[发明专利]一种用于直流负荷开关主支路的空气电弧室结构

说明书

本发明提供一种用于直流负荷开关主支路的空气电弧室结构，包括：电弧室；电弧室设有静触头以及动触头；静触头的一端连接有上电弧板；动触头的一端连接有下电弧板；在上电弧板和下电弧板之间形成电弧通道；电弧通道内设有多个金属栅片。静触头与动触头之间设置为空气入口。上电弧板的远离静触头的一端为第一出气端；下电弧板的远离静触头的一端为第二出气端；第一出气端与第二出气端之间设置为空气出口。本发明既可以满足主通流支路稳态通流，也可以满足抑制开断过程中瞬态过电压的要求。直流负荷开关开断过程中具有电弧电压提升快、可靠性强、体积紧凑及成本低等特点。

技术领域

本发明涉及柔性直流配电网技术领域，尤其涉及一种用于自然换流型直流负荷开关主支路的空气电弧结构。

背景技术

随着基于电压源换流器的柔性直流输配电技术的迅速发展，以柔性直流系统为基础的中低压输配电是未来发展的重要方向，使构建连接多个换流站的多端柔直系统逐渐成熟。相比与交流电网，直流电网电流无过零点，所以传统的交流开关在柔直系统中并不适用，需要专用的直流开关。

如图1所示，现有技术中，对用于柔性直流电网系统的混合式直流开关的拓扑结构、高可靠换流方式、运行控制策略、型式试验方法等方面开展了广泛研究，并在柔性直流电网示范工程中进行了初步应用，现有的混合式直流开关的类型主要为基于强迫换流型，附图一为典型强迫换流型混合式拓扑结构。

目前上述的混合式直流开关仍存在体积大、成本高、需配备散热设备、尚未考虑电流参数差异化、可靠性和可控性不理想等问题，为了克服目前现有的混合式直流断路器存在的问题，有学者提出了自然换流型混合式直流开关的概念，附图二为典型自然换流型混合式直流开关拓扑结构。自然换流型混合式直流开关具有损耗低、支持重合闸和电流差异化、可控性和可靠性强、占地面积小、换流可靠、体积紧凑、成本低等特点，现已经成为目前研究的热点，如图2所示，工作原理为：

1)利用B1主通流支路导通直流系统的正常电流；2)利用B2转移支路短时承载及开断直流系统故障电流；3)利用B3耗能支路抑制瞬态恢复电压和吸收与自然换流型混合式直流开关连接的直流线路残余的能量。其中，自然换流型混合式直流开关的换流方式为“自然换流”，即利用机械开关的弧压之和大于B2电力电子支路的导通压降，从而使故障电流由主通流支路“自然”转移至转移支路。

目前，上述强迫换流型混合式直流断路器仍存在通态损耗大、造价高、需散热、结构以及元件相对复杂等问题，上述自然换流型混合式直流断路器虽然结构简单，但是换流过程中受电弧电压的大小限制，往往会因主通流支路机械开关电弧电压太低导致电流转移失败。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种用于直流负荷开关主支路的空气电弧室结构，结构可在极短的时间内在主通流支路上建立非常高的电弧电压，确保主通流支路电流转移至电流转移支路。

用于直流负荷开关主支路的空气电弧室结构包括：电弧室；电弧室设有静触头以及与静触头相对设置的动触头；

静触头的一端连接有上电弧板；

动触头的一端连接有下电弧板；

在上电弧板和下电弧板之间形成电弧通道；

电弧通道内设有多个金属栅片。

进一步需要说明的是，静触头与动触头之间设置为空气入口。

进一步需要说明的是，上电弧板的远离静触头的一端为第一出气端；

下电弧板的远离静触头的一端为第二出气端；

第一出气端与第二出气端之间设置为空气出口。

进一步需要说明的是，上电弧板设有上圆弧段和上直段；

上圆弧段为四分之一圆；

上圆弧段的第一端与静触头的一端连接；