考电压下的漏电流，若避雷器的直流参考电压以及避雷器在0.75倍的直流参考电压下的漏电流满足既定标准，则不需要更换避雷器，否则需要更换避雷器。
[0019]进一步的，所述直流熔断器的底座上安装有信号指示，当熔断器内部熔丝熔断后，熔断器熔管内的指示器弹出，接通信号指示电路。
[0020]第二方面，本专利技术还提供一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除结构，所述结构包括：直流开关和直流熔断器，所述直流熔断器串联在所述直流开关的能量吸收支路上。
[0021]优选的，所述直流开关为固态式直流开关、机械式直流开关、主支路无电力电子开关的混合式直流开关和主支路有电力电子开关的混合式直流开关。
[0022]进一步的，所述固态式直流开关由相互并联的固态开关支路和能量吸收支路组成，其中，所述能量吸收支路包括避雷器；
[0023]所述机械式直流开关由机械开关支路、转移支路、和能量吸收支路组成，其中，所述能量吸收支路包括避雷器；
[0024]所述主支路无电力电子开关的混合式直流开关由快速机械开关支路、转移支路、能量吸收支路组成，其中，所述能量吸收支路包括避雷器；
[0025]所述主支路有电力电子开关的混合式直流开关由快速机械开关支路、转移支路、能量吸收支路组成，其中，所述能量吸收支路包括避雷器。
[0026]本专利技术上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法及结构，包括：所述结构包括：直流开关和直流熔断器，所述直流熔断器串联在所述直流开关的能量吸收支路上。本专利技术提供的结构可以在直流开关的避雷器动作后及时切断剩余电流，降低系统作用在避雷器上的应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流开关设备开断后剩余电流快速切除方法，其特征在于，所述方法包括：获取直流开关的运行参数；根据所述直流开关的运行参数选择适应所述直流开关的直流熔断器；将所述直流熔断器串联在所述直流开关的能量吸收支路上，以使所述直流开关的能量吸收支路上的避雷器泄放后切断直流开关的剩余电流。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流开关的运行参数包括：直流开关的运行电压、直流开关中能量吸收支路长期通过的最大工作电流以及流过直流开关的最大短路电流。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述直流开关的运行参数选择适应所述直流开关的直流熔断器，包括：选择额定电压大于或等于直流开关的运行电压、额定电流大于直流开关中能量吸收支路长期通过的最大工作电流以及极限工作电流不大于流过直流开关的最大短路电流的直流熔断器。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述直流熔断器完成一次成功开断后，检测所述直流开关中能量吸收支路的避雷器是否需要更换，若是，则更换所述直流开关中能量吸收支路的避雷器后对所述的直流开关中的直流熔断器进行更换，否则，对所述的直流开关中的直流熔断器进行更换。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测所述直流开关中能量吸收支路的避雷器是否需要更换，包括：将所述直流开关中能量吸收支路的避雷器取下，用直流高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊晴，盛万兴，刘宁，段青，赵彩虹，沙广林，马春艳，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：