一种无源型高压直流断路器及其实现方法_3

文档序号:9262757阅读:来源:国知局
脉冲,同时闭锁IGCTl和IGCT3,当正向电压高于阀Tl触发所需的最低电压时,阀Tl将导通,主支路电流开始向阀Tl转移直至过零,发出快速机械开关分断信号。短路电流经T1-K2-1GCT2流通,维持其导通一定的时间(不低于2ms),保证快速高速机械开关产生足够开距耐受系统过电压,同时等待来自于系统或自身的分闸命令。
[0054]②若系统判定或者达到断路器自身分断电流极限值需要该断路器,则触发第二电流转移支路中的晶闸管阀T3,电容经电感向阀Tl注入反向电流,短路电流开始从阀Tl向阀T3转移,Tl电流降为零时关断,电容需要储存足够的能量用以保证阀Tl可靠关断,选用关断时间短的晶闸管,可大为降低所需要高压电容容值。阀Tl关断后,短路电流经T3-C-L-K2-1GCT2对电容进行反向充电,电容极性反转,直至达到避雷器动作阈值避雷器动作,短路电流转移至避雷器中,阀T3关断,系统能量被避雷器所消耗吸收,断路器完成分断。在晶闸管阀T3关断后,电容储存能量通过IGCT4经接地电阻释放,能量释放完成后闭锁IGCT2和IGCT4,分断快速开关K2。
[0055]③若系统判定不需要该断路器动作,则重新闭合主支路高速机械开关K1,触发IGCTl和IGCT3,电流将转移回主支路,由于主支路通态压降低,将无法位置阀Tl的正常导通,阀Tl将关断,断路器转入稳态运行状态。
[0056]采用如图3所示全控器件模块时使用方法同上。具体为:
[0057]—)当直流系统正常运行时,两组高速机械开关均闭合,全控器件模块中的全控器件均处于触发状态,主支路电流经高速机械开关和与电流同向的全控器件流通;直流系统正常运行期间,经过电阻对连接于第一电流转移支路和第二点流支路中点处的电容器C进行充电;
[0058]二)直流系统发生单侧短路故障,①当直流系统在断路器右侧端口发生接地短路故障时,对第一电流转移支路中的晶闸管阀Tl施加长触发脉冲,同时闭锁与第五、七全控器件,当正向电压高于晶闸管阀Tl触发所需的最低电压时,晶闸管阀Tl导通,主支路中流经高速机械开关Kl电流开始向晶闸管阀Tl转移直至过零,发出高速机械开关Kl分断信号;短路电流经晶闸管阀Tl-高速机械开关K2-第六全控器件流通,维持晶闸管阀Tl导通不低于2ms的时间,保证高速机械开关Kl产生足够开距耐受直流系统恢复过电压,同时等待来自于直流系统或自身的分闸命令;
[0059]②若直流系统判定或者达到断路器自身分断电流极限值需要高压直流断路器动作时,则触发第二电流转移支路中的晶闸管阀T3,电容器C经电感L向晶闸管阀Tl注入反向电流,短路电流开始从晶闸管阀Tl向晶闸管阀T3转移,晶闸管阀Tl电流降为零时关断;晶闸管阀Tl关断后,短路电流经晶闸管阀T3-电容器C-电感L-高速机械开关K2-第六全控器件对电容器C进行反向充电,电容器C极性反转,直至达到避雷器动作阈值避雷器动作,短路电流转移至避雷器中,晶闸管阀T3关断,直流系统能量被避雷器所消耗吸收,断路器完成分断;在晶闸管阀T3关断后,电容器C储存能量通过第八全控器件经接地电阻释放,能量释放完成后闭锁第六、八全控器件,分断高速机械开关K2 ;
[0060]③若系统判定不需要高压直流断器动作时,则重新闭合主支路高速机械开关K1,触发第五、七全控器件,电流将转移到主支路,由于主支路通态压降低,无法使晶闸管阀Tl正常导通,晶闸管阀Tl关断,高压直流断路器转入稳态运行状态。
[0061]对于采用图4结构模块拓扑断路器动作过程略有不同,表现在,断路器动作过程中当与电流同向的IGCT关断后,主支路电流将经二极管对电容充电,直至第一电流转移支路阀开通,主支路电流开始向第一转移支路转移。具体为:
[0062]一)当直流系统正常运行时,两组高速机械开关均闭合,
