[发明专利]一种基于真空断口磁控振荡的快速直流转换开关

说明书

一种基于真空断口磁控振荡的直流转换开关，由主电流支路、振荡转移支路、能量耗散支路、磁场吹弧组件、在线监测系统和控制系统组成，其中主电流支路，振荡转移支路，能量耗散支路并联组成。正常通流状态下，系统电流从主回路流过，由高速机械开关承担额定通流。关断额定电流时，触发高速机械开关和磁场吹弧组件晶闸管T导通，在横向磁吹作用下，转移支路电容与杂散电感与电弧电压产生谐振，电压振荡式提升，电流被强迫转移至振荡转移支路，由振荡转移支路关断电流后，电流转移至能量耗散支路，最终完成电流开断。所述新型直流转换开关具有电流转移速度快，开断能力强、断口恢复特性好等特点。

技术领域

本发明涉及一种基于真空断口磁控振荡的快速直流转换开关，通过外部磁场吹弧组件施加磁场提高电弧电压，使电弧电压与转移支路产生谐振，实现电流的快速转移。

背景技术

直流转换开关作为直流配电系统中至关重要的保护元件，广泛应用于换流站的故障的保护切除、运行方式的转换以及检修的隔离等。国外公司如ABB、西门子，国内公司如西电集团，河南平高等都有相应的产品。其中，河南平高研制的直流转换开关产品已经在舟山柔性直流输电工程中挂网应用；西电集团研制的ZZLW系列产品，包括ZZLW1-50和ZZLW2-100，针对不同电压等级，已经在葛洲坝换流站，浙-溪线的金华站上应用。上述提到的直流转换开关均采用交流SF₆断路器为主断口，SF₆断路器具有成本高、开断速度慢、体积庞大等缺点。且SF₆作为强温室气体具有很强的温室效应，国际上对该气体的使用和排放均有限制。为解决上述问题，发明了一种基于真空断口磁控振荡的快速直流转换开关，具有成本低、开断速度快、体积小、无污染等优势。

本发明的新型直流转换开关通过磁场吹弧组件施加横向磁场提高电弧电压，电弧电压与转移支路谐振实现电流快速转移与开断。采用本发明的技术后，相同参数等级下，直流转换开关成本降低约50％，体积缩小约70％，开断速度提升为传统方案的10倍，能够满足目前直流配电网安全、可靠、经济的要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明的目的在于提供一种新型的直流转换开关及其控制方法。通过控制高速机械开关HSS动作，然后根据回路电流大小触发磁场吹弧组件产生磁吹，断口电压与转移支路产生谐振，最终完成电流转移。

本发明采用如下技术方案：

一种基于真空断口磁控振荡的快速直流转换开关，由主电流支路、振荡转移支路、能量耗散支路、磁场吹弧组件、在线监测系统和控制系统组成，其中主电流支路，振荡转移支路，能量耗散支路并联之后，通过出线端A1和A2引出。其特征在于：

(1)所述主电流支路高速机械开关两端和转换开关出线端A1和A2直接相连，高速机械开关可采用满足开断速度要求的斥力、永磁或电磁机构，断口可由一个或者多个磁控真空断口串并联；

(2)所述振荡转移支路由一个或多个转移电容组成，振荡转移支路两端并联在主回路两端；

所述在线监测系统特征包括：用于测量系统电流状态的电流传感器G0、用于测量主回路电流状态的电流传感器G1、用于测量振荡转移支路电流状态电流传感器G2，用于测量磁场吹弧组件电流状态电流传感器G3，用于测量高速机械开关HSS断口电压的电压传感器Vhss，用于测量高速机械开关运动状态的位移传感器Pd，以及相应信号调理电路的A/D转换模块、通信模块；

其中，所述直流转换开关能量耗散支路其特征在于：所述能量耗散支路由氧化锌避雷器(MOV)构成能量耗散支路，MOV并联在高速开关断口两端。

其中所述直流转换开关的高速机械开关特征在于：所述高速机械开关为基于电磁斥力的高速机械开关或永磁开关。

所述直流转换开断开关的磁场吹弧组件特征在于：所述磁场吹弧组件由横磁线圈、预充电电容C、晶闸管T和二极管D组成。磁场吹弧组件并联在主电流支路两端，可采用单个方向、多个方向叠加或旋转式的外加横向磁场。