[发明专利]基于人工过零的模块式高压真空直流开断装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力行业中的高压直流开断技术，具体涉及一种基于人工过零的模块式高压真空直流开断装置。

背景技术

人工过零技术是直流开断的一个主要方法。基于人工过零的真空直流开断技术的基本原理为：在主真空断路器VCB两端并联一条由预充电的换流电容器C、换流电抗器L和换流开关S构成的换流支路，开断时，闭合换流开关S，则预充电的换流电容器C通过换流电抗器L和换流开关S产生迭加在主真空断路器VCB电流I上的反向震荡电流I1，使主真空断路器VCB电流形成“人工过零点”而熄灭，直流断路器开断过程中，会产生一定操作过电压，导致与直流断路器并联的避雷器MOV动作，避雷器动作后吸收能量，完成电路开断。现有的基于人工过零的真空直流开断技术中的主真空断路器均采用单断口结构，主要在低压和中压直流开断领域得到了研究和应用。

文献《The Basic Investigation of the High-speed VCB and Its application for the DC Power System》介绍了高速真空断路器在直流开断技术中的应用，但文献中电压等级较低，主断路器采用单断口真空断路器。

文献《Relationship Between the Voltage Distribution Ratio and the Post Arc Current in Double-Break Vacuum Circuit Breakers》中研究了两个真空灭弧室的串联特性，但针对的是其交流开断性能，文中采用了并联均压电容的方式来对两个真空灭弧室均压，但真空灭弧室弧后介质恢复过程中恢复电压发生了高频振荡。

文献《基于永磁操动机构的光控模块式多断口真空断路器技术》中介绍了一种用于交流系统的单断口真空断路器模块化设计，可以根据电压等级的需要串联相应的个数以组成高电压等级的交流真空断路器。每个模块串联所用的均压方式也为并联大电容的方式，如果将这种模块应用于人工过零直流开断技术中，在弧后介质恢复阶段主断口两端恢复电压会出现高频振荡问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于人工过零的模块式高压真空直流开断装置。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种基于人工过零的模块式高压真空直流开断装置，包括换流支路以及由多个相同的模块串联组成的主断路器，所述换流支路与所述主断路器并联，所述模块由单断口真空断路器、避雷器和均压电路并联组成。

所述均压电路为RC吸收电路或者RCD吸收电路或者单个均压电容。

所述单断口真空断路器采用电磁斥力系统和永磁系统相耦合的自适应操动机构，短路时，单断口真空断路器中的电磁斥力系统动作，使主断路器打开，切负荷时，单断口真空断路器中的永磁系统动作，使主断路器打开。

一种基于人工过零的模块式高压真空直流开断装置，包括换流支路、避雷器以及由多个相同的模块串联组成的主断路器，所述换流支路以及避雷器与所述主断路器并联，所述模块由单断口真空断路器和均压电路并联组成。

所述均压电路为RC吸收电路或者RCD吸收电路。

所述单断口真空断路器采用电磁斥力系统和永磁系统相耦合的自适应操动机构，短路时，单断口真空断路器中的电磁斥力系统动作，使主断路器打开，切负荷时，单断口真空断路器中的永磁系统动作，使主断路器打开。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明采用多模块串联组成主断路器，解决了现有的中、低压单断口真空断路器难以在基于人工过零的高压真空直流开断技术中应用的问题，使单断口真空断路器可以向更高电压等级拓展。

进一步地，本发明中均压电路采用RC吸收电路或者RCD吸收电路，解决了人工过零真空直流开断中主断路器恢复电压高频振荡的问题。

附图说明

图1为基于人工过零的真空直流开断技术的基本原理的示意图；

图2a为本发明组成主断路器的单个模块的结构示意图（均压电路为RC吸收电路）；

图2b为本发明组成主断路器的单个模块的结构示意图（均压电路为RCD吸收电路）；

图3a为本发明实施例1所述基于人工过零的模块式高压真空直流开断装置结构示意图；

图3b为本发明实施例2所述基于人工过零的模块式高压真空直流开断装置结构示意图；

图4为采用电容作为均压支路后主断路器电流过零阶段主断路器两端恢复电压和电流的波形；（主断路器由四个模块串联组成，电压等级100kV）