CN103441468A - 一种直流分断装置及控制方法 - Google Patents
一种直流分断装置及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103441468A CN103441468A CN2013103705669A CN201310370566A CN103441468A CN 103441468 A CN103441468 A CN 103441468A CN 2013103705669 A CN2013103705669 A CN 2013103705669A CN 201310370566 A CN201310370566 A CN 201310370566A CN 103441468 A CN103441468 A CN 103441468A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit breaker
- high speed
- auxiliary circuit
- speed machine
- nonlinear resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
本发明涉及一种直流分断装置，包括主断路器、辅助断路器、第一非线性电阻、第一高速机械开关和第二高速机械开关，其中，主断路器和辅助断路器分别包括至少一个功率半导体开关器件，各个功率半导体开关器件相互串联，且主断路器中功率半导体开关器件的数量大于辅助断路器中功率半导体开关器件的数量，第一非线性电阻与主断路器相互并联，第一高速机械开关和第二高速机械开关分别与辅助断路器的两端相串联构成通态支路，通态支路与主断路器相并联。本发明还涉及基于该直流分断装置的控制方法，能够有效为辅助断路器的工作过程提供更加全面的保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流分断装置及控制方法。
背景技术
在多端高压直流输电系统中，直流分断器是至关重要的设备之一。多端高压直流输电系统由于电压等级高、线路阻抗小，一旦发生线路短路故障，将很快影响到直流输电网络和交流网络，必须迅速切除故障。因此，直流分断器需要动作速度快，能够最大限度地减小故障持续时间或抑制故障电流，减小故障对交/直流输电网络的冲击。
现有技术通过主断路器、高速机械开关、辅助断路器和非线性电阻耗能元件构成混合型直流分断装置。该装置中的辅助断路器本身仅有较少的功率半导体器件串联，仅能承受较低的分断电压，容易因为过压原因而损坏，现有技术中采用了一组高速机械开关，能够承担较高的分断电压，但高速机械开关的分断并不能保证一定成功，存在一定的故障率，而且辅助断路器一端采用高速机械开关，另一端直接与高压线路连接，也存在一定的隐患，这种形式也不利于辅助断路器的隔离检修。
发明内容
针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，能够有效为辅助断路器的工作过程提供更加全面的保护的直流分断装置。
与此相应，针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于本发明设计的直流分断装置，能够有效为辅助断路器的工作过程提供更加全面的保护的直流分断装置的控制方法。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种直流分断装置，包括主断路器、辅助断路器、第一非线性电阻和第一高速机械开关，其中，主断路器和辅助断路器分别包括至少一个功率半导体开关器件，各个功率半导体开关器件相互串联，且主断路器中功率半导体开关器件的数量大于辅助断路器中功率半导体开关器件的数量，第一非线性电阻与主断路器相互并联，第一高速机械开关与辅助断路器相互串联；还包括第二高速机械开关，第一高速机械开关和第二高速机械开关分别与辅助断路器的两端相串联构成通态支路，通态支路与主断路器相并联。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括第二非线性电阻，第二非线性电阻与所述辅助断路器相并联，且第二非线性电阻的动作电压小于所述辅助断路器所能承受的最大电压。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一非线性电阻的动作电压大于所述第二非线性电阻的动作电压。
作为本发明的一种优选技术方案：所述功率半导体开关器件为绝缘栅极双极型晶体管。
本发明所述一种直流分断装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的直流分断装置通过在辅助断路器的两端串联第一高速机械开关和第二高速机械开关，能够有效为辅助断路器的工作过程提供更加全面的保护，而且有利于辅助断路器的隔离检修，提高了直流分断装置整体的使用性能与维护的便捷性；
（2）本发明设计的直流分断装置中，针对辅助断路器，设计第二非线性电阻，且第二非线性电阻的动作电压小于所述辅助断路器所能承受的最大电压，能够有效保证了辅助断路器工作过程的安全性，防止辅助断路器因过压而损坏，提高了使用寿命。
与此相应，本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种直流分断装置的控制方法，包括正常工作模式和故障模式；其中，正常工作模式下，线路电流由所述通态支路进行输送；故障模式下，包括如下步骤：
步骤01.控制所述辅助断路器的功率半导体开关器件分断，线路电流切换至主断路器进行输送；
步骤02.分别控制所述第一高速机械开关和所述第二高速机械开关断开；
步骤03.控制所述主断路器的功率半导体开关器件分断，线路电流切换至所述第一非线性电阻，由所述第一非线性电阻将故障电流产生的电能以热能的方式消耗。
本发明所述一种直流分断装置的控制方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明设计的直流分断装置的控制方法，通过控制第一高速机械开关和所述第二高速机械开关断开，能够及时将辅助断路器脱离出整个直流分断装置，实现对辅助断路器的保护与维护；
