【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力，具体涉及一种基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器及其控制方法。
技术介绍
1、随着现有电网中输电距离和容量的需求迅速增长，为了保证电力传输的经济性，使用的输电电压等级也在显著提高，由此导致过电压水平也快速增长。
2、为了能抑制过电压对系统中器件的损害，金属氧化物避雷器被广泛地应用于电力系统中，以抑制过电压。
3、但是，现有使用场景不断对避雷器的可靠性提出更高的要求，这也限制了它的保护性能，在参数上体现为荷电率制约保护水平和残压；同理，这也严重制约了系统建设和装备制造，使系统搭建的成本和难度大幅升高，甚至过电压会威胁系统的可靠运行。特别地，在当前设计场景中，因为大量使用了新兴的电力电子器件，其应对瞬态过电压的峰值时，比传统电力装备更敏感。然而，直流电网直流侧缓波前过电压和快波前过电压水平通常都在大概2p.u.。进一步，极线电抗器阀侧的缓波前过电压和快波前过电压水平也都达到大概1.9p.u.。因此直流输电系统直流侧随着采用更多的电力电子装备，迫切需要深度抑制过电压。
4、为深度抑制缓波前过电压，现有技术时通过在系统故障时导通旁路开关减少接入系统的避雷器数量从而减小过电压，这种解耦荷电率和暂态压比的方法十分成熟并已经在直流工程中投入运行。其中，根据旁路开关，可控避雷器可以分为机械开关型和晶闸管型。机械开关和晶闸管的导通时间分别在毫秒和微秒数量级，且在系统控制中存在延时问题。然而典型的快波前过电压的波前时间在0.1到20微秒范围内，这说明现有的旁路开关无法在波前范围内导通。因此，
5、综上，还需要对可控避雷器进行结构改进，使其旁路开关能在波前范围内导通，实现深度抑制快波前过电压的能力，且化简现有结构设计，降低成本。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种结构简化成本低，且具备相同功能的多端口混合式直流断路器。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供一种基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，避雷器包括固定部和可控部；所述固定部与所述可控部串联；所述避雷器与保护单元并联；
4、所述固定部设有第一过压保护元件；
5、所述可控部设有一个可控模块或多个可控模块串联；
6、所述可控模块中并联有第二过压保护元件和混合旁路开关；
7、所述混合旁路开关设有可击穿间隙和晶闸管。
8、可选的，所述第一过压保护元件为金属氧化物压敏电阻。
9、可选的，所述固定部中还设有第一均压电阻；
10、所述第一均压电阻与所述第一过压保护元件并联。
11、可选的，所述可控模块中还设有第二均压电阻；
12、所述第二均压电阻与所述第二过压保护元件、可击穿间隙和晶闸管并联。
13、可选的，所述第一均压电阻与所述第二均压电阻的阻值比值等于所述第一过压保护元件与所述第二过压保护元件的额定电压比值。
14、可选的，所述第二过压保护元件为金属氧化物压敏电阻。
15、可选的，所述可击穿间隙的电极结构为平行板间隙结构。
16、可选的，所述可击穿间隙的电极横向尺寸为间隙距离的5-60倍。
17、可选的，所述可击穿间隙的电极呈圆盘状结构，间隙距离为毫米级；
18、所述可击穿间隙的电极直径为间隙距离的15-60倍。
19、另一方面，本专利技术还提供一种基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器控制方法，其包括如下步骤：
20、s1、实时监测固定部电压，当监测值超出设计值时，混合旁路开关合闸，使可控部退出；
21、s2、当所述固定部电压超出阈值时，所述混合旁路中晶闸管导通；
22、s3、当可控部电压下降，且所述晶闸管的电流小于维持电流，所述晶闸管关断，使所述混合旁路开关分闸，并投入所述可控部；
23、避雷器退出电压抑制过程。
24、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
25、本专利技术通过可击穿间隙缩短旁路开关的合闸时间，使可控避雷器具备深度抑制快波前过电压的能力同时减小避雷器荷电率，模块化设计避免了晶闸管大量串联带来的动作一致性问题，减少了晶闸管的冗余数量，能有效降低系统暂态过电压水平，减小系统绝缘电净距。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，其特征在于：避雷器包括固定部和可控部；所述固定部与所述可控部串联；所述避雷器与保护单元并联；
2.根据权利要求1所述的基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，其特征在于：所述第一过压保护元件为金属氧化物压敏电阻。
3.根据权利要求1或2所述的基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，其特征在于：所述固定部中还设有第一均压电阻；
4.根据权利要求3所述的基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，其特征在于：所述可控模块中还设有第二均压电阻；
5.根据权利要求4所述的基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，其特征在于：所述第一均压电阻与所述第二均压电阻的阻值比值等于所述第一过压保护元件与所述第二过压保护元件的额定电压比值。
6.根据权利要求5所述的基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，其特征在于：所述第二过压保护元件为金属氧化物压敏电阻。
7.根据权利要求6所述的基于混合旁路开关的模块化快速可控避雷器，其特征在于：所述可击穿间隙的电极结构为平行板间隙结构。
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