CN116505495A - 基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法 - Google Patents

基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116505495A
CN116505495A CN202310479405.7A CN202310479405A CN116505495A CN 116505495 A CN116505495 A CN 116505495A CN 202310479405 A CN202310479405 A CN 202310479405A CN 116505495 A CN116505495 A CN 116505495A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
diode
branch
thyristor valve
valve group
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.)
Pending
Application number
CN202310479405.7A
Other languages
English (en)
Inventor
范兴明
李涛
封浩
王文杰
许洪华
张鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN202310479405.7A priority Critical patent/CN116505495A/zh
Publication of CN116505495A publication Critical patent/CN116505495A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/06—Details with automatic reconnection
    • H02H3/066—Reconnection being a consequence of eliminating the fault which caused disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，包括主支路、电容自然充电支路、转移支路、换流支路、能量吸收支路、二极管全桥，除主支路外，其它各支路内嵌在二极管全桥结构之中，以满足直流系统对于断路器能够双向开断故障的需求。本发明还公开该基于电容自然充电换向的混合式直流断路器的工作方法。本发明改进了电容的预充电方式，使电容充电更加简便，且电容电压能够维持在系统电压，保证了断路器的开断能力；在故障隔离之后，电容能够快速的再次充电，使断路器具备快速二次开断故障的能力；此外，以大容量晶闸管代替传统结构中价格昂贵的IGBT，使断路器具备一定的经济优势。

Description

基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法
技术领域
本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法。
背景技术
目前，中高压领域直流输配电系统在电力传输和分配、分布式能源接入、区域电网非同步互联等方面具有明显优势，尤其是柔性直流输配电系统成为构建能源互联网的关键技术。近年来，柔性直流输配电系统已发展到直流电网的初级阶段，即多端柔性直流输配电系统。不同于交流系统，但直流系统是一个“弱阻尼、低惯性”系统，一旦直流侧发生故障，故障电流迅速上升。可在几ms内达到标称电流的几十倍。严重危及电网及其设备的安全。因此，直流故障应及时切除。
采用直流断路器切除直流侧故障被普遍认为是最优选的方案，但多数采用价格昂贵的大容量绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为主断开关，导致直流断路器的造价昂贵。以具有经济吸引力的大容量晶闸管作为主断开关，往往需要和预充电电容搭配以实现晶闸管的强迫过零关断，完成对故障的隔离。
中国专利CN115360678A公开了一种具备自适应重合闸能力的混合式直流断路器及故障清除判别方法，该断路器由三条支路和三个器件组成，三条支路分别为通流支路、转移支路和充放电支路，三个器件分别为金属性氧化物避雷器、预充电电容C和限流电抗器Ldc。该专利在故障隔离期间投入预充电电容，降低了避雷器的动作电压，从而减少避雷器两端并联的IGBT数量。此外，通过合理确定各个支路的通断顺序，保留并控制预充电电容中的能量，在不重新连接换流站与故障点的情况下实现了自适应重合闸。
