[发明专利]基于限流和振荡转移结合的直流断路器及其控制方法

权利要求书

1.一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，包括：并联连接的主电流回路、电流转移支路和能量吸收支路；

所述主电流回路包括：串联的高速机械开关、一个或多个液态金属单元；

所述电流转移支路包括：串联的电感、电容和晶闸管；

所述能量吸收支路包括：避雷器；

其中，在短路电流冲击下，液态金属单元通过磁致收缩效应起弧，液态金属单元串联使得电弧电压达到系统电源电压等级，实现故障电流限流。

2.根据权利要求1所述的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，所述主电流回路还包括：二极管；

串联的高速机械开关、一个或多个液态金属单元形成的支路与所述二极管反并联。

3.根据权利要求1所述的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，所述主电流回路还包括：反并联晶闸管；

串联的高速机械开关、一个或多个液态金属单元形成的支路与所述反并联晶闸管并联。

4.根据权利要求1所述的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，所述电流转移支路的晶闸管为反并联晶闸管。

5.根据权利要求1所述的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，还包括：出线端A1、出线端A2；

所述主电流回路的高速机械开关的断口一端与出线端A1相连接，最后一个液态金属单元的出线端与出线端A2相连接；

所述电流转移支路中，电感L的一端与出线端A1相连接，另一端与电容C的第一端相连接，电容C的第二端与晶闸管的一端相连接，晶闸管的另一端与出线端A2相连接；其中，电容C预充电，极性为第一端负第二端正；

避雷器的两端分别与出线端A1、出线端A2相连接，当避雷器两端电压达到其导通电压时，避雷器导通；

其中，电容C的耐压值大于避雷器的导通电压。

6.根据权利要求1所述的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，所述高速机械开关为基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

7.根据权利要求1所述的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，所述避雷器为金属氧化物避雷器、线路型金属氧化物避雷器、无间隙线路型金属氧化物避雷器、全绝缘复合外套金属氧化物避雷器或可卸式避雷器。

8.根据权利要求1所述的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，其特征在于，应用于中压直流供电系统中。

9.一种权利要求1所述的基于限流和振荡转移结合的直流断路器的控制方法，其特征在于，

系统正常通流状态下，系统电流流经串联的高速机械开关与液态金属单元，系统的通态损耗为电流在高速机械开关和液态金属单元的损耗；所述电流转移支路没有电流流过，所述能量吸收支路的避雷器不会导通；

系统发生短路故障时，系统电流上升为短路电流；在短路电流冲击下，液态金属单元由于磁致收缩效应起弧，液态金属单元串联使得电弧电压达到系统电源电压等级，实现故障电流限流；在液态金属限流作用下，主电流回路故障电流下降；高速机械开关收到分闸动作指令，开始动作；高速机械开关的触头拉开后，触头之间开始燃弧；待触头拉开一定开距后触发电流转移支路晶闸管，预充电电容对主电流回路加反向电压，迫使主电流回路电流过零，高速机械开关触头间电弧以及液态金属电弧熄灭；使主电流回路电流开始流向电流转移支路，给电容C充电；当电容的电压达到避雷器的导通电压时，避雷器导通，短路电流的能量由避雷器耗散，实现短路故障的限流开断。