[發明專利]一種混合式高壓直流斷路器及其實現方法

有效

• 申請號: 201410003980.0
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN104767170B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 湯廣福;周萬迪;曹均正;邱宇峰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;全球能源互聯網研究院
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種混合式高壓直流斷路器，所述直流斷路器包括并聯的主支路、電流轉移支路和能量吸收支路，所述直流斷路器串聯連接于直流系統中，其特征在于，所述主支路包括串聯連接的至少一個高速機械開關K和至少一個包含全控器件的電流轉移模塊；所述電流轉移支路包括第一電流轉移支路和第二電流轉移支路；所述能量吸收支路由非線性電阻器構成；

所述電流轉移模塊采用由四個IGBT模塊和電容器C1組成的全橋結構；每個IGBT模塊均由IGBT器件以及與其反并聯的續流二極管組成；或

所述電流轉移模塊采用由四個二極管和并聯連接的電容器C2、IGBT模塊組成的橋式電路結構，所述IGBT模塊由IGBT器件以及與其反并聯的續流二極管組成；或

所述電流轉移模塊由反向串聯連接的IGBT模塊構成，電容器C3并聯在反向串聯連接的IGBT模塊支路的兩端；所述IGBT模塊由IGBT器件以及與其反并聯的續流二極管組成；

所述第一電流轉移支路由兩組反并聯的晶閘管閥構成；兩組晶閘管閥分別用T1和T2表示；

所述第二電流轉移支路包括串聯連接的電感L和晶閘管閥-電容模塊；所述晶閘管閥-電容模塊由并聯的兩組晶閘管閥-電容串聯支路構成；兩組晶閘管閥-電容串聯支路均由串聯的晶閘管閥和電容器組成，兩組晶閘管閥通流方向相反；每組電容都被預充電至設定值；兩組晶閘管閥分別用T3和T4表示；電容器分別用C和C’表示。

2.如權利要求1所述的混合式高壓直流斷路器，其特征在于，所述非線性電阻器為避雷器。

3.一種如權利要求1-2中任一項所述的混合式高壓直流斷路器的實現方法，其特征在于，當電流轉移模塊采用由四個IGBT模塊和電容器組成的全橋結構時，所述實現方法包括：

一)當直流系統正常運行時，高速機械開關K閉合，電流轉移模塊中四個IGBT器件處于觸發狀態；穩態電流流經主支路中串聯連接的高速機械開關K和電流轉移模塊，穩態電流在電流轉移模塊兩條并聯連接的IGBT和續流二極管組成的串聯支路中被均分；在直流系統正常運行期間，第二電流轉移支路中的電容C和C’被充電至設定值；

二)直流系統發生單側短路故障：①當直流系統在斷路器右側端口發生接地短路故障時，對第一電流轉移支路中的晶閘管閥T2施加長觸發脈沖，再閉鎖主支路電流轉移模塊中的四個IGBT器件；

②主支路中電流通過續流二極管D1、D2對電流轉移模塊中電容C1進行充電，當電容C1兩端電壓高于觸發晶閘管閥T2所需的最低正向電壓時，晶閘管閥T2將被觸發開通，流經主支路電流開始向晶閘管閥T2轉移直至過零，隨后分斷高速機械開關K；

③維持晶閘管閥T2導通2ms，保障高速機械開關K無弧分斷并產生足夠耐受直流系統過電壓的開距；觸發第二電流轉移支路中的晶閘管閥T4，與之串聯的帶有預充電壓的電容C’經電感L向晶閘管閥T2反向注入電流，電流從第一電流轉移支路向第二電流轉移支路轉移，晶閘管閥T4在其電流降為零后關斷；

④短路電流經電感L、晶閘管閥T4所在的第二電流轉移支路對電容C’進行充電，直至電容C’極性反轉，當其幅值達到非線性電阻器動作閾值時，非線性電阻器動作；短路電流轉移至非線性電阻器中，直流系統能量將被其所消耗吸收，所述直流斷路器完成分斷。