高電壓大功率直流斷路器制造技術

本發明專利技術涉及一種高電壓大功率直流斷路器。本發明專利技術的目的是在短時間內快速、安全的開斷高電壓大功率的直流電流，同時最大限度的簡化設備結構，降低制造成本。本發明專利技術的技術方案是：電壓大功率直流斷路器，其特征在于所述斷路器包括主回路以及分別與主回路并聯的第一轉移回路和第一放電回路，主回路由第一交流斷路器、快速分斷開關組件、阻抗器和第二交流斷路器串聯而成；由第一電容器組件與第一切換開關串聯后與主回路并聯構成第一轉移回路；由第一放電電阻與第一放電開關串聯后與第一電容器組件并聯構成第一放電回路。本發明專利技術適用于高壓輸電工程技術領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高電壓大功率直流斷路器。屬于高壓輸電工程

技術介紹
目前，高壓直流輸電或多端柔性直流輸電由于具有較大的優勢愈來愈受到人們的重視。高壓直流輸電由于沒有線路的無功損耗、傳輸效率高，當輸電線路長度超過一定距離時只有直流輸電技術才能勝任遠距離傳輸要求。直流斷路器是特高壓直流輸電工程換流站的重要設備之一，其主要作用是改變直流系統的運行方式，清除直流側出現的短路故障。隨著新能源戰略的發展，一大批新能源電站相繼建立，但是新能源的一大特點是穩定性差，柔性直流輸電剛好能解決新能源并網中穩定性差的問題，而且可以通過發展多端柔直輸電系統聯網。發展多端大容量的直流輸電系統，就必須有高壓直流斷路器，以保證系統的安全穩定性。但是由于直流回路沒有電流過零點，不能直接滅弧，所以現有的直流斷路器主要是利用交流斷路器的滅弧執行機構，或者通過增加諧振裝置人為地產生過零點，再通過旁路電路進行分流以提供零電流而產生的滅弧條件。與交流滅弧系統相比較，直流電流由于沒有“自然過零點”而難以開斷，特別是高電壓、大電流條件下，這一問題更加嚴峻。此外，直流短路電流上升速度快，要求在短路發生后幾毫秒的時間內將其開斷。因此，高電壓、大電流條件下直流電流的快速開斷技術及相應的高壓直流斷路器已成為限制直流電網發展的主要瓶頸問題，也是國內外目前的研究熱點。現有技術的直流斷路器的組成結構與工作原理如圖1所示，以有源型直流斷路器切斷直流電流為例。有源型直流斷路器一般由一臺SF6斷路器(斷口)B，一臺電容器C，一臺避雷器R，以及一臺電抗器L和隔離開關S1及一臺直流充電裝置Udc組成。先由充電裝置Udc將電容器C預充電到一定的直流電壓。在斷路器B觸頭分離之后的適當時刻，合上隔離開關S1，預充過電的電容器跨接到斷路器上，激發起振蕩電流，實現斷路器斷口電流過零，斷口間電弧熄滅的原理過程。但是這種直流斷路器除了結構過于復雜、造價高之外，往往還會發生不起振的現象，嚴重制約了高壓直流輸電系統的穩定性及其經濟效益。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供一種高電壓大功率直流斷路器，主要目的是在短時間內快速、安全的開斷高電壓大功率的直流電流，同時最大限度的簡化設備結構，降低制造成本。本專利技術所采用的技術方案是：高電壓大功率直流斷路器，其特征在于所述斷路器包括主回路以及分別與主回路并聯的第一轉移回路和第一放電回路，主回路由第一交流斷路器、快速分斷開關組件、阻抗器和第二交流斷路器串聯而成；由第一電容器組件與第一切換開關串聯后與主回路并聯構成第一轉移回路；由第一放電電阻與第一放電開關串聯后與第一電容器組件并聯構成第一放電回路。所述主回路還并聯有第二轉移回路和第二放電回路，所述第二轉移回路由第二電容器組件與第二切換開關串聯后再與主回路并聯而成，所述第二放電回路由第二放電電阻與第二放電開關串聯后再與第二電容器組件并聯而成。所述第一電容器組件的末端電容兩端接有取樣直流電壓的第一電壓取樣電路；第二電容器組件的末端電容兩端接有取樣直流電壓的第二電壓取樣電路。所述快速分斷開關組件由一臺快速交流斷路器和電阻器并聯而成。所述阻抗器由繞組和具有磁閉合回路的鐵芯構成。所述第一電壓取樣電路由第一電壓互感器和第一電壓繼電器組成，該第一電壓互感器包括鐵芯Ⅰ和鐵芯Ⅱ，對應的兩個一次線圈完全相同并且串聯，兩個二次線圈完全相同且反相串聯，取樣電容兩端的取樣電壓經橋式整流器后接到第一電壓繼電器上；該第一電壓繼電器具有第一電壓繼電器的第一常開觸點和第一電壓繼電器的第二常開觸點。所述第二電壓取樣電路和第一電壓取樣電路的結構完全相同，第二電壓取樣電路由第二電壓互感器和第二電壓繼電器組成，該第二電壓互感器包括鐵芯Ⅰ和鐵芯Ⅱ，對應的兩個一次線圈完全相同并且串聯，兩個二次線圈完全相同且反相串聯，取樣電容兩端的取樣電壓經橋式整流器后接到第二電壓繼電器上；該第二電壓繼電器具有第二電壓繼電器的第一常開觸點和第二電壓繼電器的第二常開觸點。本專利技術的有益效果是：本專利技術利用了能量轉移的原理，解決了在高電壓、大電流條件下快速開斷直流電流的難題，無論是在正常運行情況下還是短路故障發生時，本專利技術都能在幾毫秒的時間內將其安全開斷。此外，本專利技術簡化了目前采用的過于復雜的設備，直接降低了制造成本，在新能源戰略迅猛發展的當下，具有積極的經濟效益和社會意義。附圖說明圖1是本專利技術
技術介紹
的電路圖。圖2是本專利技術實施例一中一次設備的電路圖。圖3是本專利技術實施例二中一次設備的電路圖。圖4-1、圖4-2分別是實施例一中二次設備的電路圖和出線圖。圖5是實施例一的二次系統順序控制原理圖。圖6是帶分合閘電阻的交流斷路器的分閘過程示意圖。具體實施方式實施例一，如圖2所示，本實施例高電壓大功率直流斷路器，包括主回路以及分別與主回路并聯的第一轉移回路和第一放電回路，主回路由第一交流斷路器1DL、快速分斷開關組件K、阻抗器L和第二交流斷路器2DL串聯而成；由第一電容器組件C1與第一切換開關QK1串聯后再與主回路并聯構成第一轉移回路；由第一放電電阻R1與第一放電開關FK1串聯后與第一電容器組件C1并聯構成第一放電回路。所述第一交流斷路器1DL和第二交流斷路器2DL為兩臺交流型常規六氟化硫(SF6)斷路器，電壓等級與直流電壓相匹配(如500KV)。也可以由雙斷口的交流斷路器將兩個斷口分別由操作機構控制開斷時間，并進行串聯接線。還可以選擇對應電壓匹配的可關斷大功率電子開關，如GTO、IGBT等能實現大電流、高電壓開斷功能的設備。所述快速分斷開關組件K由一臺快速交流斷路器KK和電阻器R并聯而成，快速交流斷路器KK為SF6交流斷路器或者真空斷路器，平時運行時，電流從KK流過，功耗幾乎為零，當需要對負荷電流或短路電流進行開斷時，由控制電路先斷開KK，開斷時間一般在5ms以內，迫使電流從電阻器R上流過，產生電壓降ΔUR。電阻器R為阻值R＝5～25Ω的碳化硅電阻器，電阻值不宜過大，否則會影響快速開關正常滅弧，但也不能過小，否則無法實現電流向電容器組件轉移的目的。如果在選用第一交流斷路器1DL時，選擇一種稱之為帶合閘電阻的雙斷口斷路器時，其功能與安裝快速分斷開關組件K是一樣的，這時可以省略快速分斷開關組件K。常見的帶合閘電阻的雙斷口斷路器(500KV)型號有：西安高壓開關廠生的的LW-13-500,或是LW6-500型。所述阻抗器L本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高電壓大功率直流斷路器，其特征在于：所述斷路器包括主回路以及分別與主回路并聯的第一轉移回路和第一放電回路，主回路由第一交流斷路器(1DL)、快速分斷開關組件(K)、阻抗器(L)和第二交流斷路器(2DL)串聯而成；由第一電容器組件(C1)與第一切換開關(QK1)串聯后與主回路并聯構成第一轉移回路；由第一放電電阻(R1)與第一放電開關(FK1)串聯后與第一電容器組件(C1)并聯構成第一放電回路。

