[发明专利]一种结合熔断限流的电流注入式直流断路器

说明书

一种结合熔断限流的电流注入式直流断路器其由第一出线端A1、主电流回路、限压模块、电流注入模块和第二出线端A2组成，熔断器直接连接第一出线端A1，第一二极管D1直接连接第二出线端A2，限压模块并联主电流回路，限压模块包括并联于熔断器两端的第一避雷器组MOV1和并联于高速机械开关和第一二极管D1两端的第二避雷器组MOV2，电流注入模块并联主电流回路，第二二极管D2的正极连接第一出线端A1，负极串联电容C，电容C的另一端并联于熔断器和高速机械开关之间，第二二极管D2的负极还引出一路连接至电感L，再串联晶闸管TR，晶闸管TR连接至第二出线端A2。

技术领域

本发明涉及直流断路器技术领域，特别是一种结合熔断限流的电流注入式直流断路器。

背景技术

随着城市建设不断推进，发展高供电密度、大容量、高可靠直流配电系统成为大中城市发展的迫切需求。某些特殊电力系统一般短路电流峰值较高，电流上升快，最高可达几十乃至上百千安。传统的直流断路器，由于其自身开断时间长，限流能力有限等特点的限制，难以适应直流系统的高电压、大电流的发展需求。

相较于传统交流系统，直流系统短路故障具有：电流上升速率快、短路电流峰值高、没有自然过零点等特点，同时直流断路器还需要吸收储存在系统电感中的能量，直流开断难度大。目前广泛使用的混合式断路器大多通过注入和短路电流相反的电流来制造人工过零点，从而实现直流分段的目的。但当短路电流太大时，注入电流无法抵消系统的短路电流，导致开断时高速机械开关触头间燃弧难以熄灭，延长开断时间，对系统产生不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结合熔断限流的电流注入式直流断路器，先将较大的短路电流限制在较低水平，再注入电流创造过零点，完成开断，提高开断成功率，缩短短路故障排除时间，提高系统的稳定性。

本发明采用如下技术方案：

一种结合熔断限流的电流注入式直流断路器由第一出线端A1、主电流回路、限压模块、电流注入模块和第二出线端A2组成，所述主电流回路由依次串联的熔断器、高速机械开关、第一二极管D1组成，所述熔断器直接连接第一出线端A1，所述第一二极管D1直接连接第二出线端A2，限压模块并联所述主电流回路，所述限压模块包括并联于熔断器两端的第一避雷器组MOV1和并联于高速机械开关和第一二极管D1两端的第二避雷器组MOV2，电流注入模块并联所述主电流回路，电流注入模块由电容C、电感L、第二二极管D2和晶闸管TR组成，第二二极管D2的正极连接第一出线端A1，负极串联电容C，电容C的另一端并联于熔断器和高速机械开关之间，第二二极管D2的负极还引出一路连接至电感L，再串联晶闸管TR，晶闸管TR连接至第二出线端A2。

所述的直流断路器中，系统正常通流状态下，系统电流从所述主电流回路流过，方向为第一出线端A1到第二出线端A2，系统电流流经熔断器、高速机械开关和二极管，系统的通态损耗为电流在主电流回路的损耗；当系统发生短路故障时，系统短路电流达到熔断器的熔断电流，短路电流在熔断器中通流使得熔断器熔丝熔断，同时使得电流向电容C充电，电容C电压达到预定值后触发晶闸管，电容电流反向注入高速机械开关，当与残存的短路电流抵消，产生过零点时，控制高速机械开关分闸，成短路电流的开断。

所述的直流断路器中，所述熔断器采用一个或者多个并联的连接方式，多个并联的熔断器在一次限流中全部使用或者通过转接开关在多次限流中分别使用。

所述的直流断路器中，所述第一避雷器MOV1和/或第二避雷器MOV2包括金属氧化物避雷器或可卸式避雷器。

所述的直流断路器中，所述金属氧化物避雷器包括以下器件的单个或者组合：线路型金属氧化物避雷器、无间隙线路型金属氧化物避雷器、全绝缘复合外套金属氧化物避雷器。

所述的直流断路器中，所述高速机械开关包括灭弧室，其中的灭弧介质是空气、SF6、N2、H2或真空。

所述的直流断路器中，所述高速机械开关的断口触头结构为平板触头。