[發明專利]一種高壓直流快速斷路器

有效

• 申請號: 201310571609.X
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103647248B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 姚為正;張建;何青連;馬俊民;張學成;常忠廷;洪波;李旭升;毛文喜
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種高壓直流快速斷路器，屬于高壓、超高壓直流輸電技術領域。

背景技術

目前，高壓直流輸電及多端柔性直流輸電由于具有較大的優勢愈來愈受到人們的重視。高壓直流輸電由于沒有線路的無功損耗、傳輸效率高，當輸電線路長度超過一定距離時，還具有造價低等特點。因此直流輸電特別適合于長距離輸電。

我國地域遼闊,西部地區有豐富的水力資源和煤炭資源,而東部沿海地區則是我國工業密集,電力短缺,需要大量能源的地區。因此,為了合理調整我國的能源布局,就必須建立長距離、大容量的輸電系經,以實現西電東調。直流輸電系統則可以發揮其顯著的補用。

隨著新能源戰略的發展，一大批新能源電站相續建立，但是新能源的一大特點是穩定性差，柔直直流輸電剛好能解決新能源并網中穩定性差的問題，而且可以通過發展多端柔直輸電系統聯網。發展多端柔直聯網，就必須有高壓直流斷路器，以保證系統的安全穩定性。因此,直流斷路器是解決柔直直流系統聯網、提高可靠性和可控性的重要途徑。

由于直流回路沒有電流過零點，不能直接滅弧，所以直流斷路器主要是利用交流斷路器的滅弧執行機構，或者通過增加諧振裝置人為產生過零點，或者通過旁路電路進行分流以提供零電流條件。

對于高壓或特高壓領域，直流斷路器多處于研究階段，特別是快速直流斷路器，更是尚未有工程應用，這是由于在發生短路故障的情況，要使直流斷路器正常開斷故障直流電流，必須采取措施強迫直流電流過零。但在電流過零時,直流系統中存儲著巨大的能量需要釋放,這部分能量所產生的過電壓必須有合適的措施限制，否則能引起斷路器斷口間的電弧重燃,造成開斷失敗。

發明內容

本發明的目的是提供一種高壓直流快速斷路器，用以解決現有技術的缺陷。

為實現上述目的，本發明的方案包括：

一種高壓直流快速斷路器，包括機械隔離開關、高壓電子開關和中低壓直流斷路器；所述機械隔離開關與中低壓直流斷路器串聯，形成一條支路，所述高壓電子開關與所述支路并聯。

所述高壓電子開關由至少兩個閥段串聯構成，每個閥段由一個避雷器與至少一組串聯的可關斷大功率電子元件并聯形成。

所述可關斷大功率電阻元件為IGBT、IECT或GTO。

本發明主要由三部分構成——機械隔離開關、中低壓直流斷路器和高壓電子開關。機械隔離開關為沒有分斷高壓直流電弧能力或具有分斷很小直流電弧能力的高壓快速隔離開關。其斷口額定電壓為系統的額定直流電壓。在本發明中，它起到快速隔離的作用，不具備消除直流電弧的能力。

中低壓直流斷路器為低于系統額定直流電壓的、具有消除直流電弧能力的低壓直流斷路器，其斷開電流的速度很快，這種設備可以直接選型購買，成本較低。

高壓電子開關包括有IGBT、IECT或GTO等等具有可控能力的大功率半導體器件正方向串聯組成的閥組，有大功率可控元件、冷卻單元、觸發板、高壓取能單元，避雷器和其它輔助控制系統組成；由于是電子器件，其動作速度很快。

在高壓或超高壓直流輸電系統中，本發明的高壓直流快速斷路器接入線路，正常狀態下，機械隔離開關、中低壓直流斷路器的串聯支路導通，高壓電子開關不導通，主回路電流流過串聯支路，而高壓電子開關回路中沒有電流流過（啟動過程中除外）。

當高壓直流線路短路故障時，中低壓直流斷路器及高壓電子開關同時動作，直流電流在中低壓直流斷路器兩端產生電弧壓降。當中低壓直流斷路器兩端壓降大于高壓電子開關的閾值后，高壓電子開關導通，從而將直流電流迅速轉移至高壓電子開關回路，相應的中低壓直流斷路器，及機械隔離開關串聯支路中的電流迅速降低，使得中低壓直流斷路器能夠順利斷開并息弧。當檢測到中低壓直流斷路器回路電流過零時，控制系統控制高壓電子開關停止導通，高壓電子開關呈高阻抗狀態，其回路中的直流電流回路斷開，從而斷開高壓直流快速斷路器兩端的接通狀態。回路中直流電流剩余的能量有與高壓電子開關并聯的避雷器吸收。

附圖說明

圖1是本發明的高壓直流快速斷路器電路原理圖；

圖2是本發明高壓電子開關閥段電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。