[发明专利]基于真空与SF6灭弧室串联的高压直流断路器

权利要求书

1.基于真空与SF6灭弧室串联的高压直流断路器，包括主开关，分压电阻，隔离开关，高压续流支路，振荡电流支路，避雷器，电流检测和智能控制器，其特征在于：真空与SF6断路器串联作为主开关，主开关、振荡电流支路、避雷器和高压续流支路并联构成开断单元，而隔离开关与上述开断单元串联连接，高压续流支路由限流电阻、限流电感与串联晶闸管组件串联连接构成，分压电阻采用非线性电阻R_N和分压电阻R_D分别并联于真空和SF6断路器两端，分压电阻实现各个断口动态电压分布与动态介质恢复强度的协同效应，高压续流支路为主开关电流过零后，创造“电压零休”，以便获得更长的介质恢复时间和强度，电流检测与智能控制器实现整机的智能检测与智能控制。

2.如权利要求1所述的基于真空与SF6灭弧室串联的高压直流断路器，其特征在于：所述的主开关由真空断路器VIU和SF6断路器GIU串联构成，分压电阻并联在真空和SF6断路器两端，其中真空断路器两端并联非线性电阻R_N，而SF6断路器两端并联分压电阻R_D，在开断过程中，当真空断路器两端电压远小于非线性电阻R_N的动作电压时，R_N远大于R_D，当非线性电阻过压动作后，非线性电阻R_N承担恒定的电压，整个主开关电压主要有SF6断路器承担，充分发挥真空断路器动态介质恢复速度快和SF6断路器动态介质恢复强度高的优点，实现了串联断口协同增益效果。

3.如权利要求1所述的基于真空与SF6灭弧室串联的高压直流断路器，其特征在于：振荡电流支路包括正向电路和负向电路两部分，当电流由隔离开关流向开断单元方向表示正向，从开断单元向隔离开关单元方向表示为负向，电抗器L2、储能电容C2、真空触发开关TVS2串联构成正向振荡电路，电抗器L1、储能电容C1、真空触发开关TVS1串联构成负向振荡电路，上述正向和负向振荡电路并联于主开关两端；充电电阻R2和充电控制开关CB2对电容C2进行充电控制，充电电阻R2一端接地，另一端连接于CB2一端，而CB2另一端连接于TVS2和C2串联连接处，充电电阻R1和充电控制开关CB1对电容C1进行充电控制，充电电阻R1一端接地，另一端连接于CB1一端，而CB1另一端连接于TVS1和C1串联连接处；当主电流是正向时，发生故障后，短路电流迅速增加，在主开关分闸后，触发TVS2导通，C2和L2振荡产生中频电流，叠加到主开关电流中，进而为主开关创造电流过零点，主开关才能完成灭弧，当主电流方向为负向时，短路故障发生时，触发TVS1导通，创造电流过零点。

4.如权利要求1所述的基于真空与SF6灭弧室串联的高压直流断路器，其特征在于：高压续流支路由限流电阻R、限流电感L，串联晶闸管组件SCR1和SCR2构成，串联晶闸管组件有均压电阻R_G实现其静动态均压，限流电阻R和电流电感L用于限制高压续流支路的电流，进而降低串联晶闸管组件的电流，降低晶闸管组件成本，引入高压续流支路，在反向TRV初始阶段，控制相应的晶闸管组件导通，反向TRV通过晶闸管组件导通，实现几乎无反向TRV的续流过程，此阶段为“电压零休”，当正向TRV施加到主开关和串联晶闸管组件上，串联晶闸管组件承受的电压远高于开断过程最高TRV，进而主开关在经过“电压零休”时间，获得更长的动态介质恢复时间，然后承担正向TRV，以达到更高的动态介质恢复强度。

5.如权利要求1所述的基于真空与SF6灭弧室串联的高压直流断路器，其特征在于：所述的智能控制器的系统控制过程为：首先是电流检测，通过电流峰值是否超出额定电流2倍和电流上升率是否大于2kA/ms为判断条件，当判断发生故障后，充电控制开关分闸，主开关迅速分闸，然后判断短路故障是正向还是负向，若负向，则负向振荡电路触发导通，检测判断主开关电流是否过零，如果过零，负向串联晶闸管组件SCR1脉冲触发导通，当主电流小于10A时，隔离开关DS断开，实现整个直流开断过程。