（2）本发明设计的直流分断装置的控制方法中，通过同时控制第一高速机械开关和所述第二高速机械开关断开，使得两个高速机械开关平均承担分断电压，有效保证了高速机械开关断开的工作过程，提高了整个直流分断装置的工作效率。
附图说明
图1是本发明设计的直流分断装置的结构示意图。
其中，1. 主断路器，2. 第一非线性电阻，3. 第一高速机械开关，4. 第二高速机械开关，5. 第二非线性电阻，6. 辅助断路器。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计了一种直流分断装置，包括主断路器1、辅助断路器6、第一非线性电阻2和第一高速机械开关3，其中，主断路器1和辅助断路器6分别包括至少一个功率半导体开关器件，各个功率半导体开关器件相互串联，且主断路器1中功率半导体开关器件的数量大于辅助断路器6中功率半导体开关器件的数量，第一非线性电阻2与主断路器1相互并联，第一高速机械开关3与辅助断路器6相互串联；还包括第二高速机械开关4，第一高速机械开关3和第二高速机械开关4分别与辅助断路器6的两端相串联构成通态支路，通态支路与主断路器1相并联。
本发明设计的直流分断装置通过在辅助断路器6的两端串联第一高速机械开关3和第二高速机械开关4，能够有效为辅助断路器6的工作过程提供更加全面的保护，而且有利于辅助断路器6的隔离检修，提高了直流分断装置整体的使用性能与维护的便捷性。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括第二非线性电阻5，第二非线性电阻5与所述辅助断路器6相并联，且第二非线性电阻5的动作电压小于所述辅助断路器6所能承受的最大电压。
本发明设计的直流分断装置中，针对辅助断路器6，设计第二非线性电阻5，且第二非线性电阻5的动作电压小于所述辅助断路器6所能承受的最大电压，能够有效保证了辅助断路器6工作过程的安全性，防止辅助断路器6因过压而损坏，提高了使用寿命。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一非线性电阻2的动作电压大于所述第二非线性电阻5的动作电压。
作为本发明的一种优选技术方案：所述功率半导体开关器件为绝缘栅极双极型晶体管。
与此相应，本发明设计了一种直流分断装置的控制方法，包括正常工作模式和故障模式；其中，正常工作模式下，线路电流由所述通态支路进行输送；故障模式下，包括如下步骤：
步骤01.控制所述辅助断路器的功率半导体开关器件分断，线路电流切换至主断路器进行输送；
步骤02.分别控制所述第一高速机械开关和所述第二高速机械开关断开；
步骤03.控制所述主断路器的功率半导体开关器件分断，线路电流切换至所述第一非线性电阻，由所述第一非线性电阻将故障电流产生的电能以热能的方式消耗。
本发明设计的直流分断装置的控制方法，通过控制第一高速机械开关3和所述第二高速机械开关4断开，能够及时将辅助断路器6脱离出整个直流分断装置，实现对辅助断路器6的保护与维护。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤03中，分别同时控制所述第一高速机械开关3和所述第二高速机械开关4断开。
本发明设计的直流分断装置的控制方法中，通过同时控制第一高速机械开关3和所述第二高速机械开关4断开，使得两个高速机械开关平均承担分断电压，有效保证了高速机械开关断开的工作过程，提高了整个直流分断装置的工作效率。
本发明设计的直流分断装置及控制方法在实际应用过程当中，设计直流分断装置能够分断±200kV高压直流输电线路电流，电流分断能力为2kA。其中，主断路器1应至少能够承受400kV的分断电压，考虑一定裕量，按照分断600kV设计，选择两个4.5kV/1.6kA的绝缘栅极双极型晶体管并联作为一个功率半导体开关器件，考虑在关断时刻可能出现的电压不均，对器件的耐压设计要留有一定裕量，共需要200个功率半导体开关器件串联，构成一个IGBT阀组，总器件数量为400。
与主断路器1并联的第一非线性电阻2应能够将主断路器1的两端电压限制在600kV以下，考虑一定裕量，第一非线性电阻2选取动作电压为550kV的非线性电阻。
针对所述通态支路中的辅助断路器6的设计，选择两个4.5kV/1.6kA的绝缘栅极双极型晶体管并联作为一个功率半导体开关器件，共需要两个功率半导体开关器件，构成一个IGBT阀组串联连接，并与第二非线性电阻5并联连接，第二非线性电阻5的动作电压小于所述辅助断路器6所能承受的最大电压，考虑一定裕量，第二非线性电阻5选取动作电压为3.5kV的非线性电阻。
通态支路中的第一高速机械开关3和所述第二高速机械开关4共同分担600kV的分断电压，考虑一定裕量，每个高速机械开关应能够承受350kV的分断电压。
本发明设计的直流分断装置的控制方法在实际应用过程当中，包括正常工作模式和故障模式；其中，正常工作模式下，线路电流由所述通态支路进行输送；故障模式下，按照如下操作顺序执行：
步骤01.当产生直流故障电流时，控制所述辅助断路器6的功率半导体开关器件分断，辅助断路器6两端的压降升高，达到主断路器1的导通压降后，线路电流被切换至主断路器1进行输送；
步骤02.分别同时控制所述第一高速机械开关3和所述第二高速机械开关4断开，将辅助断路器6从整个直流分断装置中完全隔离出来，以防止分断主断路器1产生的高压降施加到辅助断路器上。
步骤03.控制所述主断路器1的功率半导体开关器件分断，主断路器1两端的压降继续升高，即第一非线性电阻2两端的电压继续升高，当达到第一非线性电阻2的动作电压时，第一非线性电阻2的电阻值随两端电压的升高而减小，线路电流流向第一非线性电阻2，由第一非线性电阻2对线路电流消耗，吸收能量。