【技術特征摘要】
1.一種高電壓大功率直流斷路器，其特征在于：所述斷路器包括主回路以
及分別與主回路并聯的第一轉移回路和第一放電回路，主回路由第一交流斷路
器(1DL)、快速分斷開關組件(K)、阻抗器(L)和第二交流斷路器(2DL)
串聯而成；由第一電容器組件(C1)與第一切換開關(QK1)串聯后與主回路
并聯構成第一轉移回路；由第一放電電阻(R1)與第一放電開關(FK1)串聯后
與第一電容器組件(C1)并聯構成第一放電回路。
2.根據權利要求1所述的高電壓大功率直流斷路器，其特征在于：所述主
回路還并聯有第二轉移回路和第二放電回路，所述第二轉移回路由第二電容器
組件(C2)與第二切換開關(QK2)串聯后再與主回路并聯而成，所述第二放
電回路由第二放電電阻(R2)與第二放電開關(FK2)串聯后再與第二電容器組
件(C2)并聯而成。
3.根據權利要求1所述的高電壓大功率直流斷路器，其特征在于：所述第
一電容器組件(C1)的末端電容兩端接有取樣直流電壓的第一電壓取樣電路。
4.根據權利要求2所述的高電壓大功率直流斷路器，其特征在于：所述第
一電容器組件(C1)的末端電容兩端接有取樣直流電壓的第一電壓取樣電路；
第二電容器組件(C2)的末端電容兩端接有取樣直流電壓的第二電壓取樣電路。
5.根據權利要求3或4所述的高電壓大功率直流斷路器，其特征在于：所
述快速分斷開關組件(K)由一臺快速交流斷路器(KK)和電阻器(R)并聯
而成。
6.根據權利要求3或4所述的高電壓大功率直流斷路器，其特征在于：所
述阻抗器(L)由繞組和具有磁閉合回路的鐵芯構成。
7.根據權利要求3所述的高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張健，
申請(專利權)人：張健，章則明，石明君，
類型：發明
國別省市：浙江;33