一種低壓直流斷路器及試驗(yàn)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種直流斷路器及試驗(yàn)方法，由四條并聯(lián)支路兩端串聯(lián)兩個(gè)限流電抗器組成，這四條并聯(lián)支路第一支路為主支路，由機(jī)械開關(guān)組成；第二支路為轉(zhuǎn)移支路，由固態(tài)開關(guān)組成，該固態(tài)開關(guān)由若干個(gè)IGBT模塊串聯(lián)組成，每個(gè)IGBT模塊由兩個(gè)IGBT反向串聯(lián)，并在每個(gè)IGBT上反向并聯(lián)二極管；第三支路是由電阻和電容串聯(lián)組成的緩沖回路；第四支路為由氧化鋅避雷器構(gòu)成的能量吸收回路,本發(fā)明專利技術(shù)能實(shí)現(xiàn)雙向快速關(guān)斷，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，實(shí)用性強(qiáng)。

Low voltage DC circuit breaker and test method

The invention discloses a DC circuit breaker and test method, flow reactor series two limit by four parallel branches at both ends, the four parallel branches of the first branch main branch, which is composed of a mechanical switch; the second branch transfer branch, consists of a solid-state switch, the solid-state switch is composed of a plurality of IGBT modules connected in series. Each IGBT module consists of two series IGBT reverse, and reverse parallel diode in each IGBT; third branch is composed of a resistor and a capacitor in series buffer circuit composed of fourth branches; by Zinc Oxide arrester of energy absorption circuit, the invention can realize bidirectional fast shutdown, and has the advantages of simple structure, convenient manufacture, strong practicability.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種低壓直流斷路器及試驗(yàn)方法
本專利技術(shù)涉及一種直流斷路器及試驗(yàn)方法，尤其是一種低壓直流斷路器及試驗(yàn)方法，屬于電力

技術(shù)介紹
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，由于化石能源枯竭和開采難度增大，同時(shí)造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。近年來，太陽(yáng)能發(fā)電，燃料電池，風(fēng)力發(fā)電等新能源得到大規(guī)模推廣應(yīng)用，于此同時(shí)，出現(xiàn)了電動(dòng)汽車、變頻設(shè)備、LED照明燈、信息設(shè)備等大量直流負(fù)荷。而直流微網(wǎng)，作為分布式電源與直流負(fù)荷更高效率的接入形式，具有線路損耗低、傳輸容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、電能質(zhì)量高、以及不存在系統(tǒng)同步運(yùn)行穩(wěn)定性問題等優(yōu)點(diǎn)，成為目前電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。而直流斷路器是直流微網(wǎng)系統(tǒng)的重要設(shè)備，起著故障跳閘和保護(hù)系統(tǒng)中電力設(shè)備的關(guān)鍵作用，目前缺乏實(shí)用的直流斷路器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是：針對(duì)目前發(fā)展直流微網(wǎng)的電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，提供一種直流斷路器方案，該直流斷路器包括限流電路和與之串聯(lián)的四條并聯(lián)支路。限流電路由限流電感構(gòu)成；四條并聯(lián)支路中第一支路為機(jī)械開關(guān)，該機(jī)械開關(guān)用來導(dǎo)通正常負(fù)載電流；第二支路為固態(tài)開關(guān)，用來關(guān)斷雙向故障電流；第三支路為緩沖回路，由電阻、電容串聯(lián)構(gòu)成；第四支路為吸收回路，由氧化鋅避雷器構(gòu)成，用來吸收開斷時(shí)線路電感能量，降低固態(tài)開關(guān)電壓上升率和保護(hù)固態(tài)開關(guān)器件不受過壓威脅。