一种直流断路器用换流振荡回路的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请属于电路转换设备领域，更具体地，涉及一种新型的直流断路器用换流振荡回路。
【背景技术】
[0002]相比于交流输电，直流输电在经济性，稳定性，远距离大容量输电，跨区互联，输电调控等方面都有较为明显的优势。然而，由于直流输电系统的阻尼相对较低，直流系统的短路故障发展的更快，控制保护难度也更大。因此，如何快速断开故障电流，维持电网安全稳定运行成为高压直流输电的一大难题。高压直流断路器作为高压直流输电工程的重要设备之一，是解决这一问题行之有效的技术手段。借助辅助振荡回路的真空直流断路器是一种可应用于对开断故障电流要求在几毫秒内的多端直流输电系统中的断路器结构。这种高压直流断路器的研制必须攻克的难点之一是换流振荡回路中的火花放电间隙及其触发控制系统:(1)为保证放电火花间隙在工作电压下不发生误动作(不受控导通)，应使间隙的耐受电压远高于工作电压，但工作电压过低可能会导致间隙在触发脉冲到达时发生拒动作(导通失败)；(2)触发控制系统耐高压绝缘设备结构复杂，且价格昂贵；(3)触发控制系统充电时间较长，当高压直流输电线路发生故障时，不能够迅速发出脉冲触发信号使火花间隙导通，进而切断故障线路。
【发明内容】
[0003]针对现有技术难点，本发明提供了一种新型的直流断路器用换流振荡回路，其目的在于解决现有高压直流断路器换流振荡回路中存在的火花放电间隙难以同时满足不误动和不拒动，以及触发控制系统充电时间长、耐高压绝缘设备价格昂贵的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供了一种新型的直流断路器用换流振荡回路，包括多重火花间隙、触发控制系统、平波电抗器、交流断路器、避雷器、触发电阻、两电极开关、放电电容、充电电阻和换流电感。
[0005]其中，多重火花间隙包括间隙、间隙分压电阻和间隙分压电容，多级间隙串联连接，间隙分压电阻并联在间隙两端，间隙分压电容一端连接于两相邻间隙连接点上，另一端连接于最后一级间隙的低压端；
[0006]触发控制系统包括大分压电阻、小分压电阻、分压电容、充电电感、充电脉冲晶闸管、放电脉冲晶闸管、原方电容、副方电容、脉冲变压器和隔直电容，大分压电阻和小分压电阻串联连接，再并联在放电电容的两端，分压电容并联在小分压电阻的两端，充电电感一端接分压电容高压端，一端接充电脉冲晶闸管阳极，充电脉冲晶闸管阴极接原方电容高压端，放电脉冲晶闸管阳极接原方电容高压端，阴极接脉冲变压器原方绕组高压端，原方电容低压端接分压电容低压端，脉冲变压器原方绕组低压端接原方电容低压端，副方电容高压端接脉冲变压器副方绕组高压端，副方电容低压端接最后一级间隙低压端，脉冲变压器副方绕组低压端接在最后一级间隙的低压端，隔直电容一端接副方电容的高压端，一端接第一级间隙高压端；
[0007]平波电抗器和交流断路器串联连接，再串接在高压直流输电线路中；
[0008]避雷器并联在交流断路器的两端；
[0009]触发电阻一端接在第一级间隙的高压端，一端接在平波电抗器和交流断路器连接点上；
[0010]两电极开关并联连接在触发电阻两端；
[0011]放电电容低压端接换流电感低压端，放电电容的高压端接在交流断路器背离平波电抗器的一端，换流电感的高压端接在最后一级间隙的低压端；
[0012]充电电阻一端接放电电容低压端，另一端直接接地。
[0013]优选地，大分压电阻为ΜΩ级电阻，耐压值应为直流母线电压的2倍以上。
[0014]优选地，分压电容为mF级电容，用于给原方电容补电，维持原方电容上电压不变，保证触发控制系统能够随时输出脉冲触发信号。
[0015]优选地，隔直电容为nF级电容，耐压值应高于直流母线电压。
[0016]优选地，充电电阻为ΜΩ级电阻，耐压值应为直流母线电压的2倍以上。
[0017]优选地，触发电阻为ΜΩ级电阻，用以增大多重火花间隙并联回路阻抗，防止多重火花间隙被高频小阻抗支路并联旁路，导致触发电压达不到预定高压而无法正常击穿多重火花间隙。
