[實用新型]一種電流源型機電混合式直流斷路器

有效

• 申請號: 201420766055.9
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN204243721U
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 鄭旭;毛承雄;王丹;朱若曦;曾妮;江壽霞;陸繼明;張步涵;魏聰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖北省電力公司經濟技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 王健

技術領域

本實用新型涉及一種直流斷路器，特別涉及一種機電混合式的直流斷路器。

背景技術

直流輸電與交流輸電相比，具有線損低、不存在系統同步運行穩定性問題等一系列優點。近年來，隨著電壓源型高壓變流器等技術的迅速發展，柔性多端高壓直流輸電系統、直流輸配電網的關鍵技術與裝備的研究受到了國內外的高度重視。作為規定時間內承載并開斷直流電網正常電流以及各種故障電流的開關設備,高壓直流斷路器是直流輸(配)電網絡建設的運行、控制與保護基礎。

高壓直流斷路器大體可以分為機械式高壓直流斷路器、全固態高壓直流斷路器與混合式高壓直流斷路器。直流電不存在電流自然過零點,滅弧困難。在低壓小電流應用場合,可以通過增大電弧電壓、分段串接限流電阻或控制磁場氣體發電斷流等方法實現強迫直流開斷熄弧。但在高壓大電流應用場合,上述方法不可行,一般是對常規機械式交流斷路器結構做適當改造,并增加能夠在開斷直流電流過程中自動形成高頻振蕩電流過零點的振蕩換流回路,以解決機械開關切斷高壓大直流電流時的滅弧問題。機械式高壓直流斷路器具有運行穩定、帶載能力強、通態損耗小等優點,但由于自身結構的制約,斷開時會使疊加在直流開關的電流正向幅值至少增大一倍多，也并不能減少電弧兩端的電壓，增大了分斷大電流的難度，造成電弧難以熄滅，易損壞觸頭,故障電流切除時間較長,無法實時、靈活、快速動作【穆建國等.直流固態斷路器拓撲結構的設計與分析[J].中國電機工程學報,2010,30(18):109-114】。全固態高壓直流斷路器具有開斷時間短、無弧光等優點,但存在容易過壓過流、通態損耗高等無法克服的缺點,極大的影響了全固態直流斷路器的實際應用【Peter?G,Ferreira?J.Zero?volt?switching?hybrid?DC?circuit?breakers[C]//Proceedings?ofIndustry?Applications?Conference.Rome,Italy:IEEE,2000:2923-2927】。

混合式高壓直流斷路器結合了機械開關良好的靜態特性與電力電子器件良好的動態性能,具有通態損耗小、開斷時間短無需專用冷卻設備等優點,是目前斷路器研發的新方向,有著廣闊的應用前景【Luca?N,Roberto?P.Feasibility?Study?of?a?Hybrid?Mechanical-Static?DC?CircuitBreaker?for?Superconducting?Magnet?Protection[J].IEEE?Transactions?onAppliedSuperconductivity,2009,19(2):76-83；Piovan?E,Performance?analysis?of?a?hybrid?IGCTs-mechanical?DC?circuit?breakerfor?quench?protection?of?superconducting?magnets[C]//Proceedings?of?22nd?Symposium?onFusion?Engineering(SOFE).Albuquerque,New?Mexico:IEEE,2007:1-4】。專利一種減少正向疊加電流的直流斷路器(申請號：201210125997.4)中提及的基于電壓源逆變器的直流斷路器使直流開關上的疊加電流的正向幅值大為減少，適當減輕了開關分斷大電流的難度，但是并未鉗制直流開關兩端的電壓，使得斷開時開關兩端電壓升高。由于此專利是基于電壓源性逆變器，所以需要有電壓波形轉換為所需的特定電流波形，使得控制電路難度增加。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有直流斷路器的不足，提供一種電流源型機電混合?式直流斷路器。該直流斷路器在檢測到大的直流故障電流時，通過電流源型逆變電路，產生人工交流電流，使直流故障電流和人工產生的兩個交流電流疊加，并換流至晶閘管回路，在產生過零點的同時降低了正向疊加電流的幅值，也減小了機械開關上的電弧電壓，從而有效地抑制了電弧的產生，提高了斷路器容量。

為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：