在实际应用过程当中，若没有及时控制所述第一高速机械开关3和所述第二高速机械开关4断开时，辅助断路器6两端不断升高的电压，会损害辅助断路器6，此时，由于还包括第二非线性电阻5，第二非线性电阻5与所述辅助断路器6相并联，且第二非线性电阻5的动作电压小于所述辅助断路器6所能承受的最大电压，当辅助断路器6两端的电压不断升高，达到第二非线性电阻5的动作电压时，第二非线性电阻5开始工作，第二非线性电阻5的电阻随辅助断路器6两端的电压升高而减小，线路电流流向第二非线性电阻5，由第二非线性电阻5对线路电流消耗，进行隔离，从而保护了辅助断路器6，防止辅助断路器6因两端电压过高而损坏。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种直流分断装置，包括主断路器、辅助断路器、第一非线性电阻和第一高速机械开关，其中，主断路器和辅助断路器分别包括至少一个功率半导体开关器件，各个功率半导体开关器件相互串联，且主断路器中功率半导体开关器件的数量大于辅助断路器中功率半导体开关器件的数量，第一非线性电阻与主断路器相互并联，第一高速机械开关与辅助断路器相互串联；其特征在于：还包括第二高速机械开关，第一高速机械开关和第二高速机械开关分别与辅助断路器的两端相串联构成通态支路，通态支路与主断路器相并联。
2.根据权利要求1所述一种直流分断装置，其特征在于：还包括第二非线性电阻，第二非线性电阻与所述辅助断路器相并联，且第二非线性电阻的动作电压小于所述辅助断路器所能承受的最大电压。
3.根据权利要求2所述一种直流分断装置，其特征在于：所述第一非线性电阻的动作电压大于所述第二非线性电阻的动作电压。
4.根据权利要求1所述一种直流分断装置，其特征在于：所述功率半导体开关器件为绝缘栅极双极型晶体管。
5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述直流分断装置的控制方法，其特征在于，控制方法包括正常工作模式和故障模式；其中，正常工作模式下，线路电流由所述通态支路进行输送；故障模式下，包括如下步骤：
步骤01.控制所述辅助断路器的功率半导体开关器件分断，线路电流切换至主断路器进行输送；
步骤02. 分别控制所述第一高速机械开关和所述第二高速机械开关断开
步骤03.控制所述主断路器的功率半导体开关器件分断，线路电流切换至所述第一非线性电阻，由所述第一非线性电阻将故障电流产生的电能以热能的方式消耗。
6. 根据权利要求5所述一种直流分断装置的控制方法，其特征在于：所述步骤03中，分别同时控制所述第一高速机械开关和所述第二高速机械开关断开。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310370566.9A CN103441468B (zh) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | 一种直流分断装置及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310370566.9A CN103441468B (zh) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | 一种直流分断装置及控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103441468A true CN103441468A (zh) | 2013-12-11 |
| CN103441468B CN103441468B (zh) | 2016-03-02 |
Family
ID=49695150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310370566.9A Active CN103441468B (zh) | 2013-08-23 | 2013-08-23 | 一种直流分断装置及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103441468B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105262068A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-01-20 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种高压直流断路器及其控制方法 |
| CN105281303A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-01-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合式高压直流断路器及其实现方法 |
| CN105743114A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-06 | 全球能源互联网研究院 | 直流输电系统抵御受端故障的直流能量吸收装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5517378A (en) * | 1993-12-09 | 1996-05-14 | Asea Brown Boveri Ab | Direct-current breaker for high power for connection into a direct-current carrying high-voltage line |
| CN102687221A (zh) * | 2009-11-16 | 2012-09-19 | Abb技术有限公司 | 使输电线路或配电线路的电流断路的装置和方法以及限流布置 |
| US20130038975A1 (en) * | 2010-05-11 | 2013-02-14 | Abb Technology Ag | High voltage dc breaker apparatus |
| CN103001614A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-03-27 | 西安交通大学 | 一种具有选择性保护功能的混合式断路器 |
-
2013