[0018]优选地，两电极开关的导通设置为两电极过压自触发方式，为保证其在触发控制系统输出脉冲信号时不发生过压击穿，两电极开关触发电压应大于每级间隙耐压值，而为保证换流回路导通后两电极开关能够触发导通，触发电压应比直流母线电压值小。
[0019]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列的有益效果:
[0020](I)通过结合直流断路器自身的结构及应用特点，本发明采用了多重火花间隙，由此妥善的解决了直流断路器换流振荡回路中火花放电间隙难以同时满足不误动和不拒动的问题。
[0021](2)此外触发控制系统完全利用了换流振荡回路自身的对地绝缘，将触发器及其供电系统全部置于高电位，避免了重新外接昂贵的耐高压绝缘设备。
[0022](3)触发控制系统基于电容分压的原理，使原方电容电压维持不变，缩短了触发控制系统的充电时间，保证触发控制系统能够随时输出脉冲触发信号。
【附图说明】
[0023]图1是本发明一种新型的直流断路器用换流振荡回路结构示意图。
[0024]图2是本发明一种新型的直流断路器用换流振荡回路短路保护控制程序图。
[0025]图3是本发明一种新型的直流断路器用换流振荡回路绝缘分析电路图。
[0026]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:
[0027]S1,......，31<为间隙；1?；31，......，Rsn为间隙分压电阻；C i，......，CV1为间隙分压电容为平波电抗器；CMin为放电电容；L为换流电感Atl为充电电阻A1为触发电阻；R2为小分压电阻；R3为大分压电阻；cfl为分压电容；Ι^为充电电感；SCR i为充电脉冲晶闸管；SCR2为放电脉冲晶闸管；Cf2为原方电容；Cf3为副方电容；T为脉冲变压器；Cgz为隔直电容；S为两电极开关；CB为交流断路器；F为避雷器。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]本发明所涉及保护范围为图1中虚线框所包围电路。
[0030]如图1所示，本发明一种新型的直流断路器用换流振荡回路包括多重火花间隙1、触发控制系统2、平波电抗器U、交流断路器CB、避雷器F、触发电阻R1、两电极开关S、放电电容Cmain、充电电阻Rtl和换流电感L。
[0031 ] 多重火花间隙I包括间隙S1，......，Sn、间隙分压电阻Rsl，......，Rsn和间隙分压电谷 C1，......，CN_j ο
[0032]多重火花间隙开关的主要特点是通过间隙网络实现了多个开关在稳态和暂态时分压的不一致，进而既实现了直流稳态时均匀分压，在最大程度上提高了间隙的总耐压水平；同时通过暂态电压非线性分布的特性，使触发电压的大部分加在第一级火花间隙上，大幅度降低了触发的难度，在保证耐压的前提下提高了触发的可靠性。
[0033]间隙S1,……，Sn串联连接。
[0034]间隙分压电阻Rsl，……，1^分别并联在间隙S1,……，Sn两端。
[0035]间隙分压电容C1,……，CV1—端分别连接于间隙S i，……，SN_^低压端，另一端均直接连接于间隙Sn的低压端。
[0036]触发控制系统2包括小分压电阻R2、大分压电阻R3、分压电容Cfl、充电电感L1、充电脉冲晶闸管SCR1、放电脉冲晶闸管SCR2、原方电容Cf2、副方电容Cf3、脉冲变压器T和隔直电容Cgz。
[0037]小分压电阻R2和大分压电阻R 3串联连接，再并联在放电电容Cmain的两端，大分压电阻&为ΜΩ级电阻，耐压值应为直流母线电压的2倍以上。
[0038]分压电容Cfl并联在小分压电阻R 2的两端，分压电容C ?为mF级电容，用于给原方电容Cf2补电，维持原方电容Cf2上电压不变，保证触发控制系统2能够随时输出脉冲触发信号。
[0039]充电电感L1 一端接分压电容C fi高压端，一端接充电脉冲晶闸管SCR i阳极，充电脉冲晶闸管SCRJA极接原方电容C ^高压端。
[0040]放电脉冲晶闸管SCRJH极接原方电容C ^高压端，阴极接脉冲变压器T原方绕组高压端，原方电容Cf2低压端接分压电容C ?低压端。
[0041]副方电