[发明专利]一种熔断式直流断路器及其控制方法

权利要求书

1.一种熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：包括熔断式直流断路器，所述熔断式直流断路器包括一个主支路、一个分断支路、一个耗能支路、一个保护支路和熔断器，其中，主支路、分断支路、耗能支路、保护支路并联连接之后与熔断器串联连接；所述主支路包括机械开关；所述分断支路包括电力电子器件；所述保护支路包括用于保护电力电子器件的真空触发间隙；所述熔断器用于隔离极限短路故障；

控制方法包括以下步骤：

（a）额定通流状态下，系统电流从主支路和直流快速熔断器流过；

（b）当需要完成分断动作时，主支路的机械开关打开，机械开关的真空断口开始燃弧；同时，分断支路的电力电子器件导通，在真空电弧电压的作用下，电流开始向分断支路转移；

（c）当电流完全转移至分断支路后，机械开关的真空断口熄弧，电力电子器件保持通流直到真空断口的绝缘耐受能力恢复；

（d）分断支路关断电流，断路器两端过电压上升，耗能支路的氧化锌避雷器导通，电流迅速转移至耗能支路；

（e）氧化锌避雷器吸收吸收储存在系统电感中的能量；

（f）由于系统电压低于氧化锌避雷器导通阈值，耗能支路的氧化锌避雷器迅速恢复高阻态，开断过程完成；

当断路器在分断电流时，断路器所在支路发生双极短路故障，而此时电流已经转移至分断支路，但分断支路不具有分断双极短路电流的能力，这种情况下的控制方法包括以下步骤：

（1）断路器分断电流；

（2）断路器所在支路发生双极短路故障，而此时电流已经转移至分断支路，但分断支路不具有分断双极短路电流的能力；

（3）真空触发间隙触发导通，分断支路被短路，电流向保护支路转移，当分断支路电流下降至电力电子器件关断能力范围以内时，分断支路分断电流；

（4）直流快速熔断器动作，系统故障被清除；

（5）直流快速熔断器动作完成，故障被隔离。

2.根据权利要求1所述熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：所述熔断器为直流快速熔断器。

3.根据权利要求2所述熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：所述直流快速熔断器的保护特性设定为在系统单极接地故障的最大电流以上动作，且1ms熔断。

4.根据权利要求1所述熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：所述主支路的机械开关为高速机械开关，高速机械开关采用斥力机构驱动。

5.根据权利要求1所述熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：所述分断支路还包括由多个二极管反向串联或反向并联组成的桥式回路，桥式回路并联在主支路两端，电力电子器件置于桥式回路中。

6.根据权利要求1所述熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：所述耗能支路包括氧化锌避雷器。

7.根据权利要求1所述熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：步骤（c）中，根据系统电压等级的不同，电力电子器件通流时间不同。

8.根据权利要求1所述熔断式直流断路器的控制方法，其特征在于：当发生双极接地故障时，主支路及其并联支路均不动作，断路器触发直流快速熔断器动作，完成短路故障的清除。