一种直流电路快速灭弧装置的制作方法

本发明属于储能站直流电路灭弧，尤其是涉及一种直流电路快速灭弧装置。

背景技术：

1、储能电站当中存在的主要安全问题可包括火灾隐患、爆炸隐患。储能系统的很多火灾来源于直流馈电回路故障点电弧能量大、及时开关及时跳开，故障点也容易发生火灾。

2、一般直流断路器研究重点是快速清除断口电弧，而对于储能站，更需要快速清除故障点电弧，因此不能借鉴常见直流断路器叠加震荡、分级缓慢开断等手段，必须力求降低故障电流幅值，从而降低故障点电弧能量，避免火灾发生。由于直流熄弧电流不存在自然的过零点，故必须强制过零才能熄灭直流电路。

3、交流断路器在直流电路中应用时，重点要考虑直流电路的电压。直流电路的电压越高，电弧电压大于电源电压的熄弧条件越难满足，电弧越不轻易熄灭，故交流断路器分断直流短路电流越困难。交流断路器在直流电路应用中要提升其直流分断能力，尤其对于电压较高的直流电路电压，简单有效的办法是将多极断路器串联使用。然而该做法虽然实现了直流开断，但是由于开断时间长、无故障限流作用，导致故障点电弧能量作用巨大，即使开断限流后仍旧会引发故障点火灾。一般在交流断路器电路中，常常串联电抗器限制短路电流，然而由于直流无过零点，如果采用串联电抗器限制短路电流，由于电抗器的储能效应，往往使断路器开断电流更为困难，得不偿失。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，提供一种直流电路快速灭弧装置，降低直流电路故障点的电弧能量，加快直流电路的开断速度，以降低火灾发生概率。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种直流电路快速灭弧装置，包括直流电源、直流断路器以及短路能量限制电路，所述直流电源并联所述直流断路器后，再连接所述短路能量限制电路，所述短路能量限制电路包括磁流体电抗器、续流二极管、储能电容、快速晶闸管、触发电抗器、保护电阻，所述磁流体电抗器与所述续流二极管并联，所述续流二极管的正极与所述储能电容正极以及直流电路正极输出端连接，所述续流二极管的负极与直流电源正极连接，所述续流二极管的正极与所述储能电容正极以及直流电路正极输出端连接，所述储能电容负极与所述快速晶闸管的负极连接、所述快速晶闸管的正极与直流电路负极输出端连接，所述触发电抗器的二次侧与所述保护电阻并联后与所述快速晶闸管的门极并联，所述触发电抗器的一次侧连接在直流电路负极输出端与直流单元负极之间。

4、作为一种优选的技术方案，所述磁流体电抗器包括铁芯容器，铁芯容器内部设置有固定的闭合铁芯，在铁芯容器的其余空腔部位充满磁流体液体，所述磁流体液体由硅油与体积百分比为20%的1000目铁氧体粉末组成。

5、作为一种优选的技术方案，所述直流断路器替换为交流断路器。

6、作为一种优选的技术方案，所述磁流体液体不含有悬着添加剂。

7、采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

8、本发明的直流电路快速灭弧装置，在直流断路器和直流电路的输出端之间设置短路能量限制电路，短路能量限制电路通过磁流体电抗器的饱和效应，使磁流体电抗器储能可以动态变化，磁流体电抗器与续流二极管配合，可起到短路能量吸收、不释放在直流断路器断口的良好效果。储能电容、快速晶闸管、触发电抗器、保护电阻构成电容触发式故障电压限制器，磁流体电抗器与电容触发式故障电压限制器配合，可将故障后的故障点电弧能量降至最低。由于故障电流小，开断速度加快，使故障点的电弧能量得到极大降低、降低火灾发生概率。

9、本发明中短路能量限制电路可以方便地串联在需要保护的直流回路中，起到良好的短路限流作用，无需对现有开关设备做改动。另外，本发明可以使直流故障点在开关跳闸后持续燃弧时间不超过20毫秒，平均电弧能量降低70%以上，使故障点火灾概率大幅降低。

技术特征：

1.一种直流电路快速灭弧装置，其特征在于，包括直流电源、直流断路器以及短路能量限制电路，所述直流电源并联所述直流断路器后，再连接所述短路能量限制电路，所述短路能量限制电路包括磁流体电抗器、续流二极管、储能电容、快速晶闸管、触发电抗器、保护电阻，所述磁流体电抗器与所述续流二极管并联，所述续流二极管的正极与所述储能电容正极以及直流电路正极输出端连接，所述续流二极管的负极与直流电源正极连接，所述续流二极管的正极与所述储能电容正极以及直流电路正极输出端连接，所述储能电容负极与所述快速晶闸管的负极连接、所述快速晶闸管的正极与直流电路负极输出端连接，所述触发电抗器的二次侧与所述保护电阻并联后与所述快速晶闸管的门极并联，所述触发电抗器的一次侧连接在直流电路负极输出端与直流单元负极之间。

2.根据权利要求1所述的一种直流电路快速灭弧装置，其特征在于，所述磁流体电抗器包括铁芯容器，铁芯容器内部设置有固定的闭合铁芯，在铁芯容器的其余空腔部位充满磁流体液体，所述磁流体液体由硅油与体积百分比为20%的1000目铁氧体粉末组成。

3.根据权利要求1所述的一种直流电路快速灭弧装置，其特征在于，所述直流断路器替换为交流断路器。

4.根据权利要求1所述的一种直流电路快速灭弧装置，其特征在于，所述磁流体液体不含有悬着添加剂。

技术总结本发明提供一种直流电路快速灭弧装置，包括直流电源、直流断路器以及短路能量限制电路，直流电源并联直流断路器后，再连接短路能量限制电路，短路能量限制电路包括磁流体电抗器、续流二极管、储能电容、快速晶闸管、触发电抗器、保护电阻，储能电容、快速晶闸管、触发电抗器、保护电阻构成电容触发式故障电压限制器。本发明使得直流电路故障电流小，开断速度加快，使故障点的电弧能量得到极大降低、降低火灾发生概率。技术研发人员：叶宏,程朝阳,瞿迪庆,张文杰,贺燕,徐敏,许哲伟,朱君兴,皮华清,王宁,朱益斌,杜倩媛受保护的技术使用者：金华八达集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20