本發(fā)明涉及電子電路，具體而言，涉及一種基于分級耗能限壓的斷路器電路及低壓固態(tài)直流斷路器。

背景技術：

1、建設新能源發(fā)電可以促進能源清潔低碳轉型，大規(guī)模新能源接入電力系統(tǒng)成為未來的重要發(fā)展方向之一。直流電網在新能源的消納和送出方面比交流電網更具優(yōu)勢，但是由于缺失電流過零電，導致直流電網的故障蔓延速度非常快，難以開斷，為保障直流系統(tǒng)的安全可靠運行，具備故障隔離和切除功能的直流斷路器不可或缺。

2、現(xiàn)有技術中，以滅弧技術為基礎的低壓空氣式機械直流斷路器存在開斷時間長、電弧燒蝕、壽命不高等問題；低壓固態(tài)直流斷路器雖然具有壽命長、無飛弧、關斷快等的優(yōu)勢，但低壓固態(tài)直流斷路器以電力電子器件開斷為基礎，關斷過程中產生的超高電壓尖峰對電力電子器件耐壓有很高的要求，導致主開關器件成本高，且選型困難。

3、針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種基于分級耗能限壓的斷路器電路及低壓固態(tài)直流斷路器，以至少解決相關技術中低壓直流固態(tài)斷路器使用的電力電子器件無法應對直流開斷過程中產生的電壓尖峰的技術問題。

2、根據本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種基于分級耗能限壓的斷路器電路，包括：主路開關，用于控制目標直流系統(tǒng)中主路的通斷狀態(tài)；初級耗能限壓支路，與所述主路開關并聯(lián)，用于在所述主路開關截止的情況下導通，消耗系統(tǒng)電能直至主路電流降低至預設電流閾值的情況下關斷；次級耗能限壓支路，與所述初級耗能限壓支路并聯(lián)，用于在所述初級耗能限壓支路由導通狀態(tài)切換至關斷狀態(tài)的情況下導通，消耗所述系統(tǒng)電能直至所述主路電流降低至0的情況下關斷。

3、進一步地，所述基于分級耗能限壓的斷路器電路還包括：第一接入端，其中，所述第一接入端配置為所述斷路器電路的進線端。

4、進一步地，所述基于分級耗能限壓的斷路器電路還包括：第二接入端，其中，所述第二接入端配置為所述斷路器電路的出線端。

5、進一步地，所述基于分級耗能限壓的斷路器電路還包括：緩沖支路，與所述主路開關并聯(lián)，用于在所述主路開關進行狀態(tài)切換的過程中，吸收由切換動作產生的系統(tǒng)電能。

6、進一步地，所述緩沖支路配置為緩沖電阻與第一緩沖電容的串聯(lián)組合，其中，所述第一緩沖電容用于吸收所述系統(tǒng)電能，以及基于該系統(tǒng)電能向所述初級耗能限壓支路提供初級導通電壓。

7、進一步地，所述初級耗能限壓支路包含：初級避雷器，其中，所述初級避雷器用于在所述主路開關截止的情況下消耗所述系統(tǒng)電能以降低所述主路電流。

8、進一步地，所述初級耗能限壓支路還包含：輔助開關與第二緩沖電容的并聯(lián)組合，其中，所述第二緩沖電容用于吸收所述初級耗能限壓支路中的系統(tǒng)電能，并基于該系統(tǒng)電能向所述次級耗能限壓支路提供次級導通電壓。

9、進一步地，所述次級耗能限壓支路包含：次級避雷器，其中，所述次級避雷器用于在所述初級耗能限壓支路由導通狀態(tài)切換至關斷狀態(tài)的情況下，消耗所述系統(tǒng)電能以將所述主路電流降低至0。

10、進一步地，所述次級避雷器的類型包括：金屬氧化物避雷器、線路型金屬氧化物避雷器、無間隙線路型金屬氧化物避雷器和全絕緣復合外套金屬氧化物避雷器。

11、根據本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種低壓固態(tài)直流斷路器，包括上述任意一項所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路。

