[发明专利]一种应用于高压直流断路器下的供能装置

说明书

本发明公开了一种应用于高压直流断路器下的供能装置。该供能装置通过设置供气系统和燃料电池，并将燃料电池与机械开关连接，通过燃料电池产生的电能为机械开关供能，这样就无需外部电能支撑或补充，也无需多级变压，设计简单，可靠性高，通过控制高压绝缘气体流量和/或燃料电池的个数，进而控制输出功率，能灵活满足机械开关不同的能量需求，持续为机械开关供能。最终简化了高压直流断路器的结构、提高了可控性和耐受电压等级，可耐500kV高压，不间断运行时间可达10000h以上。

技术领域

本发明属于电力电子装置技术领域，具体涉及一种应用于高压直流断路器下的供能装置。

背景技术

如今，适用于高压环境下的情况越来越多，要求越来越严。如高压直流断路器主要应用于直流输配电线路，以分断直流线路电流。为减小通态损耗，同时缩短断路器动作时间，采用机械开关和电力电子器件混合方式的直流断路器受到越来越多的关注，并衍生出多种拓扑。在该类型直流断路器中，流过电流的机械开关支路称为主支路，用于分断电流的电力电子器件支路称为转移支路，其在正常运行时，电流流过机械开关，线路中发生过流故障时，电流转移至并联连接的电力电子器件支路中，然后由电力电子器件分断电流。由于直流线路的电压高达几百千伏(如500kV)，而电力电子器件的耐压相对较小，因此，其在应用到直流线路中时，需要串联，如可直接器件串联或者通过模块串联，串联的个数高达几十甚至几百个。

上述机械开关在动作(即开启或闭合)时，需要为其提供分断能量，常态(即处于非动作状态)时，也需要能量以补充其自损耗。为了满足机械开关的能量需求，现有技术通常采用高压隔离电源作为驱动电源为机械开关供电。因此，为匹配机械开关的充电电压需求，通常从直流线路高压侧取电，通过隔离变压器逐级变压，再为机械开关提供能量。这就需要设置相应的逐级隔离变压装置，以将几百千伏的高压变压至几十伏，此过程存在一定难度和风险，同时装置设计复杂且难以保证可靠性。再者，机械开关在动作和不动作两种状态下所需能量不同，上述技术在能量供给方面存在灵活性差的缺陷，因此如何提供一种设计简单、可靠性高、能灵活满足机械开关不同能量需求的应用于高压直流断路器下的供能装置是本领域亟需解决的一个技术问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的是高压直流断路器中开关所需能量设计复杂、可靠性低、难以满足开关动作和不动作两种状态下能量需求的缺陷，进而提供一种设计简单、可靠性高、能灵活满足开关动作和不动作两种状态下能量需求的应用于高压直流断路器下的供能装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所提供的应用于高压直流断路器下的供能装置，包括，

串联有若干开关的主支路；

与所述主支路并联的串联有若干全控器件的电流转移支路；以及，

与所述主支路并联的设有非线性电阻器的能量吸收支路；

还包括供气系统和燃料电池，所述供气系统和所述燃料电池通过绝缘管路连接，以为所述燃料电池内部供气，所述燃料电池与所述开关连接，以通过所述燃料电池产生的电能为所述开关供能。

进一步地，所述供气系统包括至少一个供氢装置和至少一个供氧装置，所述绝缘管路包括至少一路供氢管路和至少一路供氧管路；

所述供氢管路的一端与所述供氢装置连通，另一端与所述燃料电池连通，以提供所述燃料电池发电所需的氢气；

所述供氧管路的一端与所述供氧装置连通，另一端与所述燃料电池连通，以提供所述燃料电池发电所需的氧气。

进一步地，所述绝缘管路的长度不小于管路击穿边界距离；

相邻所述燃料电池间间距不小于氢气的击穿边界距离。