容Cf3高压端接脉冲变压器T副方绕组高压端，副方电容C f3低压端接最后一级间隙S1JS压端。
[0042]脉冲变压器T原方绕组低压端接原方电容Cf2低压端，脉冲变压器T副方绕组低压端接在最后一级间隙Sn的低压端。
[0043]隔直电容Cgz—端接在副方电容Cf3的高压端，一端接在间隙S i的高压端，隔直电容Cgz为nF级电容，耐压值应高于直流母线电压。
[0044]平波电抗器Ltl和交流断路器CB串联连接，再串接在高压直流输电线路中。
[0045]避雷器F并联在交流断路器CB的两端。
[0046]触发电阻R1—端接在间隙S ^勺高压端，另一端接在平波电抗器L C1和交流断路器CB的连接点上，触发电阻R1SMQ级电阻，用以增大多重火花间隙并联回路阻抗，防止多重火花间隙I被高频小阻抗支路并联旁路，导致触发电压达不到预定高压而无法正常击穿多重火花间隙I。
[0047]两电极开关S并联在触发电阻R1两端，其导通方式设置为两电极过压自触发方式。由于多重火花间隙I自带触发网络，故触发控制系统2输出脉冲幅值只需大于每级间隙的耐压值。为保证其在触发控制系统2输出脉冲信号时不发生过压击穿，两电极开关S的触发电压应比间隙S1,……，Sn中每一级间隙的耐压值大，而为保证换流回路导通后两电极开关S能够触发导通，触发电压应比直流母线电压值小。
[0048]放电电容Cmain低压端接换流电感L低压端，放电电容Cm-的高压端接在交流断路器CB背离平波电抗器Ltl的一端，换流电感L的高压端接在最后一级间隙S N的低压端。
[0049]充电电阻&一端接放电电容Cniain低压端，另一端直接接地。
[0050]振荡回路的放电电容Cmain在直流断路器正常挂网运行时，通过充电电阻Rtl充电，电压将始终保持为直流母线电压值，用以在直流断路器动作时，提供足够的振荡电流。触发控制系统2直接从电网取电，在放电电容两端利用分压电阻民和R3分压，同时在小分压电阻民两端并联mF级分压电容C fl，专门用于对脉冲变压器T低压侧原方电容Cf2进行充电。大电容Cfl对小电容C f2充电，效率最高的方式为谐振充电，即通过充电电感L i进行充电，由脉冲晶闸管SCR1控制通断。之所以选择mF级的分压电容C fl对触发器进行供电，是为了防止Cfl在分压电阻1?2和R3形成的RC网络中时间常数太小，而无法保持足够的电压。
[0051]如图2所示，&时刻，直流输电线路发生短路故障，由于平波电抗器Ltl的存在，交流断路器CB上电流i开始以一定的速率线性上升。经过一定的保护响应时间，在t2时刻，交流断路器CB开始动作，并经过一段时间拉开至最大开距。t3时刻，触发控制系统2输出脉冲高压信号，到t4时刻，多重火花间隙I中间隙S i，……，Sn依次导通，放电电容C maJX电，换流回路提供反向大电流i10到t5时刻，交流断路器CB上电流i强制过零，CB中的电弧熄灭，直流电流“全部转移至换流支路。此后，直流输电线路开始对放电电容Cmain正向充电，由于平波电抗Ltl中储存有巨大能量，所以交流断路器CB上产生正向过电压，达到避雷器F阈值时避雷器F导通泄能，将CB以及放电电容Cmain上的电压保持在安全范围之内。当平波电抗Ltl储存的能量通过避雷器F泄能后，直流输电线路电压降至系统稳态电压，完成短路故障电流开断。
[0052]如图3所示，在直流断路器接入电网后，隔直电容Cgz通过图3中虚线框3所包围充电电路充电至母线电压值，同时放电电容Cniain通过充电电阻R C1也被充电到母线电压值，这样充电电阻Rtl高压端电位和脉冲变压器T次级绕组上的电压几乎为0，避免长期耐受高压。当触发控制系统2输出脉冲高压信号时，间隙S1,……，Sn依次导通，直流母线开始对放电电容Cniain正向充电。由于平波电抗器L C1储存了大量的能量，放电电容C Min上将产生过电压，过电压可接近母线电压的2倍。分析电路可知，通过阻容分压充电的方式，换流回路的对地绝缘将全部施加在充电电阻Rtl两端。此外，为了防止多重火花间隙I被交流断路器CB、放电电容Cniain和换流电感L所组成的高频小阻抗支路并联旁路，从而导致触发电压达不到预定高压而无法正常击穿多重火花间隙1，特在多重火花间隙I高压端与交流断路器CB和平波电抗器Ltl连接点之间设置一 MΩ级触发电阻R1，用以增大并联回路的阻抗。与此同时，为了在换流回路导通时产生预定的反向电流I1，在此大电阻两端并联一个两电极开关S，其作用主要是在多重火花间隙I触发导通后，两电极开关能够快速导通将触发电阻札短路。