中国专利CN108539717B本发明公开了一种低损耗强制换流型混合式高压直流断路器及工作方法，该断路器包括额定通流支路、电流转移支路、电容缓冲支路、能量吸收支路及进线端A1和出线端A2；额定通流支路由两个快速机械开关组成；电流转移支路由二极管、全控型大功率电力电子开关及限流电抗器构成；电容缓冲支路由电容器构成；能量吸收支路由避雷器构成；与以往的混合式高压直流断路器相比，该专利具有额定通流条件下损耗小且成本低的特点，可为直流线路发生短路故障时开断故障电流提供可靠、有效的方法。
目前电容预充电常见的方法是增加供能电源为电容预充一定电压，这增加了直流断路器的成本和体积。且电容在开断过程中极性已发生改变，恢复初始状态需要一定的时间，使得大多数以晶闸管为主断开关的混合式直流断路器不具备快速二次开断能力。
发明内容
本发明提供一种电容预充电方式更加简单的晶闸管型混合式直流断路器，以晶闸管代替IGBT，无需额外的充电装置为电容预充电，可以降低直流断路器的成本；在完成对故障隔离后，无论故障是否清除，电容都可以进行再次充电，因而具备二次分断能力；利用此特性，可采取一种试探性合闸策略，避免盲目合闸延长二次开断的时间。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，包括主支路、电容自然充电支路、转移支路、换流支路、能量吸收支路、二极管全桥，除主支路外，其他支路均内嵌在二极管全桥中；
所述主支路包括快速机械开关和负载换流开关，所述快速机械开关和负载换流开关串联；
所述电容自然充电支路包括第一电阻、第一二极管、预充电电容、第二电阻、第二二极管，所述第一电阻、第一二极管、预充电电容、第二电阻、第二二极管依次串联，所述第二二极管末端接地；
所述转移支路包括第一晶闸管阀组、反向二极管，所述反向二极管反向并联在第一晶闸管阀组两端；
所述换流支路主要包括第二晶闸管阀组、第三晶闸管阀组、换流电感，所述第二晶闸管阀组、预充电电容、第三晶闸管阀组、换流电感依次串联；
所述能量吸收支路包括避雷器，所述避雷器并联在预充电电容两端。
优选地，所述负载换流开关由IGBT反向串联组成。
优选地，所述电容自然充电支路无可控开关，与系统电源构成闭环系统，并具备二次快速开断的能力。
优选地，所述二极管全桥包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管；所述第三二极管、第五二极管尾尾相连，所述第四二极管、第六二极管头头相连；所述二极管全桥的头尾接点分别并联在主支路两端。
优选地，所述主支路一端为进线端，另一端为出线端，所述进线端连接有第一限流电抗器，出线端连接有第二限流电抗器。
优选地，所述第一限流电抗器包括限流电感、第一泄能支路，所述第一泄能支路并联在第一限流电抗器两端；所述第二限流电抗器包括限流电感、第二泄能支路，所述第一泄能支路并联在第二限流电抗器两端。
优选地，所述第一泄能支路包括第一泄能电阻第七二极管，所述第一泄能电阻、第七二极管串联；所述第二泄能支路包括第二泄能电阻、第八二极管，所述第二泄能电阻、第八二极管串联。
优选地，所述避雷器为金属氧化物避雷器。
优选地，所述避雷器以及限流电感两端并联的泄能支路共同承担泄能任务。
本发明还提供一种基于电容自然充电换向的混合式直流断路器的工作方法，如下：
S1：预充电：有两种模式可供选择，第一种模式为主支路等待电容电压经直流系统充电至系统电压后再合闸为负载供电；第二种模式为电容预充电的同时主支路合闸，电容预充电与负载供电同步进行；
S2：故障分断：检测系统检测到故障并发送跳闸命令，断路器开始动作，首先闭锁主支路的负载换流开关的同时触发转移支路的第一晶闸管阀组，快速机械开关经延时后分闸，待快速机械开关分闸至足够的绝缘开距后，触发第二晶闸管阀组、第三晶闸管阀组，换流支路接入电路后产生大于此阶段故障电流的振荡电流强迫第一晶闸管阀组关断，第一晶闸管阀组关断后经其两端反并联的反向二极管续流一段时间后截止；电流完全转移至换流支路为电容反向充电；当电容反向充电至避雷器的动作电压后，电流转移至避雷器，泄放开断过程中的剩余能量，使电流逐渐衰减；当避雷器中电流为0时，第二晶闸管阀组、第三晶闸管阀组关断，开断过程结束；
S3：再充电：当故障电流由避雷器吸收后，由于电容和直流线路存在电压差，因此电容自然的进入再充电阶段；电容电压的极性与预充电压相反，由于电容自然充电支路无可控开关阻隔系统电源，电容电压最终会被充电至系统电压，此过程无论故障是否清除都可以进行；
S4：试探性重合闸：等待故障线路去游离后，由于电容电压已恢复初始状态，具备了二次开断的能力；因此可以在主支路合闸前先导通转移支路的第一晶闸管阀组，检测电流是否恢复正常，即是否存在过电流；若存在表明故障依然存在则判定为永久故障，执行再分断操作，由于主支路未合闸，大大缩短了二次开断的时间；反之，若不存在过电流表明检测电流已恢复正常水平，故障已经清除，则判定为瞬时性故障，可以执行重合闸操作，恢复正常供电。
本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：
1.本发明利用晶闸管的强迫过零方法实现电路状态的切换，能够双向开断故障电流，原理简单且无需复杂的控制。
2.本发明以大容量晶闸管代替了传统结构中的IGBT，在保证开断性能的基础上经济性得到一定的提高。同时，晶闸管串并联技术相对成熟，降低了均压、均流设计的难度。
3.本发明电容预充电方式简单，系统电源与电容电压存在差值即可自动充电，保证了断路器的开断能力，无论故障是否清除，电容都能够恢复初始状态具备快速二次快速开断能力。
附图说明
图1为本发明一种基于电容自然充电换向混合式直流断路器示意图；
图2为本发明电容预充电或再充电阶段电流路径图；
图3为本发明正常通流阶段电流路径图；
图4为本发明故障检测阶段电流路径图；
图5为本发明电流转移阶段电流路径图；
图6为本发明二极管续流电流路径图；
图7为本发明电容反向充电电流路径图；
图8为本发明能量吸收阶段电流路径图；
图9为本发明电容再充电阶段电流路径图；
图10本发明开断过程流程图；
图11是本发明试探性合闸策略流程图。
图中编号及名称如下：
UFD-快速机械开关；LCS-负载换流开关；C-预充电电容；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第一泄能电阻；R4-第二泄能电阻；D-反向二极管；D1-第一二极管；D2-第二二极管；D3-第三二极管；D4-第四二极管；D5-第五二极管；D6-第六二极管；D7-第七二极管；D8-第八二极管；T1-第一晶闸管阀组；T2-第二晶闸管阀组；T3-第三晶闸管阀组；MOA-避雷器；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1
一种基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，包括主支路、电容自然充电支路、转移支路、换流支路、能量吸收支路、二极管全桥，除主支路外，其他支路均内嵌在二极管全桥中；
所述主支路包括快速机械开关UFD和由IGBT反向串联组成负载换流开关LCS，所述快速机械开关UFD和负载换流开关LCS串联；主支路一端为进线端，另一端为出线端，所述进线端连接有第一限流电抗器，出线端连接有第二限流电抗器；所述第一限流电抗器包括限流电感LS1、第一泄能支路，所述第一泄能支路并联在第一限流电抗器LS1两端；所述第二限流电抗器包括限流电感LS2、第二泄能支路，所述第一泄能支路并联在第二限流电抗器LS2两端；所述第一泄能支路包括第一泄能电阻R3、第七二极管D7，所述第一泄能电阻R3、第七二极管D7串联；所述第二泄能支路包括第二泄能电阻R4、第八二极管D8，所述第二泄能电阻R4、第八二极管D8串联；
所述电容自然充电支路包括第一电阻R1、第一二极管D1、预充电电容C、第二电阻R2、第二二极管D2，所述第一电阻R1、第一二极管D1、预充电电容C、第二电阻R2、第二二极管D2依次串联，所述第二二极管D2末端接地；所述电容自然充电支路无可控开关，与系统电源构成闭环系统，使电容电压能够保持至系统电压，并具备二次快速开断的能力；
所述转移支路包括第一晶闸管阀组T1、反向二极管D，所述反向二极管D反向并联在第一晶闸管阀组T1两端；
所述换流支路主要包括第二晶闸管阀组T2、第三晶闸管阀组T3、换流电感Lh，所述第二晶闸管阀组T2、预充电电容C、第三晶闸管阀组T3、换流电感Lh依次串联；
所述能量吸收支路包括金属氧化物避雷器MOA，所述避雷器MOA并联在预充电电容C两端；所述避雷器MOA以及限流电感两端并联的泄能支路共同承担泄能任务；
所述二极管全桥包括第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6；所述第三二极管D3、第五二极管D5尾尾相连，所述第四二极管D4、第六二极管D6头头相连；所述二极管全桥的头尾接点分别并联在主支路两端。
所述的混合式直流断路器工作方法如下：
S1：预充电：有两种模式可供选择，第一种模式为主支路等待电容电压经直流系统充电至系统电压后再合闸为负载供电；第二种模式为电容预充电的同时主支路合闸，电容预充电与负载供电同步进行；
S2：故障分断：检测系统检测到故障并发送跳闸命令，断路器开始动作，首先闭锁主支路的负载换流开关LCS的同时触发转移支路的第一晶闸管阀组T1，快速机械开关UFD经延时后分闸，待快速机械开关UFD分闸至足够的绝缘开距后，触发第二晶闸管阀组T2、第三晶闸管阀组T3，换流支路接入电路后产生大于此阶段故障电流的振荡电流强迫第一晶闸管阀组T1关断，第一晶闸管阀组T1关断后经其两端反并联的反向二极管D续流一段时间后截止；电流完全转移至换流支路为电容反向充电；当电容反向充电至避雷器MOA的动作电压后，电流转移至避雷器MOA，泄放开断过程中的剩余能量，使电流逐渐衰减；当避雷器MOA中电流为0时，第二晶闸管阀组T2、第三晶闸管阀组T3关断，开断过程结束；
S3：再充电：当故障电流由避雷器MOA吸收后，由于电容和直流线路存在电压差，因此电容自然的进入再充电阶段；电容电压的极性与预充电压相反，由于电容自然充电支路无可控开关阻隔系统电源，电容电压最终会被充电至系统电压，此过程无论故障是否清除都可以进行；
S4：试探性重合闸：等待故障线路去游离后，由于电容电压已恢复初始状态，具备了二次开断的能力；因此可以在主支路合闸前先导通转移支路的第一晶闸管阀组，检测电流是否恢复正常，即是否存在过电流；若存在表明故障依然存在则判定为永久故障，执行再分断操作，由于主支路未合闸，大大缩短了二次开断的时间；反之，若不存在过电流表明检测电流已恢复正常水平，故障已经清除，则判定为瞬时性故障，可以执行重合闸操作，恢复正常供电。
如图1所示，本发明一种基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，为实现双向开断故障，负载换流开关LCS采用反向串联、其他支路内嵌在二极管全桥中以实现双向复用。
本发明工作过程中各阶段主要的电流路径如图2～9所示，其中：
图2为电容预充电时的电流回路，为避免充电回路的振荡，采用过阻尼，电容电压最终趋近于系统电压，回路电流最终衰减为0。
图3图为正常通流阶段时的电流回路，此阶段主支路快速机械开关UFD以及负载换流开关LCS处于导通状态，以较低的损耗向负荷侧输送功率。
图4为故障检测阶段时的电流回路，假设断路器右侧发生接地故障，由于检测系统检测判定故障需一定时间；因此，此阶段电流依然流过主支路。
图5为电流转移阶段时的电流回路，断路器收到动作命令，闭锁负载换流开关LCS的同时导通第一晶闸管T1，快速机械开关UFD开始分闸；此阶段需持续至快速机械开关UFD分闸到足够的绝缘开距。
图6为二极管续流阶段时的电流回路，当上一阶段完成时导通第二晶闸管阀组T2、第三晶闸管阀组T3，换流支路中产生高频振荡电流强迫第一晶闸管阀组T1关断；第一晶闸管阀组T1关断后，由反向二极管D续流一段时间，此阶段持续至二极管反向截止；此时电容电压极性与初始状态相反。
图7为电容反向充电阶段的电流回路，故障电流持续为电容反向充电，直至达到避雷器MOA的动作电压后，电流再次转移。
图8为能量吸收阶段电流回路，避雷器MOA投入分断故障，故障电流逐渐降低，当避雷器MOA中电流为零时，第二晶闸管阀组T2、第三晶闸管阀组T3关断；此时认为故障开断过程结束，进入再充电阶段。
图9为电容再充电阶段时电流回路，与图2不同的是，此阶段电容电压初始极性与预充电反向相反，但最终电容电压逐渐恢复与初始状态相同。
图10为本发明开断过程流程图，由于采用晶闸管代替IGBT，只用控制其导通，关断时间由电路拓扑和参数决定，控制步骤简单清晰。
图11为本发明重合闸策略流程图，为避免主支路盲目合闸，本发明采用一种试探性重合闸策略，即先导通转移支路第一晶闸管阀组T1，此时电流路径与图5相同，通过检测是否存在过电流判断故障是否清除，若故障依然存在，则执行二次开断过程，待分断结束后进行后续的检修工作；若故障清除，则主支路合闸，恢复供电。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (9)

1.一种基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：包括主支路、电容自然充电支路、转移支路、换流支路、能量吸收支路、二极管全桥，除主支路外，其他支路均内嵌在二极管全桥中；
所述主支路包括快速机械开关(UFD)和负载换流开关(LCS)，所述快速机械开关(UFD)和负载换流开关(LCS)串联；
所述电容自然充电支路包括第一电阻(R1)、第一二极管(D1)、预充电电容(C)、第二电阻(R2)、第二二极管(D2)，所述第一电阻(R1)、第一二极管(D1)、预充电电容(C)、第二电阻(R2)、第二二极管(D2)依次串联，所述第二二极管(D2)末端接地；
所述转移支路包括第一晶闸管阀组(T1)、反向二极管(D)，所述反向二极管(D)反向并联在第一晶闸管阀组(T1)两端；
所述换流支路主要包括第二晶闸管阀组(T2)、第三晶闸管阀组(T3)、换流电感(Lh)，所述第二晶闸管阀组(T2)、预充电电容(C)、第三晶闸管阀组(T3)、换流电感(Lh)依次串联；
所述能量吸收支路包括避雷器(MOA)，所述避雷器(MOA)并联在预充电电容(C)两端。
2.根据权利要求1所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：所述负载换流开关(LCS)由IGBT反向串联组成。
3.根据权利要求1所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：所述电容自然充电支路无可控开关，与系统电源构成闭环系统，并具备二次快速开断的能力。
4.根据权利要求1所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：所述二极管全桥包括第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第六二极管(D6)；所述第三二极管(D3)、第五二极管(D5)尾尾相连，所述第四二极管(D4)、第六二极管(D6)头头相连；所述二极管全桥的头尾接点分别并联在主支路两端。
5.根据权利要求1所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：所述主支路一端为进线端，另一端为出线端，所述进线端连接有第一限流电抗器，出线端连接有第二限流电抗器。
6.根据权利要求5所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：所述第一限流电抗器包括限流电感(LS1)、第一泄能支路，所述第一泄能支路并联在第一限流电抗器(LS1)两端；所述第二限流电抗器包括限流电感(LS2)、第二泄能支路，所述第一泄能支路并联在第二限流电抗器(LS2)两端。
7.根据权利要求6所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：所述第一泄能支路包括第一泄能电阻(R3)、第七二极管(D7)，所述第一泄能电阻(R3)、第七二极管(D7)串联；所述第二泄能支路包括第二泄能电阻(R4)、第八二极管(D8)，所述第二泄能电阻(R4)、第八二极管(D8)串联。
8.根据权利要求1所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器，其特征在于：所述避雷器(MOA)为金属氧化物避雷器。
9.一种根据权利要求1～8任一项所述的基于电容自然充电换向的混合式直流断路器的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：预充电：利用直流线路与电容电压的电压差值维持或补充电容电压，无论故障是否清除，电容的二次充电过程都可以照常进行；
S2：故障分断：检测系统检测到故障并发送跳闸命令，断路器开始动作，闭锁负载换流开关(LCS)的同时导通第一晶闸管阀组(T1)，快速机械开关(UFD)分闸至足够开距后导通第二晶闸管阀组(T2)、第三晶闸管阀组(T3)，预充电电容(C)与换流电感(Lh)产生高频振荡电流强迫第一晶闸管阀组(T1)关断，第一晶闸管阀组(T1)关断后反向二极管(D)续流一段时间，电容开始反向充电，直至达到避雷器(MOA)动作电压后，电流转移至避雷器(MOA)支路并逐渐衰减，当避雷器(MOA)中电流为0时，第二晶闸管阀组(T2)、第三晶闸管阀组(T3)关断，开断过程结束；由于电容和直流线路存在电压差，因此电容自然的进入再充电阶段；
S3：试探性重合闸：等待故障线路去游离后，先导通第一晶闸管阀组(T1)并检测是否存在过电流，若存在表明故障依然存在，则执行二次分断操作；若不存在过电流表明故障已经清除，执行重合闸操作。