該直流斷路器能實(shí)現(xiàn)雙向快速關(guān)斷。本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種低壓直流斷路器，包括第一限流電抗器、第二限流電抗器和電氣支路，所述的第一限流電抗器、電氣支路和第二限流電抗器依次組成串聯(lián)線路。所述的電氣支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路為并聯(lián)。所述的第一支路由機(jī)械開關(guān)組成。所述的第二支路由至少一個(gè)IGBT模塊串聯(lián)組成；每個(gè)IGBT模塊由兩個(gè)IGBT反向串聯(lián)，并在每個(gè)IGBT上反向并聯(lián)二極管。所述的第三支路由電阻和電容串聯(lián)組成。所述的第四支路為氧化鋅避雷器構(gòu)成的能量吸收回路。試驗(yàn)方法，包括以下步驟：第一步、合閘操作：先觸發(fā)固態(tài)開關(guān)T使其導(dǎo)通，緊接著閉合機(jī)械開關(guān)K,使其在零電壓下導(dǎo)通,確認(rèn)機(jī)械開關(guān)導(dǎo)通后關(guān)斷固態(tài)開關(guān)使其退出運(yùn)行；第二步、分閘操作：包括正常分閘與短路分閘，在收到分閘命令或是檢測(cè)到短路電流超過動(dòng)作設(shè)定值時(shí)，立即發(fā)出分?jǐn)鄼C(jī)械開關(guān)與觸通固態(tài)開關(guān)信號(hào)，此后機(jī)械開關(guān)經(jīng)一段時(shí)間延時(shí)后開始分閘起弧，待電流被迫轉(zhuǎn)移至固態(tài)開關(guān)中后，向固態(tài)開關(guān)發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，將其快速關(guān)斷。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)中IGBT模塊由兩個(gè)電力電子元件IGBT反向串聯(lián)，并在每個(gè)IGBT上反向并聯(lián)二極管，能實(shí)現(xiàn)電流雙向快速關(guān)斷。電力電子開關(guān)與機(jī)械開關(guān)并聯(lián)一起，正常的時(shí)候由機(jī)械開關(guān)流過負(fù)荷電流，在開關(guān)需要開通或關(guān)斷的時(shí)候，利用IGBT在機(jī)械開關(guān)斷開和閉合過程中分流、鉗壓作用，實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)迅速斷開和閉合，可實(shí)現(xiàn)雙向快速關(guān)斷，且損耗低。緩沖吸收回路用于緩沖吸收開斷時(shí)線路電感能量、降低固態(tài)開關(guān)電壓上升率和保護(hù)固態(tài)開關(guān)器件不受過壓威脅。限流電抗的功能是降低直流短路電流上升率，從而降低對(duì)機(jī)械開關(guān)速動(dòng)性的要求。本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，實(shí)用性強(qiáng)。附圖說明附圖1為本專利技術(shù)運(yùn)用在直流微網(wǎng)中的示意圖；附圖2為本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)識(shí)為：1、第一限流電抗器，2、第二限流電抗器，3、機(jī)械開關(guān)，4、二極管，5、IGBT，6、IGBT模塊，7、電容，8、電阻，氧化鋅避雷器。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對(duì)本專利技術(shù)的任何限制。本專利技術(shù)的實(shí)施例：一種低壓直流斷路器，如附圖1所示，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、蓄電池、交、直流負(fù)荷等經(jīng)過換流器變?yōu)榈蛪旱燃?jí)的直流電壓，通過直流斷路器連接到低壓直流母線上，某些直流負(fù)荷可以直接連接到低壓直流母線上。低壓直流母線電壓經(jīng)過直流變壓器升壓，通過直流斷路器連接到中壓直流母線上。同時(shí)，燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、中壓交、直流負(fù)荷等經(jīng)過換流器變?yōu)橹袎旱燃?jí)的直流電壓，通過直流斷路器連接到中壓直流母線上。中壓直流母線再經(jīng)過DC/AC換流器，通過交流斷路器連接到交流系統(tǒng)。其中所述的直流斷路器結(jié)構(gòu)如附圖2所示，第一限流電抗器1、第二限流電抗器2為限流電抗器，電抗器在直流系統(tǒng)中并不體現(xiàn)其電抗特性，因此電抗的接入對(duì)直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行無影響，而故障時(shí)可起到明顯的限流作用，可降低直流短路電流上升率，從而降低對(duì)機(jī)械開關(guān)速動(dòng)性的要求，第一限流電抗器1、第二限流電抗器2位于固態(tài)開關(guān)的兩端可限制雙向故障電流。