[發明專利]一種新型組合式直流斷路器及其應用方法

有效

• 申請號: 201610576055.6
• 申請日: 2016-07-20
• 公開（公告）號: CN107645154B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 周萬迪;魏曉光;張升;趙巖;賀之淵;羅湘;李弸智
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;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

本發明提供了一種新型組合式直流斷路器，包括一條轉移支路、一條能量吸收支路，以及至少兩條主支路和至少兩條輔助支路；轉移支路與能量吸收支路并聯；主支路與輔助支路一一對應；主支路與高壓直流輸電系統中直流母線的直流出線連接；輔助支路與轉移支路串聯后并聯在與該輔助支路對應的主支路兩端。與現有技術相比，本發明提供的一種新型組合式直流斷路器及其應用方法，提高了高壓直流斷路器在柔性直流電網中的應用經濟性，有利于直流電網的建設和混合式直流斷路器的推廣應用。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種新型組合式直流斷路器及其應用方法。

背景技術

柔性直流輸電技術為大規模可再生能源的并網和消納提供了有效的解決手段，其在全球范圍內有著廣泛的應用需求和市場。但由于缺少適用于高壓直流系統的直流斷路器，柔性直流電網的發展和構建受到了較大制約。

目前高壓直流斷路器主要包括混合式直流斷路器，其兼顧了機械式直流斷路器低運行損耗和固態直流斷路器快速分斷的優點。如ABB公司研制的混合式直流斷路器樣機具備了良好的高壓技術性能，其額定電壓達到200kV，分斷時間不超過3ms，分斷電流達到15kA。但是這種混合式直流斷路器包含大量大功率全控型電力電子器件，由于大功率全控型電力電子器件的單管耐受電壓低、價格高等因素導致混合式直流斷路器成本高昂。

柔性直流電網的每條直流輸電線路兩側均需要配置高壓直流斷路器，以實現故障線路的快速隔離，因此隨著柔性直流電網輸送規模不斷提升，高壓直流斷路器的應用數量也成倍增長，進一步增加柔性直流電網的投資成本，不利于其發展建設。

發明內容

為了提高高壓直流斷路器在柔性直流電網中的應用經濟性，本發明提供了一種新型組合式直流斷路器及其應用方法。

第一方面，本發明中一種新型組合式直流斷路器的技術方案是：

所述組合式直流斷路器包括一條轉移支路、一條能量吸收支路，以及至少兩條主支路和至少兩條輔助支路；

所述轉移支路與能量吸收支路并聯；

所述主支路與所述輔助支路一一對應；所述主支路與高壓直流輸電系統中直流母線的直流出線連接；所述輔助支路與所述轉移支路串聯后并聯在與該輔助支路對應的主支路兩端。

本發明進一步提供的優選技術方案為：

所述主支路包括串聯的至少一個快速機械開關和至少一個電力電子開關，用于高壓直流輸電系統正常運行時導通負荷電流；

所述輔助支路包括串聯的至少一個快速機械開關和至少一個電力電子開關，用于隔離所述直流出線之間的電流和電壓；

所述轉移支路包括多個串聯的電力電子開關，用于當任一所述主支路連接的直流出線或直流母線或直流換流站發生故障時分斷故障電流；

所述能量吸收電路包括非線性電阻或避雷器，用于當任一所述主支路連接的直流出線或直流母線或直流換流站發生故障時分斷過電壓和吸收高壓直流輸電系統中感性元件存儲的能量。

本發明進一步提供的優選技術方案為：

所述機械開關包括串聯多斷口機械開關或多支路并聯機械開關；所述串聯多斷口機械開關包括串聯的多個開關，所述多支路并聯機械開關包括并聯的多個開關；

所述電力電子開關為雙向導通/關斷開關。

本發明進一步提供的優選技術方案為：

所述電力電子開關包括全控器件反向串聯開關、全控器件反向并聯開關、第一全橋開關、第二全橋開關和二極管橋式開關；

所述全控器件反向串聯開關包括兩個反向串聯的全控型電力電子器件，所述全控型電力電子器件分別反向并聯一個二極管；