一种配网直流断路器开关柜及其控制方法与流程

本发明专利属于柔性直流输电领域，具体涉及一种配网直流断路器开关柜及其控制方法。

背景技术：

随着新能源、新材料、信息技术和电力电子技术的长足发展和广泛应用，用户对用电需求、电能质量及供电可靠性等要求不断提高。国内外研究资料表明，基于直流的配电网在输送容量、可控性及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能，可以有效提高电能质量、减少电力电子换流器的使用、降低电能损耗和运行成本、协调大电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能源的价值和效益。作为直流配网的关键组成部分，直流断路器起到关合、承载和开断正常回路条件下的电流、转换系统运行方式以及切断故障电流对系统实行保护等重要作用，是建设直流配网的重要设备之一。

现有交流断路器开关柜设计，由于交流断路器与直流断路器结构不同，并不适用。且直流配电网工程一般为集装箱室外安装和室内柜体安装结构，要求直流断路器开关柜需要根据直流断路器结构及安装方式进行合理设计。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种配网直流断路器开关柜，其具有结构紧凑、集成化程度高、便于安装运输等特点，满足直流配电网工程安装需求，并相应提出了配网直流断路器开关柜的控制方法。

为达成上送目的，本发明的技术方案如下：一种配网直流断路器开关柜，包括：高压单元、低压单元、冷却单元；

所述高压单元包括主支路阀组、转移支路阀组、避雷器阀组、快速机械开关、旁路开关、进线侧隔离刀闸、出线侧隔离刀闸；其中：避雷器阀组布置于柜体左侧上部区域，转移支路阀组布置于柜体左侧下部区域，主支路阀组和旁路开关均布置于柜体中间上部区域，快速机械开关布置于柜体中间下部区域，进线侧隔离刀闸和出线侧隔离刀闸均布置于柜体右侧区域；

所述低压单元包括控制装置和供能变压器；其中控制装置布置于柜体左侧上部区域，供能变压器布置于柜体左侧下部区域；

所述冷却单元包括冷却风扇和通风风道，冷却风扇和通风风道均布置于柜体中间上部区域。

上述方案中，所述主支路阀组和快速机械开关串联于进出线侧隔离刀闸之间，构成直流断路器通流回路；旁路开关并联于主支路阀组两端，主支路阀组故障时，旁路开关合闸，与快速机械开关构成通流回路；转移支路阀组并联于主支路阀组和快速机械开关两端，构成直流断路器换流回路；避雷器阀组并联于转移支路阀组两端，构成直流断路器耗能回路。

上述方案中，所述控制装置通过光纤连接于主支路阀组、快速机械开关、旁路开关、转移支路阀组，并对其进行控制及监视；供能变压器与主支路阀组、快速机械开关、旁路开关、转移支路阀组既存在机械连接又存在电气连接。

上述方案中，所述通风风道的一端连接于主支路阀组，另一端连接冷却风扇。

本发明同时提出了上述配网直流断路器开关柜的控制方法，用于控制配网直流断路器开关柜工作在通流模式、换流模式、耗能模式工作状态：

1)通流模式时，快速机械开关合闸、主支路阀组导通、转移支路阀组关断，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸、主支路阀组、快速机械开关、出线侧隔离刀闸，由出线电缆流出。主支路阀组故障时，旁路开关合闸，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸、旁路开关、快速机械开关、出线侧隔离刀闸，由出线电缆流出。

2)换流模式时，主支路阀组关断，转移支路阀组开通，电流由主支路阀组向转移支路阀组换流，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸、转移支路阀组、出线侧隔离刀闸，由出线电缆流出。当主支路电流降至0时，无弧分断快速机械开关。

3)耗能模式时，快速机械开关分闸到位后，转移支路阀组关断，电流由转移支路阀组向避雷器阀组换流，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸、避雷器阀组、出线侧隔离刀闸，由出线电缆流出。当避雷器阀组电流降至0时，分断完成。

本发明的有益效果：

(1)直流断路器主支路阀组采用强迫风冷方式，风道及风扇布置在柜体空间较大的上部，对主要设备较集中的柜体下部空间无影响，各单元部件在开关柜内合理布局、结构紧凑、集成化程度高；

(2)直流断路器采用开关柜设计满足直流配网工程集装箱室外安装和室内柜体安装的安装需求。

附图说明

图1所示为本发明的正视图。

图2所示为本发明的俯视图。

其中，1-主支路阀组、2-旁路开关、3-进线侧隔离刀闸、4-出线侧隔离刀闸、5-冷却风扇、6-通风风道、7-避雷器阀组、8-转移支路阀组、9-供能变压器、10-快速机械开关、11-控制装置、12-柜体。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提出一种配网直流断路器开关柜，包括：高压单元、低压单元、冷却单元。

高压单元包括，主支路阀组1、转移支路阀组8、避雷器阀组7、快速机械开关10、旁路开关2、进线侧隔离刀闸3、出线侧隔离刀闸4。如图1所示，其中：避雷器阀组7布置于柜体12左侧上部区域，转移支路阀组8布置于柜体12左侧下部区域，主支路阀组1和旁路开关2均布置于柜体12中间上部区域，快速机械开关10布置于柜体12中间下部区域，进线侧隔离刀闸3和出线侧隔离刀闸4均布置于柜体12右侧区域。

主支路阀组1和快速机械开关10串联于进出线侧隔离刀闸之间，构成直流断路器通流回路。旁路开关2并联于主支路阀组1两端，主支路阀组1故障时，旁路开关2合闸，与快速机械开关10构成通流回路。转移支路阀组8并联于主支路阀组1和快速机械开关10两端，构成直流断路器换流回路。避雷器阀组7并联于转移支路阀组8两端，构成直流断路器耗能回路。

所述低压单元包括，控制装置11和供能变压器9。如图1、2所示，其中控制装置11布置于柜体12左侧上部区域，供能变压器9布置于柜体12左侧下部区域。控制装置11通过光纤连接于主支路阀组1、快速机械开关10、旁路开关2、转移支路阀组8，并对其进行控制及监视。供能变压器9与主支路阀组1、快速机械开关10、旁路开关2、转移支路阀组8既存在机械连接又存在电气连接。

所述冷却单元包括，冷却风扇5和通风风道6。如图1所示，冷却风扇5和通风风道6均布置于柜体12中间上部区域。通风风道6的一端连接于主支路阀组1，另一端连接冷却风扇5。

本实施例中配网直流断路器开关柜的工作模式如下：

通流模式时，快速机械开关10合闸、主支路阀组1导通、转移支路阀组8关断，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸3、主支路阀组1、快速机械开关10、出线侧隔离刀闸4，由出线电缆流出。主支路阀组1故障时，旁路开关2合闸，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸3、旁路开关2、快速机械开关10、出线侧隔离刀闸4，由出线电缆流出。

换流模式时，主支路阀组关断，转移支路阀组8开通，电流由主支路阀组1向转移支路阀组8换流，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸3、转移支路阀组8、出线侧隔离刀闸4，由出线电缆流出。当主支路电流降至0时，无弧分断快速机械开关10。

耗能模式时，快速机械开关10分闸到位后，转移支路阀组8关断，电流由转移支路阀组8向避雷器阀组7换流，电流从进线电缆流经进线侧隔离刀闸3、避雷器阀组7、出线侧隔离刀闸4，由出线电缆流出。当避雷器阀组7电流降至0时，分断完成。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。