[发明专利]一种直流真空开关换流分断装置的换流分断方法

说明书

本发明公开了一种直流真空开关换流分断装置的换流分断方法，由预充电电容C、电感L和辅助开关S1～S4构成的强制电流转移电路实现真空开关S的换流分断，在真空开关S电流转移过程中，通过灵活控制辅助开关S1、S2、S3或S4的投切，可有效降低真空开关S电流过零前附近的电流变化率，大幅减小真空开关电流过零后附近的恢复电压，从而显著提升真空开关快速分断直流大电流的可靠性。

技术领域

本发明属于电力系统故障保护技术领域，具体涉及一种直流真空开关的换流分断装置，以及其换流分断方法。

背景技术

随着近年来直流输配电技术的大力发展，作为其中的核心保护设备，直流断路器获得了国内外相关行业的广泛关注。由于直流电流没有自然过零点，与常规的交流开断相比，直流开断十分困难。直流开断技术需要解决的关键任务在于快速制造电流过零点，并在电流过零后快速恢复绝缘，承受开断过程中的恢复电压。

人工过零型直流断路器利用LC换流电路提供的反向高频电流与主开关中的短路电流叠加实现直流电流过零分断，结构简单、技术成熟，相较于其它方案具有综合优势。

在不影响快速换流的前提下，现有技术方案通过在真空开关S支路串联饱和电抗器L_S，使电流过零附近的回路等效电感明显增大，实现对电流过零附近变化率的限制，如图2所示。由于饱和电抗器L_S需要长期导通负载电流，会产生较大的发热损耗，需要额外配备散热设备；另外，实际能在电流过零前迅速退出饱和、并且能够维持足够的低电流变化率持续时间的饱和电抗器设计较为困难，否则电抗器体积将大幅增加。

为了改善分断过程中的恢复电压特性，图3技术方案通过在真空开关S两端反向并联二极管D，在真空开关电流过零后，二极管D导通续流，直到续流过程结束的这一段时间内将真空开关S的恢复电压限制在较低的水平。该方案需要额外引入二极管D，并且难以实现真空开关S的双向对称分断功能，否则需要再额外引入其它设备。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的之一在于提供一种新型的直流真空开关换流分断装置，有效提升真空开关快速分断中高压直流大电流的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种直流真空开关的换流分断装置，包括并联在真空开关S两端端子J1和J2之间的压敏电阻RV和强迫换流电路，所述的强迫换流电路由预充电电容C、电感L和辅助开关串联构成，所述的辅助开关包括连接在端子J1和预充电电容C之间的辅助开关S1、连接在预充电电容C和端子J2之间的辅助开关S2、连接在端子J1和电感L之间的辅助开关S3以及连接在电感L和端子J2之间的辅助开关S4。

本发明的目的之二在于提供上述直流真空开关换流分断装置的分断方法，步骤为：

1）、当系统主回路直流电流由端子J1流向端子J2时，真空开关S首先分断产生电弧；然后接通辅助开关S1、S4，预充电电容C通过电感L-辅助开关S4-真空开关S-辅助开关S1构成的回路放电产生脉冲电流i_C，此时有效换流电流为i_com=i_C，迫使真空开关S中的电流i_S迅速减小；在所述电流i_S减小为零前附近的某一时刻Δt1，接通辅助开关S2，所述脉冲电流（放电电流）i_C中的一部分电流i_S2从辅助开关S2中流过，此时有效换流电流为i_com=i_C-i_S2，从而降低真空开关S电流过零前附近的电流变化率；