- 2013-08-23 CN CN201310370566.9A patent/CN103441468B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5517378A (en) * | 1993-12-09 | 1996-05-14 | Asea Brown Boveri Ab | Direct-current breaker for high power for connection into a direct-current carrying high-voltage line |
| CN102687221A (zh) * | 2009-11-16 | 2012-09-19 | Abb技术有限公司 | 使输电线路或配电线路的电流断路的装置和方法以及限流布置 |
| US20130038975A1 (en) * | 2010-05-11 | 2013-02-14 | Abb Technology Ag | High voltage dc breaker apparatus |
| CN103001614A (zh) * | 2012-11-30 | 2013-03-27 | 西安交通大学 | 一种具有选择性保护功能的混合式断路器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105262068A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-01-20 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种高压直流断路器及其控制方法 |
| CN105281303A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-01-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合式高压直流断路器及其实现方法 |
| CN105281303B (zh) * | 2015-10-14 | 2018-05-22 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种混合式高压直流断路器及其实现方法 |
| CN105743114A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-06 | 全球能源互联网研究院 | 直流输电系统抵御受端故障的直流能量吸收装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103441468B (zh) | 2016-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3490091B1 (en) | Novel combined dc circuit breaker and application method therefor | |
| US10418803B2 (en) | Direct current switch-off device and control method thereof | |
| CN106207953B (zh) | 大功率混合式直流断路器 | |
| EP2953150B1 (en) | Apparatus for limiting current of circuit or breaking current, and control method thereof | |
| CN105870877B (zh) | 一种基于晶闸管的无源型混合直流断路器及其应用方法 | |
| CN102403886B (zh) | 模块化多电平换流器的直流线路瞬时短路故障的保护方法 | |
| US10395866B2 (en) | High voltage DC circuit breaker | |
| US9478974B2 (en) | DC voltage circuit breaker | |
| US10476255B2 (en) | DC circuit breaker | |
| EP2768102B1 (en) | Circuit interruption device | |
| CN103972855A (zh) | 一种使线路双向电流分断的装置及其控制方法 | |
| WO2015024509A1 (zh) | 一种高压大电流直流断路器及其控制方法 | |
| CN103971965B (zh) | 一种使线路电流分断的装置及其控制方法 | |
| CN107134762A (zh) | 一种基于超导限流的无弧直流断路器及开断方法 | |
| CN106711930A (zh) | 一种直流断路器及其控制方法 | |
| CN105680411A (zh) | 直流固态断路器及断路控制方法 | |
| CN103441468B (zh) | 一种直流分断装置及控制方法 | |
| CN205069346U (zh) | 一种新型变压器有载调压开关 | |
| CN110311353A (zh) | 一种限流式混合直流断路器及限流分断方法 | |
| CN103414172B (zh) | 一种柔性直流输电换流站及故障控制方法 | |
| CN111308300B (zh) | 一种直流断路器半导体器件在线监测装置及其控制方法 | |
| EP3342017B1 (en) | Dc switch yard and method to operate such a dc switch yard | |
| CN107346883A (zh) | 一种直流系统故障电流转移装置 | |
| CN203632343U (zh) | 一种发电机断路器 | |
| CN102332711A (zh) | 一种保护电路及使用该电路的开关装置、电源分配系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |