[发明专利]一种基于串联电容器的机械开关式直流断路器及其故障处理策略

权利要求书

1.一种基于串联电容器的机械开关式直流断路器，其特征在于：包括隔离开关、通流支路、转移支路和断流支路，上述三条支路并联后一侧与隔离开关的一端相连，另一侧作为直流断路器的B端口与直流线路连接；隔离开关的另一端作为直流断路器的A端口与换流站出口处的平波电抗器相连。

2.根据权利要求1所述的机械开关式直流断路器，其特征在于：所述断流支路包括晶闸管阀组和主电容器，晶闸管阀组的一端与隔离开关的一端相连，晶闸管阀组的另一端与主电容器的一端相连，主电容器的另一端与直流线路连接。

3.根据权利要求1所述的机械开关式直流断路器，其特征在于：所述转移支路包括转移开关、电抗器、充电开关、辅助电源和辅助电容器；其中，转移开关的一端与隔离开关的一端相连，转移开关的另一端与电抗器的一端相连，电抗器的另一端与充电开关的一端以及辅助电容器的一端相连，充电开关的另一端与辅助电源的负极相连，辅助电源的正极与辅助电容器的另一端以及直流线路连接。

4.根据权利要求1所述的机械开关式直流断路器，其特征在于：所述通流支路由主体机械开关构成。

5.根据权利要求2所述的机械开关式直流断路器，其特征在于：所述晶闸管阀组由多个晶闸管串并联组成。

6.一种如权利要求1～5任一权利要求所述机械开关式直流断路器的故障处理策略，包括如下步骤：

(1)启动时首先闭合充电开关，利用辅助电源给辅助电容器充电，待辅助电容器充满电后将充电开关断开；

(2)正常运行时，使转移开关处于开断状态，晶闸管阀处于开断状态，隔离开关和主体机械开关处于闭合状态，直流电流仅从通流支路中流过；

(3)当检测到直流线路发生接地故障后，向主体机械开关发出开断信号，向转移开关发出闭合信号，向晶闸管阀组发出导通信号；

(4)转移开关闭合后，辅助电容器与电抗器构成二阶振荡回路并开始放电，其放电电流从转移支路进入通流支路，方向与故障电流相反，放电电流与故障电流叠加后，流过主体机械开关的电流出现过零点，使得主体机械开关完全断开，故障电流被转移至转移支路和断流支路上；

(5)故障电流转移后，向转移开关发出开断信号，转移开关在转移支路电流过零后断开，使得故障电流完全被转移至断流支路上；

(6)故障电流持续对主电容器充电，主电容器提供的反向电压使得故障电流逐渐减小至零，且由于晶闸管阀组的单向流通能力使得故障电流不再反向，最终断开隔离开关实现故障的物理隔离。