[0053]两电极开关S的导通设置为两电极过压自触发方式，触发电压应大于间隙S1,……，Sn中每一级间隙耐压值，但小于直流母线电压。举例来说，如果母线电压为320kV，多重火花间隙I的级数为10级，考虑到0.3?0.35的欠压比，则多重火花间隙I总的耐压值在100kV左右，间隙S1,……，Sn耐受电压均为10kV左右(在相同间隙距离和气压情况下)。t3时刻，触发控制系统2输出脉冲高压，此时两电极开关S应处于关断状态，故其耐压值应大于10kV ;在t4时刻，多重火花间隙I导通，整个换流回路开始产生反向电流i i，此时两电极开关S应触发导通，故触发电压应小于320kV，则两电极火花开关S的触发电压可设置为200kV。
[0054]该方案的优点是通过引入多重火花间隙解决了换流振荡回路中火花放电间隙难以同时满足不误动和不拒动的问题，触发控制系统直接从电网取电，能够随时输出脉冲触发信号使多重火花间隙开关导通，并且充分利用了振荡放电回路自身的对地绝缘，避免了重新外接昂贵的耐高压绝缘设备。
[0055]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种直流断路器用换流振荡回路，其特征在于:所述回路包括多重火花间隙、触发控制系统、平波电抗器、交流断路器、避雷器、触发电阻、两电极开关、放电电容、充电电阻和换流电感； 所述多重火花间隙包括:间隙、间隙分压电阻和间隙分压电容，多级间隙串联连接，间隙分压电阻并联在间隙两端，间隙分压电容一端连接于两相邻间隙连接点上，另一端连接于最后一级间隙的低压端。2.如权利要求1所述的换流振荡回路，其特征在于:所述触发控制系统包括大分压电阻、小分压电阻、分压电容、充电电感、充电脉冲晶闸管、放电脉冲晶闸管、原方电容、副方电容、脉冲变压器和隔直电容，大分压电阻和小分压电阻串联连接，再并联在放电电容的两端，分压电容并联在小分压电阻的两端，充电电感一端接分压电容高压端，一端接充电脉冲晶闸管阳极，充电脉冲晶闸管阴极接原方电容高压端，放电脉冲晶闸管阳极接原方电容高压端，阴极接脉冲变压器原方绕组高压端，原方电容低压端接分压电容低压端，脉冲变压器原方绕组低压端接原方电容低压端，副方电容高压端接脉冲变压器副方绕组高压端，副方电容低压端接最后一级间隙低压端，脉冲变压器副方绕组低压端接在最后一级间隙的低压端，隔直电容一端接副方电容的高压端，一端接第一级间隙高压端。3.如权利要求2所述的换流振荡回路，其特征在于:分压电容为mF级电容；大分压电阻、充电电阻为ΜΩ级电阻，耐压值应为直流母线电压的2倍以上；触发电阻也为ΜΩ级电阻；隔直电容为nF级电容，耐压值应高于直流母线电压。4.如权利要求2所述的换流振荡回路，其特征在于:所述两电极开关的导通设置为两电极过压自触发方式，触发电压应比每级间隙耐压值大，比直流母线电压值小。
【专利摘要】本申请公开了一种新型的直流断路器用换流振荡回路，属于高压直流输电工程领域；借助辅助振荡回路的真空直流断路器是一种可应用于对开断故障电流要求在几毫秒内的多端直流输电系统中的断路器结构，但这种断路器结构存在火花间隙不受控导通和导通失败、价格昂贵、触发控制系统充电时间长等问题，本申请中的直流断路器换流振荡回路包括多重火花间隙、触发控制系统、平波电抗器、交流断路器、避雷器、触发电阻、两电极开关、放电电容、充电电阻和换流电感；使得断路器在保证开关耐压的前提下提高了开关触发的可靠性，缩短了触发控制系统的充电时间，同时避免了重新外接昂贵的耐高压绝缘设备。
【IPC分类】H02H3/087, H02H9/08
【公开号】CN104993449
【申请号】CN201510350808
【发明人】李黎, 程勇, 刘云龙, 俞斌, 林福昌, 潘垣
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月23日