一种直流断路器及其柔性直流电网中的快速机械开关设备的制作方法

本发明涉及断路器，特别涉及一种直流断路器及其柔性直流电网中的快速机械开关设备。

背景技术：

1、基于柔性直流输电的直流电网技术是解决新能源并网和消纳的有效手段，近年来得到快速发展。由于直流系统的阻尼较低，与交流输电系统相比，直流系统短路的电流上升很快。柔性直流换流阀、高压直流断路器等高压电力电子装备核心半导体组件故障电流耐受能力差，如果不在数毫秒内实施快速保护，就难以保障设备安全。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，实现了对输电系统的快速保护。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其包括：真空灭弧室，所述真空灭弧室具有静触头和动触头；驱动机构，所述驱动机构与所述真空灭弧室的动触头连接，所述驱动机构能够带动所述动触头离开或接触所述静触头。

4、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，所述驱动机构包括动导电杆和电磁斥力操动机构，所述动导电杆的一端直接与所述动触头连接，所述电磁斥力操动机构用于控制所述动导电杆移动。

5、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，所述电磁斥力操动机构包括：运动金属盘、固定金属盘、线圈、储能电容和控制单元；所述固定金属盘的数量为两个，所述动导电杆同时穿过相对设置的两个所述固定金属盘，两个所述固定金属盘上分别设有分闸线圈和合闸线圈，且所述分闸线圈和所述合闸线圈均位于两个所述固定金属盘之间；所述控制单元与所述分闸线圈、所述合闸线圈和所述储能电容连接，用于控制所述储能电容对所述分闸线圈和所述合闸线圈进行供电；所述运动金属盘设于所述分闸线圈和所述合闸线圈之间且与所述动导电杆固定连接，所述合闸线圈或所述分闸线圈通电时产生的电磁斥力能够推动所述运动金属盘移动。

6、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，还包括缓冲装置，所述缓冲装置与所述动导电杆的另一端连接，当所述动触头离开所述静触头时，所述缓冲装置能够对所述动导电杆进行缓冲。

7、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，还包括固封极柱，所述固封极柱包裹于所述真空灭弧室的外侧；所述固封极柱的材质为环氧树脂。

8、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，还包括弹簧保持机构，所述弹簧保持机构位于所述合闸线圈的下方，所述弹簧保持机构与所述动导电杆连接，所述弹簧保持机构用于保持所述动导电杆的位置。

9、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，所述弹簧保持机构包括连接杆、连接块、弹簧和基座；所述连接杆的两端分别与动导电杆和连接块的铰接，所述弹簧设于基座和连接块之间；所述弹簧的伸缩方向与所述动导电杆的运动方向相垂直，当所述动导电杆移动时能够带动所述弹簧伸缩；

10、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，所述弹簧保持机构的数量为两个，两个所述弹簧保持机构位于所述电磁斥力操动机构的同一侧且相对于所述动导电杆对称设置。

11、在如上所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备中，可选地，当所述真空灭弧室的数量为多个时，还包括多个阻容均压装置，每个所述阻容均压装置均与一个所述真空灭弧室配合使用，所述阻容均压装置包括：均压电容cg、并联电阻rp和串联电阻rl；所述均压电容cg与所述真空灭弧室并联；所述并联电阻rp与所述真空灭弧室并联；所述串联电阻rl与所述均压电容cg串联后再与所述真空灭弧室并联。

12、另一方面，一种直流断路器，其包括：多个依次串联的直流断路器模块，所述直流断路器模块包括：主回路，由上述的柔性直流电网中的快速机械开关设备和第一全桥结构串联构成；转移支路，由多个第二全桥结构相互串联构成；和避雷器，构成耗能回路。

13、分析可知，本发明公开一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其可靠性高，实现了对高压直流电路的快速切断。本设备是高压电力电子装备的核心保护设备，可实现故障的快速隔离和旁路；通过固封极柱、真空灭弧室、阻容均压装置、电磁斥力操动机构、液压油缓冲装置、弹簧保持机构技术的组合应用，实现电路的毫秒级切断。弹簧保持机构布置在电磁斥力操动机构下方，真空灭弧室固封内的动触头与电磁斥力操动机构动导电杆间不设置绝缘杆，使电磁斥力操动机构处于高电位，从而实现了本设备的模块化串联设计，可以在超高压、特高压等级直流输电领域的应用。

技术特征：

1.一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，所述驱动机构包括：动导电杆和电磁斥力操动机构，所述动导电杆的一端直接与所述动触头连接，所述电磁斥力操动机构用于控制所述动导电杆移动。

3.根据权利要求2所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，所述电磁斥力操动机构包括：运动金属盘、固定金属盘、线圈、储能电容和控制单元；

4.根据权利要求2所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，还包括：缓冲装置，所述缓冲装置与所述动导电杆的另一端连接，当所述动触头离开所述静触头时，所述缓冲装置能够对所述动导电杆进行缓冲。

5.根据权利要求1所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，还包括：固封极柱，所述固封极柱包裹于所述真空灭弧室的外侧；

6.根据权利要求3所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，还包括：弹簧保持机构，所述弹簧保持机构位于所述合闸线圈的下方，所述弹簧保持机构与所述动导电杆连接，所述弹簧保持机构用于保持所述动导电杆的位置。

7.根据权利要求6所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，所述弹簧保持机构包括：连接杆、连接块、弹簧和基座；

8.根据权利要求6所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，所述弹簧保持机构的数量为两个，两个所述弹簧保持机构位于所述电磁斥力操动机构的同一侧且相对于所述动导电杆对称设置。

9.根据权利要求1所述的一种柔性直流电网中的快速机械开关设备，其特征在于，当所述真空灭弧室的数量为多个时，还包括：多个阻容均压装置，每个所述阻容均压装置均与一个所述真空灭弧室配合使用，所述阻容均压装置包括：均压电容cg、并联电阻rp和串联电阻rl；

10.一种直流断路器，其特征在于，所述直流断路器包括：多个依次串联的直流断路器模块，所述直流断路器模块包括：

技术总结
本发明属于断路器技术领域，其提供了一种直流断路器及其柔性直流电网中的快速机械开关设备。柔性直流电网中的快速机械开关设备包括：真空灭弧室，真空灭弧室具有静触头和动触头；驱动机构，驱动机构与真空灭弧室的动触头连接，驱动机构能够带动动触头离开或接触静触头。一种直流断路器包括：多个依次串联的直流断路器模块，直流断路器模块包括：主回路，由上述的快速机械开关设备和第一全桥结构串联构成；转移支路，由多个第二全桥结构相互串联构成；和避雷器，构成耗能回路。通过上述技术方案使得柔性直流电网中的快速机械开关设备可以模块化串联设计，实现本设备在超高压、特高压等级直流输电领域的应用；还可以实现电路的毫秒级切断。

技术研发人员：宋军,赵丹丹,李春岭
受保护的技术使用者：北京华茂通益科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15