[实用新型]一种磁感应转移的限流开断式直流断路器

说明书

技术领域

本实用新型属于高压断路器领域，具体涉及一种磁感应转移的限流开断式直流断路器。

背景技术

随着电力系统容量的不断提升，直流输变电设备蓬勃发展，同时也对系统稳定和安全提出了更高的要求。在电力系统可能会发生的各种故障里面，对于电网危害最大，发生概率很高的就是短路故障。当电力系统中发生短路故障后，快速上升的短路电流会造成十分严重的后果。

典型的混合式断路器利用全控型电力电子器件实现电流的快速转移和分断，成本昂贵并且需要复杂的水冷系统，难以在未来中高压直流系统中推广。为了减少全控型电力电子器件的使用量，提出了一种限流和开断相结合的直流断路器。利用感应模块将电流转移至电容和电阻，将电流限制在一定的水平以下，然后利用IGBT器件实现电流的关断。这种断路器IGBT器件的使用量可以显著减小到现有断路器的25％，并且不需要复杂的冷却系统，同时具有燃弧时间短、分断速度快等优点，具有较高的可行性。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本实用新型的目的在于提供一种磁感应转移的限流开断式直流断路器；

所述断路器包括主电流电路和转移电流电路；

所述主电流电路用于通过正常工作状态下的电流；

所述转移电流电路用于当出现短路故障电流时，实现短路故障电流从主电流电路的转移，并且限制和分断短路故障电流；

所述转移电流电路包括第一电路至第六电路；

所述第一电路与第二电路串联，第三电路与第四电路串联，第五电路与第六电路串联，第一电路与第二电路之间的端点、第三电路与第四电路之间的端点处连接有第五电路和第六电路；

所述主电流电路包括高速机械开关S；

所述第一电路和第二电路分别包括真空开关、气体触发间隙开关或者高速机械开关中的一种或者多种串并联组合；

所述第三电路包括高速机械开关S1和功率半导体器件A3；

所述高速机械开关S1和功率半导体器件A3相串联；

第四电路包括高速机械开关S2与功率半导体器件A4；

所述高速机械开关S2和功率半导体器件A4相串联；

所述第五电路包括原边电感器L0、副边电感器L1、预充电电容或超导电感组成的B1、功率半导体器件或触发间隙组成的B2、电容C以及电阻R；

所述原边电感器L0和副边电感器L1组成互感器；

所述原边电感器L0，预充电电容或超导电感组成的B1和功率半导体器件或触发间隙组成的B2相串联；

所述电容C和电阻R相并联；

所述第六电路由具有能够关断电流能力的功率半导体器件与避 雷器MOV并联组成。

本实用新型所述断路器通过控制转移电流电路的功率半导体器件按照一定时序导通，可以快速转移、限制并开断短路电流。同时，快速开关燃弧时间短，并且具有弧后恢复时间，触头间介质恢复特性好。转移电流电路使用桥式结构，仅用一组单向具有可关断能力功率半导体器件就可以实现对电流的双向分断，相对于现有设计，最少节省了75％的单向具有可关断能力功率半导体器件，有效降低断路器控制复杂程度与制造成本。通过在转移电流电路中串联互感器，控制互感器与直流系统隔离的原边侧的电容放电产生脉冲电流，在与直流系统连接的互感器副边侧感应出脉冲电流来转移高速机械开关中的电流，产生电流过零点。可以实现电容充电单元与直流系统的隔离，显著减小充电单元的电压等级与体积，提高开断的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例中断路器本体结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例中断路器单向工作时的一种结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例中断路器单向工作时的另一种结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例中分断电流时转移电流电路电流标志示意图；

图5(a)是本实用新型一个实施例中分断电流时系统正常运行时电流的方向；

图5(b)是本实用新型一个实施例中分断电流时电流向触发间隙或高速开关A1，电路A6，电感器L1，功率半导体器件A4和高速开关S2组成的转移支路转移过程电流的方向；

图5(c)是本实用新型一个实施例中功率半导体器件A3和高速开关S1组成支路续流过程电流的方向；

图5(d)是本实用新型一个实施例中分断电流时电流完全转移到触发间隙或高速开关A1，电路A6，电感器L1，功率半导体器件A4和高速开关S2组成的转移支路转移过程电流的方向；