一種直流斷路器用換流振蕩回路的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請屬于電路轉換設備領域，更具體地，涉及一種新型的直流斷路器用換流振蕩回路。
【背景技術】
[0002]相比于交流輸電，直流輸電在經濟性，穩定性，遠距離大容量輸電，跨區互聯，輸電調控等方面都有較為明顯的優勢。然而，由于直流輸電系統的阻尼相對較低，直流系統的短路故障發展的更快，控制保護難度也更大。因此，如何快速斷開故障電流，維持電網安全穩定運行成為高壓直流輸電的一大難題。高壓直流斷路器作為高壓直流輸電工程的重要設備之一，是解決這一問題行之有效的技術手段。借助輔助振蕩回路的真空直流斷路器是一種可應用于對開斷故障電流要求在幾毫秒內的多端直流輸電系統中的斷路器結構。這種高壓直流斷路器的研制必須攻克的難點之一是換流振蕩回路中的火花放電間隙及其觸發控制系統:(1)為保證放電火花間隙在工作電壓下不發生誤動作(不受控導通)，應使間隙的耐受電壓遠高于工作電壓，但工作電壓過低可能會導致間隙在觸發脈沖到達時發生拒動作(導通失敗)；(2)觸發控制系統耐高壓絕緣設備結構復雜，且價格昂貴；(3)觸發控制系統充電時間較長，當高壓直流輸電線路發生故障時，不能夠迅速發出脈沖觸發信號使火花間隙導通，進而切斷故障線路。
【發明內容】
[0003]針對現有技術難點，本發明提供了一種新型的直流斷路器用換流振蕩回路，其目的在于解決現有高壓直流斷路器換流振蕩回路中存在的火花放電間隙難以同時滿足不誤動和不拒動，以及觸發控制系統充電時間長、耐高壓絕緣設備價格昂貴的問題。
[0004]為實現上述目的，本發明提供了一種新型的直流斷路器用換流振蕩回路，包括多重火花間隙、觸發控制系統、平波電抗器、交流斷路器、避雷器、觸發電阻、兩電極開關、放電電容、充電電阻和換流電感。
[0005]其中，多重火花間隙包括間隙、間隙分壓電阻和間隙分壓電容，多級間隙串聯連接，間隙分壓電阻并聯在間隙兩端，間隙分壓電容一端連接于兩相鄰間隙連接點上，另一端連接于最后一級間隙的低壓端；
[0006]觸發控制系統包括大分壓電阻、小分壓電阻、分壓電容、充電電感、充電脈沖晶閘管、放電脈沖晶閘管、原方電容、副方電容、脈沖變壓器和隔直電容，大分壓電阻和小分壓電阻串聯連接，再并聯在放電電容的兩端，分壓電容并聯在小分壓電阻的兩端，充電電感一端接分壓電容高壓端，一端接充電脈沖晶閘管陽極，充電脈沖晶閘管陰極接原方電容高壓端，放電脈沖晶閘管陽極接原方電容高壓端，陰極接脈沖變壓器原方繞組高壓端，原方電容低壓端接分壓電容低壓端，脈沖變壓器原方繞組低壓端接原方電容低壓端，副方電容高壓端接脈沖變壓器副方繞組高壓端，副方電容低壓端接最后一級間隙低壓端，脈沖變壓器副方繞組低壓端接在最后一級間隙的低壓端，隔直電容一端接副方電容的高壓端，一端接第一級間隙高壓端；
[0007]平波電抗器和交流斷路器串聯連接，再串接在高壓直流輸電線路中；
[0008]避雷器并聯在交流斷路器的兩端；
[0009]觸發電阻一端接在第一級間隙的高壓端，一端接在平波電抗器和交流斷路器連接點上；
[0010]兩電極開關并聯連接在觸發電阻兩端；
[0011]放電電容低壓端接換流電感低壓端，放電電容的高壓端接在交流斷路器背離平波電抗器的一端，換流電感的高壓端接在最后一級間隙的低壓端；
[0012]充電電阻一端接放電電容低壓端，另一端直接接地。
[0013]優選地，大分壓電阻為ΜΩ級電阻，耐壓值應為直流母線電壓的2倍以上。
[0014]優選地，分壓電容為mF級電容，用于給原方電容補電，維持原方電容上電壓不變，保證觸發控制系統能夠隨時輸出脈沖觸發信號。
[0015]優選地，隔直電容為nF級電容，耐壓值應高于直流母線電壓。
[0016]優選地，充電電阻為ΜΩ級電阻，耐壓值應為直流母線電壓的2倍以上。
[0017]優選地，觸發電阻為ΜΩ級電阻，用以增大多重火花間隙并聯回路阻抗，防止多重火花間隙被高頻小阻抗支路并聯旁路，導致觸發電壓達不到預定高壓而無法正常擊穿多重火花間隙。
[0018]優選地，兩電極開關的導通設置為兩電極過壓自觸發方式，為保證其在觸發控制系統輸出脈沖信號時不發生過壓擊穿，兩電極開關觸發電壓應大于每級間隙耐壓值，而為保證換流回路導通后兩電極開關能夠觸發導通，觸發電壓應比直流母線電壓值小。
