一种高压直流真空断路器转移电容器的自充电拓扑结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于电力高压开关领域，一种高压直流真空断路器转移电容器的自充电拓扑结构，由转移电容器、电感器、转移回路投入开关、转移回路充电开关、充电电阻组成。电感器、转移电容器、转移回路投入开关依次串联后与主回开路关并联；转移回路充电开关、充电电阻串联后接于转移电容器与转移回路投入开关节点和地之间。当高压直流系统处于正常状态时，转移电容器持续充电至系统电压；三个真空断路器分别为主回路开关，转移回路开关以及转移电容器充电开关，由一个快速斥力永磁机构(操动机构)通过连杆实现联动；当操动机构得到分闸指令而动作，带动主回路开关开断、转移回路开关联动闭合、转移回路充电开关联动开断，充电回路与主回路和转移回路隔离。
【专利说明】一种高压直流真空断路器转移电容器的自充电拓扑结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力高压开关领域，涉及一种高压直流真空断路器转移回路电容器的自充电拓扑结构，用于维持转移回路中电容器的电压值，以便分断操作时为主开关提供反向电流。
【背景技术】
[0002]在高压直流(HVDC)输电工程中，直流断路器是保证系统安全运行的重要设备之一，它具有关合和开断电路、改变系统的连接方式和拓扑结构以及分断故障电流的功能，承担着控制和保护的双重任务。而到目前为止，对于高压直流系统，基于电流转移原理的直流真空断路器是最可行的方案之一，即利用预充电电容器向主回路真空开关提供反向放电，构造电流零点为断口熄弧创造条件。传统的直流真空断路器具有转移电容器充电回路有独立的充电系统，并用复杂的真空触发开关(TVS)系统投切，结构复杂，有时序不易掌控，智能程度低，可靠性差等缺陷。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供了一种高压直流真空断路器转移电容器的自充电拓扑结构，用以解决现有技术的缺陷。
[0004]本实用新型的高压直流断路器转移电容器的自充电拓扑结构包括一个转移电容器C、一个电感器L、一个充电电阻Rc、三个真空断路器和一个避雷器Zn。CB1、CB2和CB3为三个真空断路器，分别为主回路开关CB1、转移回路投入开关CB2和转移回路电容器充电开关CB3。电感器L、转移电容器C、转移回路投入开关CB2依次串联后与主回路开关CBl并联；转移回路充电开关CB3与充电电阻Rc串联后两端分别接于转移电容器C与转移回路投入开关CB2节点和地之间。Zn为避雷器，并联于主回路开关CBl上；RlMd为负载等效电阻。高压直流断路器联动结构由三个真空断路器(CB1、CB2、CB3)、操动机构、横向拉杆和机箱组成。每一个真空断路器都由真引线、绝缘筒、真空断路器、绝缘拉杆和拐臂组成；三个真空断路器的拐臂链接到由操动机构驱动的横向拉杆，永磁机构固定到机箱。当操动机构动作时，连杆受到横向的拉力，通过拐臂带动三路开关实现联动开断与关合，以实现主回路分断，转移回路充电开关隔离，转移回路联动投入等同步动作。
[0005]三个真空断路器由一套快速斥力永磁机构(操动机构)经通过连杆机械同步控制，通过操动机构输出连杆相互连接，以实现主回路分断、转移回路充电开关隔离、转移回路联动投入等动作。
[0006]本实用新型有益效果是克服了传统直流真空断路器转移电容器充电电路复杂、可靠性差的特点，实现了转移电容器的自充电电路，可实现换流过程中电参数的最佳配合。该技术涉及的转移电容器的自充电拓扑，结构简单、运行可靠、寿命长，且有益于实现高压真空开关智能化控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的高压直流断路器电路框图。
[0008]图2为本实用新型的高压直流断路器结构示意图。
[0009]图中:CB1为主回路开关；CB2为转移回路投入开关；CB3为转移回路充电开关；L为电感器；C为转移电容器；Zn为避雷器；RlMd为负载等效电阻；
[0010]I引线；2绝缘筒；3主回路开关的真空灭弧室；4绝缘拉杆；5快速斥力永磁机构(操动机构);6拐臂；7横向拉杆；8机箱。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图及【具体实施方式】对本实用新型作进一步阐述。如图1所示，其具体的动作机理是:当高压直流系统处于正常状态时，主回路开关CBl为闭合状态，流过额定电流，与负载等效电阻Rlrad的节点电位为系统电压；转移回路投入开关CB2为开断状态，转移电容器充电开关CB3为闭合状态，转移电容器C通过电感器L、转移回路充电开关CB3、充电电阻&持续充电至系统电压，极性为右正。当系统出现短路故障时，操动机构得到分闸指令而动作，带动主回路开关CBl开断、转移回路开关CB2闭合投入转移回路，同时转移回路充电开关CB3现联动开断，停止充电，与主回路和转移回路隔离。投入的反向电流在主回路开关CBl中与故障电流同极性叠加、形成电流过零点，实现电流转移和故障电流开断，开断后回路中的剩余能量由并联于主回路开关CBl上的吸能装置避雷器Zn吸收。当故障排除后，操作机构再次动作，主回路开关CBl闭合，转移回路投入开关CB2断开和转移回路充电开关CB3实现联动闭合，转移电容器迅速自充电至额定值，为下一次故障电路的开断做准备。高压直流断路器联动结构如图2所示。
[0012]引线1、绝缘筒2、转移回路充电开关CB3、绝缘拉杆4依次连接到拐臂6，三个开关的拐臂6链接到由操动机构5驱动的横向拉杆7，永磁机构固定到机箱8。当操动机构动作时，连杆受到横向的拉力，通过拐臂带动三路开关实现联动开断与关合，以实现主回路分断，转移回路充电开关隔离，转移回路联动投入等同步动作。
[0013]本实用新型的实施例是高压直流真空断路器转移回路电容器的自充电拓扑实现，图1所用系统参数为:系统直流额定电压15kv，额定故障分断电流10kA，转移回路工作频率1kHz，转移电容器C为140yF/20kV，电感器L为0.14mH/20kV，充电电阻为450k Q/50W/2kV，充电时间常数 RC = 63s。
【权利要求】
1.一种高压直流真空断路器转移电容器的自充电拓扑结构，由转移电容器(C)、电感器(L)、转移回路投入开关(CB2)、转移回路充电开关(CB3)、充电电阻(R。)组成；电感器、转移电容器、转移回路投入开关依次串联后与主回开路关并联；转移回路充电开关、充电电阻串联后接于转移电容器与转移回路投入开关节点和地之间。
2.根据权利要求1所述的高压直流真空断路器转移电容器的自充电拓扑结构；其特征在于当主回路开关(CBl)开断、转移回路投入开关(CB2)联动闭合的同时，转移回路充电开关(CB3)实现联动开断，完成充电回路与主回路和转移回路的隔离；当高压直流系统处于正常状态后，转移电容器(C)通过转移回路充电开关(CB3)持续充电至系统电压。
3.根据权利要求1或2所述的高压直流真空断路器转移电容器的自充电拓扑结构；其特征在于参数范围为:转移电容器(C)为10yF到300 μ F，电感器(L)为0.1mH到300mH，充电电阻为50k Ω到500k Ω，直流真空断路器的工作电压在3kV — 30kV。
【文档编号】H01H33/666GK204167194SQ201420568787
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】邹积岩, 段雄英, 刘晓明, 董文亮 申请人:大连理工大学