[发明专利]提高开关电弧电压的装置及其控制方法

说明书

本申请提供提高开关电弧电压的装置及其控制方法。所述装置包括真空灭弧室、永磁体、吹弧线圈和吹弧回路，所述真空灭弧室内部设置开关断口，所述开关断开包括动触头和静触头，所述动触头和静触头分离时产生电弧电压；所述永磁体对称布置在所述真空灭弧室的两侧；所述吹弧线圈对称布置在所述真空灭弧室的两侧，布置在所述永磁体的外侧，所述吹弧线圈串联连接；所述吹弧回路与所述吹弧线圈并联连接，工作时为所述吹弧线圈提供电流以提高电弧电压。

技术领域

本申请涉及高压电力电子技术领域，具体涉及提高开关电弧电压的装置及其控制方法。

背景技术

随着柔性直流技术的大力发展，迫切需要能够快速关断故障电流、带负荷投入和退出功能的直流断路器。

但是由于直流电流无过零点，必须人工创造过零点才能实现直流电流的开断，因此现有的直流断路器的拓扑结构主要包括主通流支路、转移支路和耗能支路。主通流支路正常流过系统额定电流，一般由少量开关断口串联组成，减小直流断路器的稳态损耗。转移支路并联在主通流支路的两端，主要的作用是承载从主通流支路转换过来的故障电流，实现主通流支路的电流过零。

但是由于常规的开关断口的弧压比较低，很难实现直接通过开关断口的弧压将主通流支路的电流转换到转移支路，因此现有的直流断路器的拓扑路线采用很多强制换流的设备。

现有混合式直流断路器，主通流支路通过快速机械开关和主支路阀组进行串联构成，通过闭锁主通流支路阀组实现电流转移，创造过零点，最终通过闭锁转移支路实现电流开断。这种技术基本上可以实现全电流快速开断，但是成本过高，加之主通流支路存在半导体器件，需要额外的散热，可靠性低。

现有混合式直流断路器，利用外加磁耦合设备实现电流转移，将磁耦合设备串联在主通流支路或者转移支路。这种技术能够实现快速开断特性，但是需要外加磁耦合的设备，设备成本高，可靠性低。

综上所述，现有的直流断路器的技术方案复杂、成本高，很难大面积推广广泛使用，严重制约柔性直流工程推广与应用。

发明内容

本申请实施例提供一种提高开关电弧电压的装置，包括真空灭弧室、永磁体、吹弧线圈和吹弧回路，所述真空灭弧室内部设置开关断口，所述开关断口包括动触头和静触头，所述动触头和静触头分离时产生电弧电压；所述永磁体对称布置在所述真空灭弧室的两侧；所述吹弧线圈对称布置在所述真空灭弧室的两侧，布置在所述永磁体的外侧；所述吹弧回路与所述吹弧线圈并联连接，工作时为所述吹弧线圈提供电流以提高电弧电压；所述吹弧回路包括串联连接的储能设备、触发设备和续流设备，所述续流设备的两端作为所述吹弧回路的两端，与所述吹弧线圈并联连接，确保所述吹弧线圈的磁场不会反向导致永磁体消磁。

根据一些实施例，所述装置还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩将所述真空灭弧室、所述永磁体和所述吹弧线圈封闭屏蔽。

根据一些实施例，所述吹弧线圈与所述永磁体的磁场方向相同，且磁场方向垂直于所述开关断口。

根据一些实施例，所述对称布置包括间隔180°或者360°/n布置，使所述永磁体形成磁场通路，n为所述永磁体和所述吹弧线圈的组数。

根据一些实施例，所述永磁体在同一个位置可以包括一个或一个以上的永磁体，相反极首尾连接。

根据一些实施例，所述吹弧线圈的绕制导线包括外包绝缘漆皮的导线，所述屏蔽罩的材料包括导磁材料，所述开关断口的介质包括真空、SF6或者空气的至少一种。

根据一些实施例，所述储能设备包括至少一级电容，所述触发设备包括至少一级半控单向导通功率半导体器件或至少一级带有反并联二极管的IGBT，所述续流设备包括至少一级不可控单向导通功率半导体器件，所述半控单向导通功率半导体器件包括晶闸管或IGBT。