CN202310479405.7A 2023-04-28 2023-04-28 基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法 Pending CN116505495A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310479405.7A CN116505495A (zh) 2023-04-28 2023-04-28 基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310479405.7A CN116505495A (zh) 2023-04-28 2023-04-28 基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116505495A true CN116505495A (zh) 2023-07-28

Family

ID=87321263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310479405.7A Pending CN116505495A (zh) 2023-04-28 2023-04-28 基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116505495A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117013510A (zh) * 2023-09-27 2023-11-07 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种可控消能用超导限流混合式直流断路器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117013510A (zh) * 2023-09-27 2023-11-07 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 一种可控消能用超导限流混合式直流断路器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109193580B (zh) 一种限流式快速重合闸直流断路器拓扑结构及控制方法
CN107834505B (zh) 限流式自充电型人工过零高压直流断路器及其开断方法
CN111478279B (zh) 一种基于电容换流的混合式直流断路器
CN111478280A (zh) 一种基于电容换流的固态式直流断路器
CN213601786U (zh) 基于电容换流的双向混合式直流断路器及直流输电系统
CN106876189A (zh) 一种电磁斥力操作机构储能和触发回路及控制方法
CN113394760B (zh) 一种基于电容换流的预限流型高压直流故障限流器及方法
CN212137265U (zh) 一种基于电容换流的混合式直流断路器
CN106711930A (zh) 一种直流断路器及其控制方法
CN116505495A (zh) 基于电容自然充电换向的混合式直流断路器及其工作方法
CN111696803A (zh) 基于电容换流的双向混合式直流断路器及直流输电系统
CN112242694B (zh) 一种多端有源谐振式直流断路器及其控制方法
CN106300237A (zh) 一种磁脉冲转移式无弧直流断路器
CN113644636A (zh) 基于电容换相的多端混合式高压直流断路器
CN116581721A (zh) 一种晶闸管型直流断路器及故障清除方法
CN116706854A (zh) 一种具有双向分断限制短路电流的断路器
CN115549028B (zh) 一种基于双耦合电感的串联型混合断路器
CN113437731B (zh) 一种基于高速机械开关的限流型混合直流断路器
CN212137266U (zh) 一种基于电容换流的固态式直流断路器
CN115360678A (zh) 具备自适应重合闸能力的混合式直流断路器及故障清除判别方法
CN113824083B (zh) 一种具备自适应重合闸的混合式直流断路器
CN116316465A (zh) 适用于直流互联的限流型断路器及其故障清除方法
CN112968433A (zh) 一种适用于直流电网的具备自适应重合闸能力的电容箝位型直流断路器拓扑
Xu et al. A Series-Type Hybrid Circuit Breaker with Flying Capacitor Multilevel Voltage Injector for Ultrafast DC Fault Protection
CN218771284U (zh) 一种基于耦合电感的限流型混合式直流断路器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination