一種基于中頻轉(zhuǎn)移電流的高壓直流真空斷路器的制造方法
【專利摘要】一種基于中頻轉(zhuǎn)移電流的高壓直流真空斷路器，涉及高壓直流電力開關(guān)。該設(shè)備在現(xiàn)有的真空開關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一定參數(shù)的轉(zhuǎn)移回路與一中頻真空開關(guān)并聯(lián)，組成直流真空斷路器，轉(zhuǎn)移回路中預(yù)先充電的轉(zhuǎn)移電容器和轉(zhuǎn)移電抗器串聯(lián)，當(dāng)真空開關(guān)分閘、轉(zhuǎn)移投入開關(guān)閉合時(shí)產(chǎn)生一與中頻真空開關(guān)中系統(tǒng)電流反向的中頻轉(zhuǎn)移電流，在中頻真空開關(guān)中形成電流零點(diǎn)，使之過零開斷。根據(jù)中頻真空開關(guān)的中頻開斷能力和冗余需求，在一定的頻率范圍內(nèi)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移回路參數(shù)，組成中電壓等級(jí)的高壓直流真空斷路器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工業(yè)實(shí)現(xiàn)方便，可取代目前有溫室效應(yīng)的SF6氣體直流開關(guān),并可由串聯(lián)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展到更高電壓等級(jí)的直流電力系統(tǒng)領(lǐng)域。
【專利說明】一種基于中頻轉(zhuǎn)移電流的高壓直流真空斷路器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高壓電力開關(guān)領(lǐng)域，是一種可實(shí)用化的高壓直流真空斷路器技術(shù)，用于直流電力系統(tǒng)的開斷與控制。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，高壓直流開關(guān)領(lǐng)域有兩種新型高參數(shù)開關(guān):真空開關(guān)和SF6開關(guān)。SF6開關(guān)絕緣性能好，但其泄露的廢氣對(duì)人體有害，并有溫室效應(yīng)，開斷能力有一定的限制。真空開關(guān)開斷性能好，中頻開斷能力強(qiáng)，但是需要采用電流轉(zhuǎn)移技術(shù)，有成本和可靠性要兼顧的問題。電流轉(zhuǎn)移回路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)中頻電流發(fā)生回路，在保證真空開關(guān)開斷能力的前提下，頻率的選擇直接與系統(tǒng)成本相關(guān)。此外，為保證開關(guān)的成功開斷，參數(shù)設(shè)計(jì)還要選擇合適的冗余度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種基于中頻轉(zhuǎn)移電流的高壓直流真空斷路器，以實(shí)現(xiàn)可替代SF6開關(guān)的低成本、高可靠性高壓直流真空斷路器。本發(fā)明在現(xiàn)有的真空開關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一定參數(shù)的轉(zhuǎn)移回路，組成可工業(yè)實(shí)現(xiàn)的高壓直流真空斷路器。一定參數(shù)的轉(zhuǎn)移回路與一中頻真空開關(guān)并聯(lián)，轉(zhuǎn)移回路中預(yù)先充電的轉(zhuǎn)移電容器和轉(zhuǎn)移電抗器串聯(lián)，當(dāng)中頻真空開關(guān)分閘、轉(zhuǎn)移投入開關(guān)閉合時(shí)產(chǎn)生一與中頻真空開關(guān)中系統(tǒng)電流反向的中頻轉(zhuǎn)移電流，在中頻真空開關(guān)中形成電流零點(diǎn)，使之過零開斷。根據(jù)中頻真空開關(guān)的中頻開斷能力和轉(zhuǎn)移電流頻率，可以給出冗余設(shè)計(jì)，求出可靠性與成本的關(guān)系。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于中頻轉(zhuǎn)移電流的高壓直流真空斷路器，其特征是:包括轉(zhuǎn)移回路、中頻真空開關(guān)和避雷器，轉(zhuǎn)移回路由預(yù)充電的轉(zhuǎn)移電容器、轉(zhuǎn)移電抗器和轉(zhuǎn)移投入開關(guān)串聯(lián)組成；轉(zhuǎn)移回路并聯(lián)中頻真空開關(guān)，中頻真空開關(guān)并聯(lián)的避雷器；轉(zhuǎn)移電容器的參數(shù)分別為160 μ F，轉(zhuǎn)移電抗器的參數(shù)分別為160 μ H;中頻真空開關(guān)和轉(zhuǎn)移投入開關(guān)的工作電壓都是3kV—30kV。
[0006]所述的高壓直流真空斷路器，其分?jǐn)嗄芰涂煽啃匀哂喽染?.5-2，轉(zhuǎn)移電流峰值的冗余度在1.2-1.5，實(shí)現(xiàn)相對(duì)低的轉(zhuǎn)移回路成本。
[0007]本發(fā)明的效果是低成本實(shí)現(xiàn)高壓直流開斷，在中高電壓等級(jí)的直流電力系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)的真空開關(guān)技術(shù)取代目前有溫室效應(yīng)的SF6開關(guān)。由于采用頻率優(yōu)化技術(shù)，可解決常規(guī)轉(zhuǎn)移回路的設(shè)計(jì)問題以及可靠性與冗余問題。該技術(shù)涉及的高壓直流真空斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工業(yè)實(shí)現(xiàn)方便，運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)，并不受外界環(huán)境干擾，通過裝置的同步控制，可實(shí)現(xiàn)3kV以上高壓直流電力系統(tǒng)的開斷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是聞壓直流真空斷路器的電路不意圖。
