弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构及开断方法

本发明涉及电力设备，特别是一种弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构及开断方法。

背景技术：

1、随着电力系统装机容量的不断攀升，发电机出口断路器成为保障系统稳定运行的关键设备。发电机的短路电流常出现延迟过零的现象，短路电流峰值高，直流分量巨大，对断路器开断性能的要求较高。传统的交流断路器依靠电流自然过零点实现开断，难以应用于发电机源延迟过零的开断工况。目前，发电机出口断路器多采用sf6开断原理，但sf6具有严重的温室效应，不符合电力设备环保化的发展需求。

2、在背景技术部分中公开的所述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、针对所述现有技术存在的不足或缺陷，提供了一种弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构及开断方法，通过设计弧压增强装置提高空气式断路器的电弧电压，能够有效制造人工过零点，并通过快速真空断路器承受弧后瞬态恢复电压完成电流开断。

2、本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

3、一种弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构包括，

4、弧压增强型空气式断路器模块，其包括，

5、空气式断路器，其包括静触头、动触头和位于静触头和动触头之间的一侧的灭弧栅片，所述动触头采用多触指触头结构，

6、弧压增强装置，其包括位于静触头和动触头之间且朝向所述灭弧栅片喷射气流的压缩气缸，

7、阻尼元件，其并联所述空气式断路器；

8、快速真空断路器，其串联所述空气式断路器。

9、所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构中，所述灭弧栅片为金属材质。

10、所述的弧压增强型发电机出口断路器的动触头结构，其特征在于，动触头采用多触指触头结构，触指单元个数包括三个及以上，触指单元包括触指、弹簧、金属软连接。

11、所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构中，所述空气式断路器和快速真空断路器都采用快速操作机构驱动，快速操作机构包括电磁操作机构和弹簧操作机构。

12、所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构中，所述阻尼元件包括陶瓷电阻、铝壳电阻、水泥电阻的任意一个或者多个的组合。

13、弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构的开断方法包括以下步骤，

14、步骤s100：发生短路故障时，发送分闸指令到空气式断路器，同时给弧压增强装置发送指令使得电弧电压升高；

15、步骤s200：空气式断路器的电弧电压和并联的阻尼元件降低故障电流的直流分量以制造人工过零点；

16、步骤s300：电流即将过零时，发送分闸指令到快速真空断路器，电流过零成功开断。

17、开断方法中，步骤s100中，当故障电流下降到第一特征值时，发送分闸指令到空气式断路器，同时给弧压增强装置发送指令使得电弧电压升高，第一特征值保证空气式断路器的电弧电压能够提高到故障电流出现过零点。

18、开断方法中，步骤s300中，当故障电流下降到第二特征值时，发送分闸指令到快速真空断路器，电流过零成功开断，第二特征值保证快速真空断路器的触头在电流过零时达到一定开距，使其过零后成功分断电流。

19、开断方法中，当空气式断路器收到分闸指令后，动触头与静触头分离，动触头与静触头之间产生电弧，同时给压缩气缸发送指令，压缩气缸喷射出高速气流，在高速气流作用下，电弧弧根移动到触指边缘，电弧弧柱被拉长并进入到灭弧栅片中继续向前运动，在灭弧栅片分割电弧、冷却电弧和弧柱拉长作用下，电弧电压得到提高。

20、所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构中，所述弧压增强装置还包括磁吹式弧压增强装置。

21、所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构中，所述磁吹式弧压增强装置包括励磁线圈、预充电电容和放电开关。

22、开断方法中，当采用磁吹式弧压增强装置时，其特征在于，当空气式断路器收到分闸指令后，动触头与静触头分离，动触头与静触头之间产生电弧，同时给励磁线圈的放电开关发送指令，励磁线圈在断路器触头间隙建立外加磁场，在洛伦兹力作用下，电弧弧根移动到触指边缘，电弧弧柱被拉长并进入到灭弧栅片中继续向前运动，在灭弧栅片分割电弧、冷却电弧和弧柱拉长作用下，电弧电压得到提高。

23、与现有技术相比，本发明带来的有益效果为：

24、本发明采用弧压增强装置提高空气式断路器的电弧电压，加速发电机源故障电流直流分量的快速衰减，制造人工过零点，为快速真空断路器开断电流提供基础条件。空气式断路器并联阻尼元件，分担流经空气式断路器的短路电流，提高整体拓扑结构的开断容量。采用空气式断路器和快速真空断路器串联，代替sf6断路器，具有完全环境友好的特点。

25、所述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的所述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

技术特征：

1.一种弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构，其特征在于，其包括，

2.如权利要求1所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构，其特征在于，优选的，所述灭弧栅片为金属材质。

3.如权利要求1所述的动触头结构，其特征在于，动触头采用多触指触头结构，触指单元的个数包括三个及以上，触指单元包括触指、弹簧、金属软连接。

4.如权利要求1所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构，其特征在于，所述空气式断路器和快速真空断路器都采用快速操作机构驱动，快速操作机构包括电磁操作机构和弹簧操作机构。

5.如权利要求1所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构，其特征在于，所述阻尼元件包括陶瓷电阻、铝壳电阻、水泥电阻的任意一个或者多个的组合。

6.如权利要求1所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构，其特征在于，所述弧压增强装置还包括磁吹式弧压增强装置。

7.如权利要求1所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构，其特征在于，所述磁吹式弧压增强装置包括励磁线圈、预充电电容和放电开关。

8.如权利要求1-7中任一项所述的弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构的开断方法中，其特征在于，

技术总结公开了一种弧压增强型发电机出口断路器的拓扑结构及开断方法，拓扑结构中，弧压增强型空气式断路器模块与快速真空断路器串联。其中，空气式断路器包括静触头、动触头和位于静触头和动触头之间的一侧的灭弧栅片，所述动触头采用多触指触头结构；弧压增强装置包括位于静触头和动触头之间且朝向所述灭弧栅片喷射气流的压缩气缸；阻尼元件并联所述空气式断路器。拓扑结构及开断方法能够加速发电机源故障电流快速过零，同时充分发挥真空断路器的快速介质恢复特性来开断电流，具有电弧电压高、开断速度快、通流容量足、完全环境友好等优势。技术研发人员：荣命哲,杨飞,韩翔宇,陈洪斌,张云轩,孙晋茹,吴益飞,吴翊,纽春萍受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5