[發明專利]直流切斷器

有效

• 申請號: 201580051612.6
• 申請日: 2015-06-05
• 公開（公告）號: CN106716583B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 堀之內克彥;佐藤基宗;高橋和希;上前涼;常世田翔
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01H33/59
• 分類號: H01H33/59;H01H9/54
• 代理公司: 11038 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 程晨<國際申請>=PCT/JP2015/

直流切斷器具備：機械式開閉器(2)，設置于流過直流電流的線路(1)；和半導體開關(20)，與機械式開閉器(2)并聯連接。機械式開閉器(2)包括串聯連接的氣體斷路器(3)以及真空切斷器(4)。通常在機械式開閉器(2)中流過直流電流，在要切斷直流電流的情況下，使真空切斷器(4)為非導通而使直流電流轉流到半導體開關(20)之后使氣體斷路器(3)以及半導體開關(20)為非導通。能夠使用耐壓低的真空切斷器(4)。

技術領域

本發明涉及直流切斷裝置，特別涉及通過使直流電力系統的正常時的負載電流開閉，并且切斷故障時的短路電流、接地電流，從而保護負載側的設備的直流切斷器。

背景技術

在電力系統中，設置有在發生故障時切斷故障電流的切斷器。在一般地使用于交流電力系統的氣體切斷器、真空切斷器、空氣切斷器等機械式的交流切斷器中，如果電流值不成為零則無法進行切斷。因此，交流切斷器在交流的每半周期到來的電流值為零的定時切斷故障電流。

因此，在通過機械式的切斷器切斷電流不會自然地成為零點的直流電流的情況下，需要設法強制地使電流值成為零。

另外，有使用半導體開關來切斷直流電流的方法。在該方法中，不需要設法強制地使電流值成為零，能夠通過使半導體開關斷開來切斷電流。但是，如果對正常的通電狀態即閉合狀態下的半導體開關接入負載電流，則產生由半導體開關的電阻分量所致的焦耳熱，從而產生電力損失。相對于此，在機械式的切斷器中，對金屬接點通電，所以電力損失小。

因此，在例如日本特開昭58-34525號公報(專利文獻1)的直流切斷器中，將機械式開閉器并聯地連接到作為半導體開關的GTO(Gate Turn-Off thyristor，門極關斷晶閘管)，通常對機械式開閉器通電，在發生故障時使故障電流從機械式開閉器轉流到GTO而用GTO切斷電流。

另外，為了用半導體開關切斷超高壓的直流電流，國際公開第2011/057675號公報(專利文獻2)的直流切斷器具備串聯了許多主半導體開關的結構、串聯數比主半導體開關少的輔助半導體開關及與其串聯地高速地進行斷開的機械式斷路器，在通常時在輔助半導體開關中流過電流，在發生故障時使故障電流從輔助半導體開關轉流到主半導體開關，而用主半導體開關切斷故障電流。

專利文獻1：日本特開昭58-34525號公報

專利文獻2：國際公開第2011/057675號公報

發明內容

為了將專利文獻1的直流切斷器用于超高壓的送電系統，需要將許多GTO串聯連接來實現耐壓。為了在故障時使電流從機械式開閉器轉流到GTO的串聯連接體，需要使機械式開閉器產生超過GTO的串聯連接體成為ON(接通)時的電壓(ON電壓)的電弧電壓。但是，有時通過專利文獻1中被用作機械式開閉器的真空接觸器無法產生足夠的電弧電壓。

另外，在專利文獻1的直流切斷器中，與GTO串聯地設置有機械式的斷路器，但該斷路器在浪涌吸收裝置中流過的電流成為零的同時成為開路狀態，所以對浪涌吸收裝置的兩端施加的電壓即至少系統電壓被施加到機械式開閉器。因此，機械式開閉器需要產生大的電弧電壓并且需要用于耐受超高壓的電壓的極間耐壓性能，從而需要使用昂貴的切斷器。

另外，在專利文獻2的直流切斷器中，并非使用單獨的機械式開閉器，而是使用斷路器和輔助半導體開關，從而解決了由于串聯許多半導體開關而在專利文獻1中產生的課題。即，即使不產生電流零點也能夠轉流到主半導體開關，使斷路器耐受超高壓的電壓，從而使對輔助半導體開關施加的電壓不耐受超高壓的電壓也可。然而，在輔助半導體開關中流過通常的電流的期間，在輔助半導體開關中產生電力損失。

因此，本發明的主要的目的在于提供一種電力損失小且低價格的直流切斷器。