三阶段电流转移混合型无弧直流断路器

发布时间：2019-11-10 18:59

【摘要】：针对高压直流电路存在开断困难的问题,提出了一种无弧直流断路器的拓扑结构。该拓扑结构采用三阶段的电流转移方案,解决了基于传统强迫关断原理的混合型断路器开断时,高速机械开关在打开瞬间有较大的反向恢复电压,需要给预充电电容另加充电电源的问题。通过等效数学模型对工作阶段的临界时刻进行数学计算以及对其推导的正确性进行仿真分析。分析结果表明,采用所提出的拓扑结构不但可以使机械开关无弧分断,而且分断速度较快。
【图文】：

能够自身给预充电电容充电，不需要另加充电电源［14］，但基于强迫关断原理的混合型断路器在高速机械开关打开瞬间仍会产生较大的反向恢复电压，该电压值达到一定等级便会击穿触头两端，产生二次电唬基于上述分析，本文针对传统强迫换流混合型直流断路器需要给预充电电容另加充电电源、高速机械开关在打开瞬间存在较大的反向恢复电压的问题，提出一种三阶段电流转移混合型无弧直流断路器，通过两次强迫换流和一次自然换流实现机械开关的无弧打开，有效提高断路器的分断速度。1拓扑结构和工作原理1.1拓扑结构图1为三阶段电流转移混合型无弧直流断路器拓扑结构。主支路由高速机械开关Q和二极管VD2构成;电流转移支路由晶闸管VT1、VT2、VT3、VD0，电容C，电感L1、L2以及反并联二极管VD1构成;能量吸收支路由避雷器MOV组成;预充电电容的电能补充电路由电感L3和晶闸管VT4组成;US为高压直流电源，LS为系统等效电感，ＲS为等效电阻。图1无弧直流断路器拓扑结构Fig.1Topologyofthearc-lessDCcircuitbreaker1.2工作原理系统稳定运行时，高速机械开关Q闭合，电源通过开关Q向负载供电。当系统发生接地短路故障时，短路电流快速上升。当短路电流值达到断路器的动作阈值时，，断路器开始动作，触发晶闸管VT1、VT2导通，预充电电容C开始反向放电。当电容C反向注入电流等于系统短路故障电流时，驱动高速机械开关无弧打开，并在打开以后机械开关两端电压保持为0V。一段时间后，电容C放电结束，开始反向充电。当电容C反向电压达到最大值时，触发晶闸管VT3导通，电容C反向放电。等到电容C反向放电结束，电源和电路中的储能元件给电容C正向充电;当电容C正向充电的电压达到

第32卷第11期张国军等三阶段电流转移混合型无弧直流断路器图2各阶段的工作状态的拓扑结构Fig.2TopologydiagramofthevariousstagesofworkstatusuC_2=UCcost'1L2i酑(5)当t=t2时，电容C反向注入电流与系统故障电流相等，iQ下降为0A，即USＲS1－e－t2ＲS/L()S=UCi酑Li

本文编号：2558988