[发明专利]一种电流注入式断路器

说明书

本发明涉及一种电流注入式断路器，包括并联设置的主流通支路和转移支路，主流通支路上串设有机械开关，机械开关并联设置有辅助旁路支路，辅助旁路支路上串设有旁路控制开关，转移支路上串设有转移电感和转移模块，转移模块包括两条并联设置的桥臂，第一桥臂上串设有第一控制开关和第二控制开关，第二桥臂上串设有第三控制开关和第四控制开关，第一控制开关和第二控制开关的连接点通过转移电容连接第三控制开关和第四控制开关的连接点。当发生故障时，机械开关开始分断，并通过转移电容、相应的控制开关以及转移电感进行分断控制，能够有效限制断路器两端的过电压，防止过电压导致的机械断口重击穿，因此，该断路器能够大幅度提升分断可靠性。

技术领域

本发明涉及一种电流注入式断路器，属于直流断路器技术领域。

背景技术

图1是直流断路器的基本结构示意图，支路I为主流通支路，支路II为转移支路，支路III为耗能支路。

作为一种具体的直流断路器的种类，电流注入式直流断路器具有通态损耗小、可靠性高、开断容量大、成本小等优点，但是传统的电流注入式直流断路器在开断过程中过电压高，一般高速机械开关难以满足断口介质绝缘恢复的要求，机械断口容易在恢复电压的作用下发生重击穿，大大增加了机械开关的设计难度及成本，也降低了直流断路器的可靠性。此外，传统电流注入式直流断路器很难具有潮流可逆条件下的双向开断功能，不能满足中压直流配网的发展形势。在这种应用背景下，应用于直流配电系统的直流断路器必须具备可靠、高效的双向通流及分断能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流注入式断路器，用以解决传统的电流注入式断路器的分断可靠性较低的问题。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案：

一种电流注入式断路器，包括并联设置的主流通支路和转移支路，所述主流通支路上串设有机械开关，所述断路器还包括与所述机械开关并联设置的辅助旁路支路，所述辅助旁路支路上串设有旁路控制开关，所述转移支路上依次串设有转移电感和转移模块，所述转移模块为桥式转移电路，所述桥式转移电路包括两条并联设置的桥臂，第一桥臂上串设有第一控制开关和第二控制开关，第二桥臂上串设有第三控制开关和第四控制开关，所述第一控制开关和第二控制开关的连接点通过转移电容连接所述第三控制开关和第四控制开关的连接点。

正常工作状态下，系统电流全部流经主流通支路，相对于主流通支路的电流流动方向，转移电容上反向预充有一定的电压。当发生故障时，机械开关开始分断，并根据电流流向，触发转移模块中相应的控制开关，转移电容与转移电感之间形成通路，转移电容向转移电感放电，形成高频振荡电流，电流快速转移至转移支路；然后，控制旁路控制开关导通，转移电容通过辅助旁路支路继续放电，旁路控制开关将机械开关两端电压钳位为旁路控制开关的导通电压，机械开关两端的电压很小，为机械开关灭弧室提供了必要的介质强度恢复时间；随着转移电容的能量不断耗散，高频振荡电流逐渐降低，当下降至与系统电流相等时，流过旁路控制开关的电流下降至零，续流过程结束，机械开关两端电压突变，等于转移支路两端的电压；然后，开始向转移电容反向充电，电容电压极性发生反转且迅速升高，系统电流上升率逐渐降低，当转移支路电压增大至与系统电压相同时，系统电流达到峰值，此后开始减小，当电流下降为零时，完成分断。通过在主流通支路两端并联转移支路和辅助旁路支路，能够有效限制断路器两端的过电压，防止过电压导致的机械断口重击穿，因此，该电流注入式断路器能够大幅度提升分断可靠性。

进一步地，所述第一控制开关为第一晶闸管，所述第二控制开关为第二晶闸管，第三控制开关为第三晶闸管，第四控制开关为第四晶闸管，所述第一晶闸管的负极与第二晶闸管的负极相连接构成所述第一桥臂，所述第三晶闸管的正极与第四晶闸管的正极相连接构成所述第二桥臂。根据电流流向控制相应的晶闸管导通，实现转移电容向转移电感放电。

进一步地，所述旁路控制开关由两个反向并联的晶闸管构成。这两个反向并联的晶闸管构成了双向导通开关，根据电流流向控制相应的晶闸管导通，实现续流。