[发明专利]动态机械切换阻尼系统及使用该系统阻尼电子振荡的方法

说明书

本发明涉及一般动态机械切换阻尼系统以及使用该系统的方法。特别是，本发明涉及响应于电力系统干扰而同步切换电抗性阻抗以阻尼电力振荡。

高压断路器是使用在电力系统中三相电能的配电的装置。当一个传感器或保护继电器检测到同电力系统的所保护的电路相连接的故障或其他系统干扰时，断路器动作以机械分断三相中每相中的载流接触从而通过断开电路以防止电流的继续流通。自动重合开关与断路器不同，断路器断开电路并无限期地保持该电路处于断开状态下，而自动重合开关可以数次快速连续地自动断开和再次接通电路，以使暂时故障清除，这样，就可以避免电路不必要的脱离服务。

断路器或自动重合开关的主要部分包括：断流器，用于打开和闭合容纳在其中的一组或多组载流触头；操作或驱动机构，提供打开或闭合触头所需要的能量；放电控制机构和断流媒质，在所保护的电路中产生一个断开条件；一个或多个箱体，用于容纳所述断流器；和套管，把高压电能量从所保护的电路引入或引出箱体。另外，一个联动装置联结断流器和操作机构。

用在高压断路器中的现有机械开关包括由机械联动装置联结起来的断流器和操作机构。断流器具有一组或多组载流触头。当开关闭合时，这些载流触头相互电气对接。当开关断开时，会在一些载流触头之间产生电弧。这样产生的电弧会使触头腐蚀，也许，会使触头超时限分解。一旦电弧形成，就非常难于把其熄灭，直到电弧电流实际上减小为止。这样，现代的断流器把一种被压缩的电气绝缘气体，例如SF₆喷射到容纳断流器的箱体的内腔中，以便于熄弧。一旦电弧被熄灭，所保护的电路被断开，由此来防止电流流通。

操作机构具有必要的操作力，以断开和闭合断流器触头。操作机构例如一个液压回弹型驱动单元需要相当小的能量来驱动断流器断开或闭合，则易于蓄积这样操作的增加次数以实现迅速和重复的操作。但是，独立极操作机构对于电力系统的三相中的每相即三个能够单独断开或闭合的断流器的每个提供独立的控制。

一般，在断流器的放电触头之间连接电抗性阻抗或电阻性阻抗，以通过均衡多断流点型断路器即具有多组触头断路器中各个断路器上的电压来控制电弧的产生。由于电阻性阻抗消耗有功功率，则宁可把电抗性阻抗同电力系统相连。

在用于电压敏感负载的供电质量和电力系统上的过应力方面，在电抗性阻抗的均衡过程中瞬时产生的电压和电流已经引起用电用户的注意。例如，现代数字设备要求稳定的供电。计算机、微波炉和其他电子装置容易因这样的瞬时电压和电流而产生故障。即使较小的瞬时电压和电流也可能使供电波形变形失真，而使这些电气装置不能工作。因而，用户要求减小这样的瞬时电压和电流，以提供稳定的供电波形。

现有的减小由电抗性阻抗充电引起的瞬时电压和电流的解决方案包括断路器预先插入装置，例如，电阻或电感器；和固定装置例如限流电抗器。虽然这些解决方案给电抗性阻抗充电瞬时电压和电流提供了不同程度的减轻作用，但是，他们引起了附加设备、附加成本以及导致了附加的可靠性上的注意。

对于特殊类型的电抗性阻抗，最大瞬时电压和电流在系统电压波形的峰值上与闭合该断路器有关。解决该问题的一个方案是增加定时精度，以便于在系统电压实际为零的瞬间同步地闭合断路器。在该方法中，在闭合瞬间在机械开关两侧上的电压几乎相等，而可以实现有效的“无瞬时电压和电流”充电。

电抗性阻抗可以是容性或感性的。同电力系统串联连接的电抗性阻抗在开关断开时被切换到电力系统中。相反，并联电抗性阻抗在开关被闭合时被切换到系统中。电抗性阻抗在电力系统中的插入或去除改变了传输的串联阻抗和在电力系统中流过的电抗性功率。因而，把电抗性阻抗切换到电力系统中或从电力系统中切除电抗性阻抗直接或间接地影响在电力系统中流过的有功功率。

图1表示具有四个发电机4、5、6、7的电力系统结构的一个例子。这些发电机给负载例如家庭、工厂等供电。连接在发电机4、5、6、7和负载1之间的传输系统由变压器和传输线2组成。为了便于功率流的分析，传输线2主要是电感性的(X)。该传输系统由系统母线3相互连接起来。发电机4、5、6、7提供由负载1所消耗的有功功率和由传输线和变压器所消耗的无功功率。

由于电力系统干扰例如闪电或电力系统中的短路会在电力系统中引起电力振荡。这样的电力振荡会引起电力系统的不稳定，或产生工作困难。这些电力振荡是由于电力系统的发电机4～7之间相互连接而引起的，在电力干扰之后达到稳态。