[0019]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列的有益效果:
[0020](I)通過結合直流斷路器自身的結構及應用特點，本發明采用了多重火花間隙，由此妥善的解決了直流斷路器換流振蕩回路中火花放電間隙難以同時滿足不誤動和不拒動的問題。
[0021](2)此外觸發控制系統完全利用了換流振蕩回路自身的對地絕緣，將觸發器及其供電系統全部置于高電位，避免了重新外接昂貴的耐高壓絕緣設備。
[0022](3)觸發控制系統基于電容分壓的原理，使原方電容電壓維持不變，縮短了觸發控制系統的充電時間，保證觸發控制系統能夠隨時輸出脈沖觸發信號。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明一種新型的直流斷路器用換流振蕩回路結構示意圖。
[0024]圖2是本發明一種新型的直流斷路器用換流振蕩回路短路保護控制程序圖。
[0025]圖3是本發明一種新型的直流斷路器用換流振蕩回路絕緣分析電路圖。
[0026]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0027]S1,......，31<為間隙；1?；31，......，Rsn為間隙分壓電阻；C i，......，CV1為間隙分壓電容為平波電抗器；CMin為放電電容；L為換流電感Atl為充電電阻A1為觸發電阻；R2為小分壓電阻；R3為大分壓電阻；cfl為分壓電容；Ι^為充電電感；SCR i為充電脈沖晶閘管；SCR2為放電脈沖晶閘管；Cf2為原方電容；Cf3為副方電容；T為脈沖變壓器；Cgz為隔直電容；S為兩電極開關；CB為交流斷路器；F為避雷器。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0029]本發明所涉及保護范圍為圖1中虛線框所包圍電路。
[0030]如圖1所示，本發明一種新型的直流斷路器用換流振蕩回路包括多重火花間隙1、觸發控制系統2、平波電抗器U、交流斷路器CB、避雷器F、觸發電阻R1、兩電極開關S、放電電容Cmain、充電電阻Rtl和換流電感L。
[0031 ] 多重火花間隙I包括間隙S1，......，Sn、間隙分壓電阻Rsl，......，Rsn和間隙分壓電谷 C1，......，CN_j ο
[0032]多重火花間隙開關的主要特點是通過間隙網絡實現了多個開關在穩態和暫態時分壓的不一致，進而既實現了直流穩態時均勻分壓，在最大程度上提高了間隙的總耐壓水平；同時通過暫態電壓非線性分布的特性，使觸發電壓的大部分加在第一級火花間隙上，大幅度降低了觸發的難度，在保證耐壓的前提下提高了觸發的可靠性。
[0033]間隙S1,……，Sn串聯連接。
[0034]間隙分壓電阻Rsl，……，1^分別并聯在間隙S1,……，Sn兩端。
[0035]間隙分壓電容C1,……，CV1—端分別連接于間隙S i，……，SN_^低壓端，另一端均直接連接于間隙Sn的低壓端。
[0036]觸發控制系統2包括小分壓電阻R2、大分壓電阻R3、分壓電容Cfl、充電電感L1、充電脈沖晶閘管SCR1、放電脈沖晶閘管SCR2、原方電容Cf2、副方電容Cf3、脈沖變壓器T和隔直電容Cgz。
[0037]小分壓電阻R2和大分壓電阻R 3串聯連接，再并聯在放電電容Cmain的兩端，大分壓電阻&為ΜΩ級電阻，耐壓值應為直流母線電壓的2倍以上。
[0038]分壓電容Cfl并聯在小分壓電阻R 2的兩端，分壓電容C ?為mF級電容，用于給原方電容Cf2補電，維持原方電容Cf2上電壓不變，保證觸發控制系統2能夠隨時輸出脈沖觸發信號。
[0039]充電電感L1 一端接分壓電容C fi高壓端，一端接充電脈沖晶閘管SCR i陽極，充電脈沖晶閘管SCRJA極接原方電容C ^高壓端。
[0040]放電脈沖晶閘管SCRJH極接原方電容C ^高壓端，陰極接脈沖變壓器T原方繞組高壓端，原方電容Cf2低壓端接分壓電容C ?低壓端。
[0041]副方電