12、本發(fā)明提出的基于分級耗能限壓的斷路器電路中包含與主路開關并聯(lián)的初級耗能限壓支路和次級耗能限壓支路，在目標直流系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的情況下兩級耗能限壓支路均保持截止狀態(tài)，若目標直流系統(tǒng)發(fā)生故障，主路開關截止之后，初級耗能限壓支路先導通，接管故障電流并消耗系統(tǒng)電能，直至故障電流初步降低至預設電流閾值的情況下關斷，由同步導通的次級耗能限壓支路接管剩余的故障電流并進一步消耗系統(tǒng)電能，直至故障電流降為0，也即系統(tǒng)故障被消除。相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明采用兩級耗能限壓策略，初級耗能限壓支路先在大電流情況下耗能，初步降低故障電流，完成首次開斷，次級耗能限壓支路在小電流情況下耗散由故障引發(fā)的殘余能量，直至故障消除，完成二次開斷，整體上延長了耗能時間，兩級耗能過程中的過電壓顯著降低，避免了電壓尖峰對電力電子器件的影響，進而解決了相關技術中低壓直流固態(tài)斷路器使用的電力電子器件無法應對直流開斷過程中產生的電壓尖峰的技術問題。

技術特征：

1.一種基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，還包括：

3.根據權利要求1所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，還包括：

4.根據權利要求1所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，還包括：

5.根據權利要求4所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，所述緩沖支路配置為緩沖電阻與第一緩沖電容的串聯(lián)組合，其中，所述第一緩沖電容用于吸收所述系統(tǒng)電能，以及基于該系統(tǒng)電能向所述初級耗能限壓支路提供初級導通電壓。

6.根據權利要求1所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，所述初級耗能限壓支路包含：初級避雷器，其中，所述初級避雷器用于在所述主路開關截止的情況下消耗所述系統(tǒng)電能以降低所述主路電流。

7.根據權利要求6所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，所述初級耗能限壓支路還包含：輔助開關與第二緩沖電容的并聯(lián)組合，其中，所述第二緩沖電容用于吸收所述初級耗能限壓支路中的系統(tǒng)電能，并基于該系統(tǒng)電能向所述次級耗能限壓支路提供次級導通電壓。

8.根據權利要求1所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，所述次級耗能限壓支路包含：次級避雷器，其中，所述次級避雷器用于在所述初級耗能限壓支路由導通狀態(tài)切換至關斷狀態(tài)的情況下，消耗所述系統(tǒng)電能以將所述主路電流降低至0。

9.根據權利要求8所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路，其特征在于，所述次級避雷器的類型包括：金屬氧化物避雷器、線路型金屬氧化物避雷器、無間隙線路型金屬氧化物避雷器和全絕緣復合外套金屬氧化物避雷器。

10.一種低壓固態(tài)直流斷路器，其特征在于，包括如權利要求1-9任意一項所述的基于分級耗能限壓的斷路器電路。

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于分級耗能限壓的斷路器電路及低壓固態(tài)直流斷路器，涉及電子電路技術領域或其他相關領域，其中，該斷路器電路包括：主路開關，用于控制目標直流系統(tǒng)中主路的通斷狀態(tài)；初級耗能限壓支路，與主路開關并聯(lián)，用于在主路開關截止的情況下導通，消耗系統(tǒng)電能直至主路電流降低至預設電流閾值的情況下關斷；次級耗能限壓支路，與初級耗能限壓支路并聯(lián)，用于在初級耗能限壓支路由導通狀態(tài)切換至關斷狀態(tài)的情況下導通，消耗系統(tǒng)電能直至主路電流降低至0的情況下關斷。本發(fā)明解決了相關技術中低壓直流固態(tài)斷路器使用的電力電子器件無法應對直流開斷過程中產生的電壓尖峰的技術問題。

技術研發(fā)人員：李建標,陳勇,陳建福,游雪峰,裴星宇,楊銳雄,程旭,吳宏遠,廖雁群,李振聰,曹安瑛,劉堯,劉仁亮,劉迪燊,楊凱帆
受保護的技術使用者：廣東電網有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23