[發(fā)明專利]一種直流斷路器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310646936.7
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103632895A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖立業(yè);韋統(tǒng)振;朱晉;王玨;邱清泉;張志豐;林良真;齊智平;李耀華;嚴萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: H01H71/08
• 分類號: H01H71/08;H02H3/087
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種斷路器，具體涉及一種直流斷路拓撲及其控制方法。

背景技術(shù)

快速直流斷路器是保證直流輸配電系統(tǒng)和直流電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全可靠運行的關(guān)鍵設(shè)備之一。與交流系統(tǒng)所不同的是，直流系統(tǒng)的電流并不存在自然過零點，因此直流系統(tǒng)中無法像交流系統(tǒng)一樣利用電流的自然過零點關(guān)斷，因此直流電流的開斷問題一直是一個值得研究的課題。

目前開斷直流電流通常有兩種方式，第一種是純電力電子斷路器，如ABB申請的專利CN102870181A，利用大功率可關(guān)斷電力電子器件，直接分斷直流電流。利用這種原理制造的固態(tài)斷路器，在時間上雖然可以滿足多端柔性直流系統(tǒng)的要求，但在正常導(dǎo)通時的損耗過大，經(jīng)濟性較差。

第二種是混合斷路器技術(shù)，即在傳統(tǒng)的交流機械斷路器的基礎(chǔ)上，通過增加輔助的電力電子電路，投入限流電阻以降低短路電流或在開斷弧間隙的直流電流上疊加振蕩電流，利用電流過零時開斷電路。利用這種原理制造的混合式斷路器，其對機械開關(guān)有特殊要求，在分斷時間上較難滿足直流輸電系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種混合式直流斷路器。本發(fā)明具有穩(wěn)態(tài)運行時損耗小，出現(xiàn)短路故障時無電弧切斷，響應(yīng)迅速等特點。

本發(fā)明直流斷路器拓撲結(jié)構(gòu)包括：初始電流通路，第一組合回路和第二組合回路。初始電流通路的第一引出端子與第一組合回路的第二引出端子連接，初始電流通路的第二引出端子與第二組合回路的第一引出端子連接。第一組合回路的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二組合回路的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。初始電流通路有多種組成形式，例如機械開關(guān)模塊與電力電子開關(guān)模塊串聯(lián)，機械開關(guān)模塊串聯(lián)，電力電子開關(guān)模塊串聯(lián)等。

當(dāng)檢測到線路短路故障以后，立即開始切斷初始電流通路；在完全斷開初始電流通路以前，第一組合電路和第二組合電路使得初始電流通路兩端電位差維持在較低的水平，并且第一組合電路和第二組合電路可以分別為故障電流提供續(xù)流通路，以便于初始電流通路斷開；當(dāng)初始電流通路完全斷開以后，故障電流分別通過第一組合電路和第二組合電路續(xù)流，并逐漸衰減、或振蕩衰減到零或由第一組合電路和第二組合電內(nèi)置的開關(guān)在電流過零點分別分斷。

所述的初始電流通路包括電力電子模塊和機械開關(guān)模塊；所述的第一組合回路包括一個電感、一個電容和一個內(nèi)置機械開關(guān)，所述的第二組合回路包括一個電感、一個電容及其充電電路，充電電路包括充電電路內(nèi)置開關(guān)及充電電路電阻，第二組合回路充電電路的內(nèi)置開關(guān)可以由機械開關(guān)模塊組成，也可以由電力電子開關(guān)模塊組成。所述的初始電流通路中的機械開關(guān)模塊包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件，所述的初始電流通路中的電力電子模塊包括至少一個的電力電子全控器件串聯(lián)組件；機械開關(guān)模塊的一端與電力電子模塊的一端連接，機械開關(guān)模塊的另一端作為初始電流通路的第一引出端子；電力電子模塊的另一端作為初始電流通路的第二引出端子，和第二組合回路的第一引出端子連接；所述的第一組合回路電感一端作為第一組合回路的第一引出端子和直流輸電線連接；所述的第一組合回路電感的另一端與第一組合回路電容的一端連接，作為第一組合回路的第二引出端子，和初始電流通路的第一引出端子連接；第一組合回路電容的另一端作為第一組合回路的第三引出端子直接接地或連接中性線；所述的第二組合回路充電電路內(nèi)置開關(guān)一端與第二組合回路充電電路電阻一端連接作為第二組合回路充電電路的第一引出端子，所述第二組合回路充電電路內(nèi)置開關(guān)另一端與第二組合回路充電電路電阻另一端作為第二組合回路充電電路的第二引出端子；第二組合回路電感一端與第二組合回路充電電路第一引出端子連接作為第二組合回路的第一引出端子，所述第二組合回路充電電路的第二引出端子與電容一端連接，第二組合回路電感的另一端作為第二組合回路的第二引出端子；第二組合回路電容的另一端作為第二組合回路的第三引出端子直接接地或連接中性線；初始電流通路的第二引出端子與第一組合回路的第二引出端子連接，初始電流通路的第二引出端子與第二組合回路的第一引出端子連接。