[发明专利]一种零电压直流断路器及投入分断方法

说明书

公开了一种零电压直流断路器及投入分断方法，零电压直流断路器包括主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、合闸辅助支路、隔离开关V1、在线监测系统、控制系统、出线端A1和A2，当在线监测系统监测到直流系统状态异常或所述控制系统发出分闸指令时，控制系统向快速机械开关S1发出分闸动作指令，快速机械开关S1开始动作，由于快速机械开关S1的响应特性使得快速机械开关S1仍处于闭合状态，然后依照在线监测系统返回的信息，根据正常分闸或是短路分闸需求，半控型功率半导体器件T1或是半控型功率半导体器件T2导通，强迫电流向电流转移支路转移，随着电流转移支路电压增加，过电压限制支路导通完成直流开断。

技术领域

本发明涉及零电压直流断路器及其投入分断方法，特别通过改变触发转移支路的半控型功率半导体器件的时序，来满足不同分断需求的功能。

背景技术

混合式直流断路器具有通流能力强、关断速度快、通态损耗小等优点，近年来一直是业界研究热点。现阶段的混合式直流断路器大多通过制造和短路电流相反的振荡电流制造人工过零点，从而实现直流分段的目的。振荡式的直流断路器存在机械开关打开之后断口电压快速增加，造成断口重击穿，从而造成直流开断失败。因此控制断口电压上升速率是增加直流开断稳定性的关键因素。另一方面，直流断路器面临着寿命有限，合闸存在预计穿等问题。通常而言，断路器分断包括正常分断和短路分段两种任务。相比于短路分段，正常分断压力较小，不需要电流快速转移，分断时间要求不高。在这种正常情况下，降低分断速度可以满足分断需求，同时提高断路器分断次数，增加断路器寿命。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明的目的在于提供一种新型的零电压型直流断路器。通过在机械断口两端并联功率二极管，有效限制了在开断过程中机械断口两端的电压的快速上升，同时增加了一路电感用于制造更长的电流过零时间，实现正常分断情况下的无弧分断，增加了断路器的正常分断寿命。同时增加了合闸辅助支路，在断路器合闸时，预先导通辅助支路，实现断路器的无弧合闸，同时也避免了断路器则合闸时发生弹跳，对触头寿命造成的影响。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一方面，一种零电压直流断路器包括主电流回路、电流转移支路、过电压限制支路、合闸辅助支路、隔离开关V1、在线监测系统、控制系统、出线端A1和A2，并且主电流回路、合闸辅助支路、电流转移支路以及过电压限制支路并联，系统电流从出线端A1流入，从出线端A2流出，所述主电流回路设有快速机械开关S1，其中，所述快速机械开关S1断口一端和二极管D2正极相连，另一端和出线端A1相连，二极管D2负极和出线端A2相连，快速机械开关S1两端并联二极管D1。

所述电流转移支路中，半控型功率半导体器件T1正极和电感相对较大的电感L1相连，负极和隔离开关V1相连；半控型功率半导体器件T2正极和电感相对较小的电感L2相连，负极和隔离开关V1相连；两个电感的另一端和转移电容C的正极相连，电容C的负极和出线端A1相连，功率半导体器件T1和T2均为单向导通的功率半导体器件。

所述隔离开关V1一端与出线端A2相连，另一端与电流转移支路的半控型功率半导体器件T1和T2的公共端相连。

所述合闸辅助支路包括可关断半控型功率半导体组件，其并联在快速机械开关S1两端，其中正极接在出线端A1上，负极接在机械开关S1另一侧。

所述过电压限制支路并联在主电流回路两端，一端口与出线端A1相连，另一端与隔离开关V1和半控型功率半导体的公共端相连。