[发明专利]一种具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器

说明书

本发明涉及一种具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，该断路器包括直流回路以及相互并联的机械式断路器支路、电流转移支路和避雷器支路，所述的机械式断路器支路上设有第一开关，所述的电流转移支路上依次设有电容、电感和第二开关，并且在电容的两端并联有充电单元和放电单元，所述的避雷器支路上设有避雷器。与现有技术相比，本发明具有开断能力强、寿命长、开断可靠的优点。

技术领域

本发明涉及机械式高压直流断路器控制领域，尤其是涉及具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器。

背景技术

现有的机械式高压直流断路器需要人工过零点来开断直流电流，因此机械式高压直流断路器的结构如图1所示。它包括三条支路：机械式断路器支路，电流转移支路，避雷器支路。在支路一打开后机械式断路器中开始燃弧，一定时间Δt2时间后支路二闭合，预先充电的电容通过电感向支路一提供振荡电流，高频振荡电路叠加在支路一的直流电流上，为支路一提供电流过零点，支路一的机械断路器在电流过零时开断，将电流成功转移到第二支路上，完成机械式高压直流断路器的第一次重要的电流转移。只有这次电流转移成功机械式高压直流断路器才能有后续的第二支路电流向第三支路转移及第三支路吸收能量并最终切断全部电流的过程。

断路器的基本的要求是既要能开断大电流同时也要能开断小电流，比如一台500kV机械式高压直流断路器需要开断10A—25kA的所有电流。而目前的机械式高压直流断路器对所有开断的电流全部采用同一个高频振荡电流来提供过零点，这就造成了开断最大的短路电流时所需要的高频电流也是开断最小电流时给机械断路器提供的过零点的电流。开断大的短路电流的机会很少，但是作为控制功能而需要开断小电流或者负荷电流却是断路器常常需要完成的开断任务。但是开断小电流时也给机械断路器叠加和开断大电流时一样的大的高频电流，燃弧电流大使机械断路器K1燃弧剧烈，触头烧蚀严重，影响机械断路器的寿命。因此需要机械断路器开断不同电流时振荡回路能够提供不同的高频振荡电流以使得K1有电流过零点，这样机械式断路器K1的寿命就会更长，开断性能也会更好，开断时还会更可靠。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有智能开断特点的具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，它能根据机械式高压直流断路器所需要开断的系统电流每次使得振荡回路提供给机械式断路器的过零电流为1.2倍所需要开断的电流，这样就减小了燃弧的剧烈程度，使得电流更加容易开断，而且使得机械式高压直流断路器使用寿命增长，开断可靠，开断能力强。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器，该断路器包括直流回路以及相互并联的机械式断路器支路、电流转移支路和避雷器支路，所述的机械式断路器支路上设有第一开关，所述的电流转移支路上依次设有电容、电感和第二开关，并且在电容的两端并联有充电单元和放电单元，所述的避雷器支路上设有避雷器。

所述的放电单元由电阻和受控的第三开关构成，所述的电阻和受控的第三开关串联后并联在电容的两端。

所述的充电单元由电阻、受控的第四开关及高压直流电源构成，所述的电阻、受控的第四开关及高压直流电源依次串联后并联在电容的两端。

该直流断路器还包括控制器以及设置在直流回路上的直流电流互感器，所述的控制器分别与电流互感器、第一开关、第二开关和第三开关、第四开关连接。

所述的第一开关在非动作情况处于闭合状态，所述的第二开关和第三开关、第四开关在非动作情况处于断开状态。

该具有柔性开断能力的机械式高压直流断路器的具体操作流程如下：

1)获取电容的电压值，若电压值低于预设值，则通过闭合第四开关K4为电容充电，直到达到预设值；

2)获取直流电流互感器测得的直流回路的电流值；