[发明专利]基于限流和振荡转移结合的直流断路器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器及其控制方法，所述直流断路器包括：并联连接的主电流回路、电流转移支路和能量吸收支路；所述主电流回路包括：串联的高速机械开关、一个或多个液态金属单元；所述电流转移支路包括：串联的电感、电容和晶闸管；所述能量吸收支路包括：避雷器；其中，在短路电流冲击下，液态金属单元通过磁致收缩效应起弧，液态金属单元串联使得电弧电压达到系统电源电压等级，实现故障电流限流。本发明具有快速开断短路故障的功能，开断能量小，能够提高系统的稳定性。

技术领域

本发明属于直流断路器技术领域，特别涉及一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器及其控制方法。

背景技术

随着城市建设不断推进，发展高供电密度、大容量、高可靠直流配电系统成为大中城市发展的迫切需求。某些特殊电力系统一般短路电流峰值较高，电流上升快，最高可达几十乃至上百千安。传统的直流断路器，由于其自身开断时间较长、限流能力有限等特点的限制，难以适应直流系统的高电压、大电流的发展需求。

相较于传统交流系统，直流系统短路故障具有：电流上升速率快、短路电流峰值高、没有自然过零点等特点，同时直流断路器还需要吸收储存在系统电感中的能量，直流开断难度大。目前广泛使用的混合式断路器大多通过注入和短路电流相反的电流来制造人工过零点，从而实现直流分段的目的；但当短路电流太大时，注入电流无法抵消系统的短路电流，导致开断时高速机械开关触头间燃弧难以熄灭，延长开断时间，对系统产生不利影响。

综上，亟需一种新的基于限流和振荡转移结合的直流断路器及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器及其控制方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的直流断路器具有快速开断短路故障的功能，且开断能量小，可提高系统的稳定性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种基于限流和振荡转移结合的直流断路器，包括：并联连接的主电流回路、电流转移支路和能量吸收支路；

所述主电流回路包括：串联的高速机械开关、一个或多个液态金属单元；

所述电流转移支路包括：串联的电感、电容和晶闸管；

所述能量吸收支路包括：避雷器；

其中，在短路电流冲击下，液态金属单元通过磁致收缩效应起弧，液态金属单元串联使得电弧电压达到系统电源电压等级，实现故障电流限流。

本发明的进一步改进在于，所述主电流回路还包括：二极管；串联的高速机械开关、一个或多个液态金属单元形成的支路与所述二极管反并联。

本发明的进一步改进在于，所述主电流回路还包括：反并联晶闸管；串联的高速机械开关、一个或多个液态金属单元形成的支路与所述反并联晶闸管并联。

本发明的进一步改进在于，所述电流转移支路的晶闸管为反并联晶闸管。

本发明的进一步改进在于，还包括：出线端A1、出线端A2；

所述主电流回路的高速机械开关的断口一端与出线端A1相连接，最后一个液态金属单元的出线端与出线端A2相连接；

所述电流转移支路中，电感L的一端与出线端A1相连接，另一端与电容C的第一端相连接，电容C的第二端与晶闸管的一端相连接，晶闸管的另一端与出线端A2相连接；其中，电容C预充电，极性为第一端负第二端正；

避雷器的两端分别与出线端A1、出线端A2相连接，当避雷器两端电压达到其导通电压时，避雷器导通；

其中，电容C的耐压值大于避雷器的导通电压。