[发明专利]一种基于磁耦合模块限流转移的直流断路器

说明书

一种基于磁耦合模块限流转移的直流断路器由第一线端A1、主电流支路、磁耦合模块、限压支路、在线监测系统和第二线端A2组成，主电流支路由开关HSS和二极管D串联组成，主电流支路直接相连第二线端A2，限压支路并联在主电流支路两端，磁耦合模块直接连接第一线端A1，耦合电感包括直接连接第一线端A1和开关HSS的一次侧和相对于一次侧的二次侧，第一晶闸管T1和电容C连接二次侧，第二晶闸管T2一端连接于二次侧和电容C之间，另一端连接于一次侧和开关HSS之间，电感L一端连接于第一晶闸管T1和电容C之间，另一端连接于主电流支路和第二线端A2之间。

技术领域

本发明涉及直流断路器技术领域，特别是一种基于磁耦合模块限流转移的直流断路器，其通过磁耦合模块对短路电流进行限流与转移。

背景技术

直流配电网在国民生产生活的各个领域都得到了广泛应用，而采用性能优良、开断速度快的直流断路器对系统安全可靠运行至关重要。基于电力电子器件的固态断路器全电流范围开断速度快，可靠性高，但由于大功率电力电子器件串联在额定通流回路中，通态损耗大，且造价相对较高，难以实现工业大规模应用；传统的机械式断路器额定通流损耗低，开断能力强，但小电流开断时间长，且断口绝缘恢复差。针对上述两种开断方案的不足，提出了一种基于磁耦合限流转移功能的断路器方案，具有开断速度快，断口绝缘恢复好、可靠性高等优势，能够满足目前直流配电网安全、可靠、经济的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁耦合模块限流转移的直流断路器，通过控制高速机械开关动作，然后按照特定时序触发磁耦合模块中晶闸管导通实现限流与转移，最终在过零点处完成分断。

具体的，本发明采用如下技术方案：

一种基于磁耦合模块限流转移的直流断路器由第一线端A1、主电流支路、磁耦合模块、限压支路、在线监测系统和第二线端A2组成，所述主电流支路由开关HSS和二极管D串联组成，主电流支路直接相连第二线端A2，限压支路并联在所述主电流支路两端，磁耦合模块直接连接第一线端A1，所述磁耦合模块包括耦合电感CI、第一晶闸管T1、第二晶闸管T2、电感L与电容C，耦合电感包括直接连接第一线端A1和开关HSS的一次侧和相对于所述一次侧的二次侧，第一晶闸管T1和电容C连接所述二次侧，第二晶闸管T2一端连接于所述二次侧和电容C之间，另一端连接于所述一次侧和所述开关HSS之间，电感L一端连接于所述第一晶闸管T1和电容C之间，另一端连接于所述主电流支路和第二线端A2之间，所述在线监测系统测量流经所述一次侧电流以及电流方向、流经所述主电流支路的电流、所述开关HSS两端的电压和所述开关HSS的开关位移。

所述的直流断路器中，系统正常通流状态下，系统电流从所述一次侧与主电流支路流过，开关承受额定通流；当关断短路电流时，首先向开关HSS发出分闸动作指令，开关HSS动作，然后触发第一晶闸管T1导通，一次侧被限流的同时向二次侧的电容C充电，同时触发第二晶闸管T2导通，电容C通过电感L向主电流支路释放反向电流，最终实现开关HSS中电流过零，二极管D截止。

所述的直流断路器中，所述在线监测系统包括用于测量系统电流状态的电流传感器、用于测量主支路电流状态的电流传感器G1，用于测量开关断口电压的电压传感器Vhss、用于测量开关运动状态的位移传感器P1以及相应信号调理电路的A/D转换模块、通信模块。

所述的直流断路器中，所述开关包括高速机械开关或真空开关。

所述的直流断路器中，所述高速机械开关为基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

所述的直流断路器中，限压支路包括避雷器MOV。

所述的直流断路器中，所述避雷器MOV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。