[0063]第九和第十全控器件模块中的全控器件均处于触发状态,主支路电流经高速机械开关和与电流同方向的全控器件流通;直流系统正常运行期间,经过电阻对连接于第一电流转移支路和第二点流支路中点处的电容器C进行充电;
[0064]二)直流系统发生单侧短路故障,①当直流系统在断路器右侧端口发生接地短路故障时,对第一电流转移支路中的晶闸管阀Tl施加长触发脉冲,同时闭锁第九全控器件模块,主支路电流经全控器件的反并联二极管对第九全控器件模块中的电容充电,当其电压高于晶闸管阀Tl触发所需的最低电压时,晶闸管阀Tl导通,主支路中流经高速机械开关Kl电流开始向晶闸管阀Tl转移直至过零,发出高速机械开关Kl分断信号;短路电流经晶闸管阀Tl-高速机械开关K2-第十全控器件模块流通,维持晶闸管阀Tl导通不低于2ms的时间,保证高速机械开关Kl产生足够开距耐受直流系统恢复过电压,同时等待来自于直流系统或自身的分闸命令;
[0065]②若直流系统判定或者达到断路器自身分断电流极限值需要高压直流断路器动作时,则触发第二电流转移支路中的晶闸管阀T3,电容器C经电感L向晶闸管阀Tl注入反向电流,短路电流开始从晶闸管阀Tl向晶闸管阀T3转移,晶闸管阀Tl电流降为零时关断;晶闸管阀Tl关断后,短路电流经晶闸管阀T3-电容器C-电感L-高速机械开关K2-第十全控器件模块对电容器C进行反向充电,电容器C极性反转,直至达到避雷器动作阈值避雷器动作,短路电流转移至避雷器中,晶闸管阀T3关断,直流系统能量被避雷器所消耗吸收,断路器完成分断;在晶闸管阀T3关断后,电容器C储存能量通过第十全控器件模块经接地电阻释放,能量释放完成后闭锁第十全控器件模块,分断高速机械开关K2 ;
[0066]③若系统判定不需要高压直流断器动作时,则重新闭合主支路高速机械开关K1,触发第九全控器件模块,电流将转移到主支路,由于主支路通态压降低,无法使晶闸管阀Tl正常导通,晶闸管阀Tl关断,高压直流断路器转入稳态运行状态。
[0067]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种无源型高压直流断路器,所述高压直流断路器包括并联的能量吸收支路、主支路和电流转移支路,所述电流转移支路包括第一电流转移支路和第二电流转移支路;所述能量吸收支路由非线性电阻器构成;所述高压直流断路器串联连接于直流系统中,其特征在于,所述主支路包括串联的至少两组高速机械开关和至少两组全控器件模块。2.如权利要求1所述的无源型高压直流断路器,其特征在于,所述全控器件模块由反向串联的全控器件构成,每个全控器件两端均反并联有续流二极管;两组高速机械开关表示为高速机械开关Kl和K2,两组全控器件分别表示为第一全控器件、第二全控器件、第三全控器件和第四全控器件。3.如权利要求1所述的无源型高压直流断路器,其特征在于,所述全控器件模块由两组全控器件反向并联构成;两组全控器件分别表示为第五全控器件、第六全控器件、第七全控器件和第八全控器件。4.如权利要求1所述的无源型高压直流断路器,其特征在于,所述全控器件模块采用四个全控器件和电容器Cl组成的全桥结构,分别表示为第九全控器件模块和第十全控器件模块;全桥结构包括两个桥臂,每个桥臂由2个全控器件串联组成,每个全控器件两端均反并联有续流二极管;所述电容器Cl连接于两桥臂中点之间。5.如权利要求4所述的无源型高压直流断路器,其特征在于,所述全控器件包括IGCT器件、IGBT器件和GTO器件。6.如权利要求1所述的无源型高压直流断路器,其特征在于,所述第一电流转移支路和第二电流转移支路均由2组反方向晶闸管阀串联构成;串联的电容器C和电感L连接在第一电流转移支路和第二电流转移支路的中点处,经电
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