[0009]圖2是高壓直流真空斷路器的典型結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖中:1轉(zhuǎn)移電容器；2轉(zhuǎn)移電抗器；3中頻真空開關(guān)，4轉(zhuǎn)移投入開關(guān)，5避雷器；6中頻真空開關(guān)/轉(zhuǎn)移投入開關(guān)聯(lián)動(dòng)本體；7電容器組箱體；8氧化鋅避雷器；9電抗器本體；10開關(guān)端子；
[0011]1轉(zhuǎn)移電流；I系統(tǒng)電流；

【具體實(shí)施方式】
[0012]預(yù)先充電的轉(zhuǎn)移電容器I和轉(zhuǎn)移電抗器2串聯(lián)組成轉(zhuǎn)移回路，一定參數(shù)的轉(zhuǎn)移回路與一中頻真空開關(guān)3并聯(lián)，當(dāng)真空開關(guān)3分閘、轉(zhuǎn)移投入開關(guān)4閉合時(shí)產(chǎn)生一與真空開關(guān)中系統(tǒng)電流I反向的中頻轉(zhuǎn)移電流10，中頻真空開關(guān)3中形成電流零點(diǎn)，使之電流過零開斷。分?jǐn)嗪筠D(zhuǎn)移回路中的剩余能量由避雷器5吸收，從而完成開斷過程。一定參數(shù)范圍的轉(zhuǎn)移電容器I和轉(zhuǎn)移電抗器2可以保證可靠開斷和低成本，參數(shù)選取的另一個(gè)依據(jù)為設(shè)計(jì)冗余。
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和實(shí)施步驟做詳細(xì)說明。
[0014]參照?qǐng)D1，當(dāng)高壓直流電流從開關(guān)端子10經(jīng)過閉合狀態(tài)的中頻真空開關(guān)3，轉(zhuǎn)移投入開關(guān)4處于斷開狀態(tài)，轉(zhuǎn)移電容器I和轉(zhuǎn)移電抗器2串聯(lián)組成轉(zhuǎn)移回路完成預(yù)充電，裝置處于準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)斷路器接到分閘指令后，真空開關(guān)3分閘、轉(zhuǎn)移投入開關(guān)4閉合，預(yù)先充電的轉(zhuǎn)移電容器I和轉(zhuǎn)移電抗器2串聯(lián)組成轉(zhuǎn)移回路產(chǎn)生一與真空開關(guān)中系統(tǒng)電流I反向的中頻轉(zhuǎn)移電流10，中頻真空開關(guān)3中形成電流零點(diǎn)，使之電流過零開斷。分?jǐn)嗪筠D(zhuǎn)移回路中的剩余能量由避雷器5吸收，從而完成開斷過程。轉(zhuǎn)移電容器I和轉(zhuǎn)移電抗器2的參數(shù)選取，可保證裝置的可靠開斷，并具有一定的冗余。
[0015]本發(fā)明最佳實(shí)施例如下。在一 12kV/10kA的高壓直流斷路器應(yīng)用中，中頻真空開關(guān)3的分?jǐn)嗯c轉(zhuǎn)移投入開關(guān)4的閉合同桿聯(lián)動(dòng)，轉(zhuǎn)移電容器I預(yù)先充電至系統(tǒng)電壓，按轉(zhuǎn)移電流峰值為額定開斷電流的1.2倍、頻率IkHz配置轉(zhuǎn)移回路，則可求出轉(zhuǎn)移電容器I和轉(zhuǎn)移電抗器2的參數(shù)分別為160yF和160μΗ。不計(jì)電弧損耗，ZnO避雷器要吸收的剩余能力約8kJ。如果選用的真空開關(guān)有分?jǐn)?0kA/2kHz，或20kA/lkHz的能力，我們則得到2倍冗余的高壓直流斷路器。按這些參數(shù)可配置1kV等級(jí)高壓直流斷路器模塊，精確控制的若干模塊串聯(lián)，可以完成更高電壓等級(jí)的直流電力系統(tǒng)的開斷。
【權(quán)利要求】
1.一種基于中頻轉(zhuǎn)移電流的高壓直流真空斷路器，其特征是:包括轉(zhuǎn)移回路、中頻真空開關(guān)和避雷器，轉(zhuǎn)移回路由預(yù)充電的轉(zhuǎn)移電容器(I)、轉(zhuǎn)移電抗器(2)和轉(zhuǎn)移投入開關(guān)(4)串聯(lián)組成；轉(zhuǎn)移回路并聯(lián)中頻真空開關(guān)(3)，中頻真空開關(guān)(3)并聯(lián)的避雷器(5);轉(zhuǎn)移電容器⑴的參數(shù)分別為160yF，轉(zhuǎn)移電抗器⑵的參數(shù)分別為160μΗ沖頻真空開關(guān)和轉(zhuǎn)移投入開關(guān)的工作電壓都是3kV — 30kV。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓直流真空斷路器，其特征是:所述的高壓直流真空斷路器，其分?jǐn)嗄芰涂煽啃匀哂喽染?.5-2，轉(zhuǎn)移電流峰值的冗余度在1.2-1.5，實(shí)現(xiàn)相對(duì)低的轉(zhuǎn)移回路成本。
【文檔編號(hào)】H01H33/66GK104282481SQ201410513909
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】鄒積巖, 段雄英, 劉曉明, 董文亮 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)