[发明专利]一种直流限流断路器

权利要求书

1.一种直流限流断路器，其特征是：所述的直流限流断路器包括第一组合回路(10)、第二组合回路(20)、快速机械开关(K)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L0)和第一避雷器(MOV0)；第一电感(L1)的一端与快速机械开关(K)的一端在第二连接点(2)连接；快速机械开关(K)的另一端与第三电感(L0)的一端在第三连接点(3)连接；第三电感(L0)的另一端与第二电感(L2)的一端在第四连接点(4)连接；第一避雷器(MOV0)连接在第二连接点(2)和第四连接点(4)之间；第一组合回路(10)、第二组合回路(20)分别连接在第一连接点(2)和第三连接点(3)上；所述的直流限流断路器通过第一连接点(1)和第五连接点(5)串联接入直流系统母线和直流输电线之间；快速机械开关(K)或者是其与双向晶闸管的串联组合；

第一组合回路(10)中，第一二极管(D1)与第一晶闸管(T1)反向并联连接，再与第二避雷器(MOV11)并联连接在第二连接点(2)与第十一连接点(11)之间；第一机械开关(S1)的一端与第二避雷器(MOV11)的一端在第十一连接点(11)连接；第一机械开关(S1)的另一端与第一电容(C1)的一端在第十二连接点(12)连接；第一电容(C1)的另一端与地线在第十三连接点(13)连接；第一电阻(R1)连接在第二连接点(2)和第十二连接点(12)之间；第三避雷器(MOV12)与第一电容(C1)并联连接在第十二连接点(12)和第十三连接点(13)之间；

第二组合回路(20)中，第二二极管(D2)与第二晶闸管(T2)反向并联连接，再与第四避雷器(MOV21)并联连接在第四连接点(4)与第二十一连接点(21)之间；第二机械开关(S2)的一端与第四避雷器(MOV21)的一端在第二十一连接点(21)连接，第二机械开关(S2)的另一端与第二电容(C2)的一端在第二十二连接点(22)连接；第二电容(C2)的另一端与地线在第二十三连接点(23)连接；第二电阻(R2)连接在第四连接点(4)和第二十二连接点(22)之间；第五避雷器(MOV22)与第二电容(C2)并联连接在第二十二连接点(22)和第二十三连接点(23)之间；

在线路启动供电时，首先闭合快速机械开关(K)；然后在检测到第一电阻(R1)上的压降与系统额定电压之间的偏差小于阈值时，闭合第一机械开关(S1)；在检测到第二电阻(R2)上的压降与系统额定电压之间的偏差小于阈值时，闭合第二机械开关(S2)；待第一机械开关(S1)和第二机械开关(S2)都闭合后，再闭合线路的隔离开关，使线路投入运行；

在直流输电线路正常稳态运行时，所述的快速机械开关(K)处于闭合导通状态，第一晶闸管(T1)和第二晶闸管(T2)均处于关断状态；线路电流通路依次为第一电感(L1)、快速机械开关(K)、第三电感(L0)和第二电感(L2)；

当检测到第二电感(L2)右侧线路发生短路故障时，所述的直流限流断路器动作如下：立即分断快速机械开关(K)，同时触发导通第一晶闸管(T1)，第一电容(C1)开始放电，当快速机械开关(K)的触头分离达到预设开距时，触发导通第二晶闸管(T2)，在第二电容(C2)与第三电感(L0)的作用下，使得第二电容(C2)的放电电流反向注入快速机械开关(K)所在支路，随后快速机械开关(K)在电流过零点处息弧关断，从而实现对故障线路的分断；第一电容(C1)由放电转为充电状态，第一晶闸管(T1)过零关断，当第一电容(C1)的电压充至第三避雷器(MOV12)动作电压时，剩余能量通过第三避雷器(MOV12)泄放；第一机械开关(S1)或者在电流过零时分断；第二电容(C2)正向放电电流降为零时，第二晶闸管(T2)关断，通过第二二极管(D2)反向放电，当第二电容(C2)的电压充至第五避雷器(MOV22)动作电压时，剩余能量通过第五避雷器(MOV22)泄放；第二机械开关(S2)在第二电容(C2)反向放电电流过零时分断；经过设定时间以后，所述的直流限流断路器开始重合闸动作：直接合闸快速机械开关(K)，完成重合闸动作；或者先进行试探性重合闸操作，即先触发导通第二晶闸管(T2)，若检测到第二电容(C2)存在微小放电电流，说明不存在短路故障，若检测到第二电容(C2)存在很大的放电电流，说明仍然存在短路故障，待判断故障已消除时，再合闸快速机械开关(K)，完成重合闸动作；或者通过测量第二电阻(R2)上的电流判断短路故障是否已清除，如果短路故障未清除，第二电阻(R2)上流过的电流较大，如果短路故障已经清除，第二电阻(R2)上流过的电流只有很小的漏电流，待判断故障清除后，再进行重合闸动作；

当检测到第一电感(L1)左侧线路发生短路故障时，所述的直流限流断路器动作如下：立即分断快速机械开关(K)，同时触发导通第二晶闸管(T2)，第二电容(C2)开始放电，当快速机械开关(K)的触头分离达到预设开距时，触发导通第一晶闸管(T1)，在第一电容(C1)与第三电感(L0)的作用下，使得第一电容(C1)的放电电流反向注入快速机械开关(K)所在支路，随后快速机械开关(K)在电流过零点处息弧关断，从而实现对故障线路的分断；第二电容(C2)由放电转为充电状态，第二晶闸管(T2)过零关断，当第二电容(C2)的电压充至第五避雷器(MOV22)动作电压时，剩余能量通过第五避雷器(MOV22)泄放；第二机械开关(S2)或者在电流过零时分断；第一电容(C1)正向放电电流降为零时，第一晶闸管(T1)关断，通过第一二极管(D1)反向放电，当第一电容(C1)的电压充至第三避雷器(MOV12)动作电压时，剩余能量通过第三避雷器(MOV12)泄放；第一机械开关(S1)在第一电容(C1)反向放电电流过零时分断，降低第一二极管(D1)和第一晶闸管(T1)的成本；经过设定时间以后，所述的直流限流断路器开始重合闸动作：能够直接合闸快速机械开关(K)，完成重合闸动作；或者先进行试探性重合闸操作，即先触发导通第一晶闸管(T1)，若检测到第一电容(C1)存在微小放电电流，说明不存在短路故障；若检测到第一电容(C1)存在很大的放电电流，说明仍然存在短路故障；待判断故障已消除时，再合闸快速机械开关(K)，完成重合闸动作；或者通过测量第一电阻(R1)上的电流判断短路故障是否已清除，如果短路故障未清除，第一电阻(R1)上流过的电流较大；如果短路故障已经清除，第一电阻(R1)上流过的电流只有很小的漏电流；待判断故障已经清除后，再进行重合闸动作。