[发明专利]一种混合式高压直流断路器耗能支路保护方法及装置

说明书

一种混合式高压直流断路器耗能支路保护方法及装置，混合式高压直流断路器耗能支路由m个避雷器组串联构成，每个避雷器组由n个避雷器并联构成，耗能支路通过避雷器串联耐受高电压，避雷器并联耐受大电流。耗能支路保护包括避雷器热保护和击穿保护，分别按照预定判别条件来判定断路器是否合闸以及是否启动避雷器热保护和/或击穿保护。该方法可实现对耗能支路避雷器的热保护和击穿保护，避免耗能支路避雷器因吸收超限能量而爆炸，以及其爆炸带来的转移支路电子开关过压击穿的风险，提高了设备运行的安全性。

技术领域

本发明属于高压直流断路器技术领域，具体涉及一种混合式高压直流断路器耗能支路保护方法及装置。

背景技术

混合式高压直流断路器继承了机械式直流断路器优良的静态特性和固态直流断路器快速分断的动态特性，被认为是最可能在未来直流电网中得到大范围应用的一种高压直流断路器。

混合式高压直流断路器由三条并联支路构成，包括：主支路、转移支路和耗能支路。其中，耗能支路由多个避雷器串并联构成，用于抑制断路器暂态分断电压和吸收感性元件储存能量，并将能量转化为热量。断路器吸收能量后需进行冷却，具备再次吸收能量的能力。

耗能支路避雷器因个别阀片质量导致单元组整体短路后，导致健全单元吸收能增大，存在吸收能量超过设计值发生爆炸的风险。因此耗能支路避雷器设计应满足一个基本单元失效后，剩余单元仍具备正常开断及重合吸收能量能力。

直流电网要求断路器具备单次电流开断后快速重合闸能力，以及快速重合于故障下具备再此开断电流能力。断路器重合闸时，若合闸于线路永久故障，需要再次分断故障电流，其中最大限值因素就是耗能支路吸收能量。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合式高压直流断路器耗能支路保护方法及装置，实现对耗能支路避雷器的热保护和击穿保护，避免耗能支路避雷器因吸收超限能量而爆炸以及其爆炸带来的转移支路电子开关过压击穿的风险，提高了设备运行的安全性。

为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种混合式高压直流断路器耗能支路保护方法，所述混合式高压直流断路器耗能支路包括m个串联连接的避雷器组，每个避雷器组由n个避雷器并联构成；所述保护方法包括避雷器热保护方法和/或避雷器击穿保护方法；

所述避雷器热保护方法包括如下步骤：

计算在断路器分断状态下避雷器启动到关闭一定时间内耗能支路避雷器的吸收能量P₂；

设定耗能支路避雷器额定最大能量为P_n，断路器重合闸失败耗能支路避雷器吸收的最大能量为P₁；

根据P₁、P₂和P_n之间的关系，判断是否允许断路器合闸以及是否对耗能支路进行热保护；

所述避雷器击穿保护方法包括如下步骤：

计算在断路器分断状态下避雷器启动到关闭一定时间内耗能支路避雷器的吸收能量P₂；

设定耗能支路避雷器额定最大能量为P_n，断路器重合闸失败耗能支路避雷器吸收的最大能量为P₁；

判断耗能支路避雷器组内是否存在击穿故障，如果是，则计算避雷器组击穿损失的能量P₃；

根据P₁、P₂、P₃和P_n之间的关系，判断是否允许断路器合闸以及是否对击穿避雷器进行检修更换。

进一步的，所述计算在断路器分断状态下避雷器启动到关闭一定时间内耗能支路避雷器的吸收能量P₂的步骤包括：