[发明专利]高电压大功率直流断路器

说明书

本发明涉及一种高电压大功率直流断路器。本发明的目的是在短时间内快速、安全的开断高电压大功率的直流电流，同时最大限度的简化设备结构，降低制造成本。本发明的技术方案是：电压大功率直流断路器，其特征在于所述断路器包括主回路以及分别与主回路并联的第一转移回路和第一放电回路，主回路由第一交流断路器、快速分断开关组件、阻抗器和第二交流断路器串联而成；由第一电容器组件与第一切换开关串联后与主回路并联构成第一转移回路；由第一放电电阻与第一放电开关串联后与第一电容器组件并联构成第一放电回路。本发明适用于高压输电工程技术领域。

技术领域

本发明涉及一种高电压大功率直流断路器。属于高压输电工程技术领域。

背景技术

目前，高压直流输电或多端柔性直流输电由于具有较大的优势愈来愈受到人们的重视。高压直流输电由于没有线路的无功损耗、传输效率高，当输电线路长度超过一定距离时只有直流输电技术才能胜任远距离传输要求。

直流断路器是特高压直流输电工程换流站的重要设备之一，其主要作用是改变直流系统的运行方式，清除直流侧出现的短路故障。

随着新能源战略的发展，一大批新能源电站相继建立，但是新能源的一大特点是稳定性差，柔性直流输电刚好能解决新能源并网中稳定性差的问题，而且可以通过发展多端柔直输电系统联网。发展多端大容量的直流输电系统，就必须有高压直流断路器，以保证系统的安全稳定性。但是由于直流回路没有电流过零点，不能直接灭弧，所以现有的直流断路器主要是利用交流断路器的灭弧执行机构，或者通过增加谐振装置人为地产生过零点，再通过旁路电路进行分流以提供零电流而产生的灭弧条件。

与交流灭弧系统相比较，直流电流由于没有“自然过零点”而难以开断，特别是高电压、大电流条件下，这一问题更加严峻。此外，直流短路电流上升速度快，要求在短路发生后几毫秒的时间内将其开断。因此，高电压、大电流条件下直流电流的快速开断技术及相应的高压直流断路器已成为限制直流电网发展的主要瓶颈问题，也是国内外目前的研究热点。

现有技术的直流断路器的组成结构与工作原理如图1所示，以有源型直流断路器切断直流电流为例。

有源型直流断路器一般由一台SF6断路器(断口)B，一台电容器C，一台避雷器R，以及一台电抗器L和隔离开关S1及一台直流充电装置Udc组成。先由充电装置Udc将电容器C预充电到一定的直流电压。在断路器B触头分离之后的适当时刻，合上隔离开关S1，预充过电的电容器跨接到断路器上，激发起振荡电流，实现断路器断口电流过零，断口间电弧熄灭的原理过程。但是这种直流断路器除了结构过于复杂、造价高之外，往往还会发生不起振的现象，严重制约了高压直流输电系统的稳定性及其经济效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高电压大功率直流断路器，主要目的是在短时间内快速、安全的开断高电压大功率的直流电流，同时最大限度的简化设备结构，降低制造成本。

本发明所采用的技术方案是：高电压大功率直流断路器，其特征在于所述断路器包括主回路以及分别与主回路并联的第一转移回路和第一放电回路，主回路由第一交流断路器、快速分断开关组件、阻抗器和第二交流断路器串联而成；由第一电容器组件与第一切换开关串联后与主回路并联构成第一转移回路；由第一放电电阻与第一放电开关串联后与第一电容器组件并联构成第一放电回路；

所述第一电容器组件的末端电容两端接有取样直流电压的第一电压取样电路；

所述第一电压取样电路由第一电压互感器和第一电压继电器组成，该第一电压互感器包括铁芯Ⅰ和铁芯Ⅱ，对应的两个一次线圈完全相同并且串联，两个二次线圈完全相同且反相并联，跨接在两个二次线圈输出端上的取样电容两端的取样电压，经桥式整流器后接到第一电压取样电路中的第一电压继电器上；该第一电压继电器具有第一电压继电器的第一常开触点和第一电压继电器的第二常开触点。