與兩個(gè)限流電抗器串聯(lián)的是四條并聯(lián)支路，第一支路為主支路，由機(jī)械開關(guān)K組成，用來導(dǎo)通正常負(fù)載電流；第二支路為轉(zhuǎn)移支路，由固態(tài)開關(guān)T組成，該固態(tài)開關(guān)由若干個(gè)IGBT模塊串聯(lián)組成，IGBT模塊個(gè)數(shù)根據(jù)所使用直流電壓等級(jí)確定，每個(gè)IGBT模塊由兩個(gè)IGBT反向串聯(lián)，并在每個(gè)IGBT上反向并聯(lián)二極管，該支路用來開通正常運(yùn)行電流和關(guān)斷雙向故障電流；第三支路是由電阻和電容串聯(lián)組成的緩沖回路，用來緩沖開斷時(shí)線路電感能量，降低固態(tài)開關(guān)電壓上升率；第四支路為由氧化鋅避雷器構(gòu)成的能量吸收回路，用來吸收開斷時(shí)線路電感能量，保護(hù)固態(tài)開關(guān)器件不受過電壓威脅。按照本專利技術(shù)的技術(shù)方案，將所需的設(shè)備及元器件進(jìn)行連接，即可進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)按照下述方法進(jìn)行：合閘操作：先觸發(fā)固態(tài)開關(guān)T使其導(dǎo)通，緊接著閉合機(jī)械開關(guān)K,使其在零電壓下導(dǎo)通,確認(rèn)機(jī)械開關(guān)導(dǎo)通后關(guān)斷固態(tài)開關(guān)使其退出運(yùn)行。固態(tài)開關(guān)T閉合后在限流電感的作用下，直流電流逐漸從零上升到穩(wěn)態(tài)值，亦即限流電感在合閘初期階段具有抑制直流電流上升率的作用，相當(dāng)于對(duì)合閘過程起到了緩沖作用。合閘過程結(jié)束后，直流電源經(jīng)機(jī)械開關(guān)向負(fù)載供電，限流電感只對(duì)直流紋波具有平抑作用，因此裝置通態(tài)壓降與損耗均很小。分閘操作：包括正常分閘與短路分閘，兩者操作過程基本相同，區(qū)別只是前者分?jǐn)嗾９ぷ麟娏鳎笳叻謹(jǐn)喽搪冯娏鳎蘖麟娍咕鸬揭种瞥跗诙搪冯娏魃仙实淖饔谩Ｔ谑盏椒珠l命令或是檢測(cè)到短路電流超過動(dòng)作設(shè)定值時(shí)，立即發(fā)出分?jǐn)鄼C(jī)械開關(guān)與觸通固態(tài)開關(guān)信號(hào)，此后機(jī)械開關(guān)經(jīng)一段時(shí)間延時(shí)后開始分閘起弧，觸頭間的電弧電壓逐漸升高，觸頭間的電阻逐漸增大，電流被迫轉(zhuǎn)移至固態(tài)開關(guān)T當(dāng)中，由于導(dǎo)通的固態(tài)開關(guān)壓降很小，此階段稱為“零電壓”階段，即為“零電壓”換流，同時(shí)將電弧電壓鉗位在固態(tài)開關(guān)通態(tài)壓降上，此后機(jī)械開關(guān)在低電壓小電流情況下順利分?jǐn)唷ｋS后向固態(tài)開關(guān)T發(fā)出關(guān)斷信號(hào)，其所有IGBT閥組均快速關(guān)斷，此期間電阻、電容和避雷器緩沖吸收回路自動(dòng)投入工作，能夠有效減緩開斷電壓上升速度，以確保閥組所承擔(dān)的開斷電壓在其安全工作區(qū)范圍內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低壓直流斷路器，包括第一限流電抗器（1）、第二限流電抗器（2）和電氣支路，其特征在于：所述的第一限流電抗器（1）、電氣支路和第二限流電抗器（2）依次組成串聯(lián)線路。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低壓直流斷路器，包括第一限流電抗器（1）、第二限流電抗器（2）和電氣支路，其特征在于：所述的第一限流電抗器（1）、電氣支路和第二限流電抗器（2）依次組成串聯(lián)線路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓直流斷路器，其特征在于：所述的電氣支路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述的第一支路、第二支路、第三支路和第四支路為并聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓直流斷路器，其特征在于：所述的第一支路由機(jī)械開關(guān)（3）組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓直流斷路器，其特征在于：所述的第二支路由至少一個(gè)IGBT模塊（6）串聯(lián)組成；每個(gè)IGBT模塊（6）由兩個(gè)IGBT單元（5）反向串聯(lián)，并在每個(gè)IGBT單元（5）上反向并聯(lián)二極管（4）。5...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊艷，周在邦，戴培培，潘晟，黃俊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：貴州,52