[發(fā)明專利]大功率雙向開斷的混合式高壓直流斷路器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010499813.5
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111490532A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王紅艷;周蒙恩;林平;秦宇;袁全
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H01H33/59;H01H9/54
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明公開了一種大功率雙向開斷的混合式高壓直流斷路器，應(yīng)用于高壓直流斷路器領(lǐng)域，包括主回路單元、換流回路單元、后備保護(hù)單元和吸能限壓單元；所述主回路單元與所述換流回路單元并聯(lián)，并聯(lián)后的所述主回路單元與所述換流回路單元與所述后備保護(hù)單元串聯(lián)；所述吸能限壓單元與所述主回路單元、所述換流回路單元和所述后備保護(hù)單元構(gòu)成的串并聯(lián)支路并聯(lián)。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)大電流下較長開斷時間，加快了電流轉(zhuǎn)移的速度，實現(xiàn)雙向開斷，可滿足不同直流系統(tǒng)的要求，斷路器結(jié)構(gòu)新穎，實現(xiàn)大功率直流開斷的有效途徑；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，控制方便，系統(tǒng)可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓直流斷路器領(lǐng)域，更具體的是一種大功率雙向開斷的混合式高壓直流斷路器。

背景技術(shù)

近年來，隨著對能源需求的不斷增長與可再生能源的不斷發(fā)展，大規(guī)模分布式可再生能源接入、海洋群島供電、海上風(fēng)電場群集中送出、新型城市電網(wǎng)構(gòu)建等在國內(nèi)外引起了廣泛的關(guān)注。由于直流輸電具有輸送能量大，輸送距離遠(yuǎn)，損耗小等優(yōu)點，成為了世界各國研究的熱點。多端直流輸電能實現(xiàn)多電源供電、多落點受電，是一種更靈活、快捷的輸電方式，在大容量遠(yuǎn)距離電力輸送、大規(guī)模發(fā)電并網(wǎng)等方面日益起到越來越重要的作用，也成為構(gòu)建我國堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要技術(shù)手段。

由于多端直流輸電網(wǎng)的直流側(cè)阻抗小，在直流側(cè)發(fā)生短路故障時，故障電流會快速上升，如果短時間內(nèi)不能切除故障，會導(dǎo)致?lián)Q流閥交流側(cè)斷路器動作，換流閥組閉鎖，影響整個系統(tǒng)的正常運行。目前直流電網(wǎng)切除直流故障電流的保護(hù)措施主要有閉鎖換流器、開斷交流側(cè)斷路器和開斷直流側(cè)斷路器。若采用前面兩種方法，整個直流配電系統(tǒng)將短時停運，同時對并聯(lián)運行的交流系統(tǒng)造成巨大沖擊，嚴(yán)重降低系統(tǒng)供電的可靠性。因此，高壓直流斷路器成為構(gòu)建可靠多端柔性直流電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。

目前，國內(nèi)外將直流斷路器主要分為機(jī)械式斷路器、固態(tài)式斷路器和混合式斷路器。機(jī)械式直流斷路器觸頭易被開斷電弧損壞，開斷能力有限，且故障電流切除時間較長，易造成事故擴(kuò)大化，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性。固態(tài)直流斷路器存在容易過壓過流、器件通態(tài)損耗高、冷卻系統(tǒng)笨重，以及現(xiàn)階段成本較高等不足之處，這在一定程度上制約了其工業(yè)化應(yīng)用。傳統(tǒng)混合式直流斷路器雖綜合了機(jī)械式斷路器與固態(tài)斷路器的優(yōu)點，但也存在成本高、通態(tài)損耗大等缺點。

因此，提供一種能夠解決上述技術(shù)問題的大功率雙向開斷的混合式高壓直流斷路器，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種大功率雙向開斷的混合式高壓直流斷路器，在滿足直流輸電系統(tǒng)對高壓直流斷路器本身動作迅速、承受高電壓的基礎(chǔ)上，克服了傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)大電流下開斷時間長，換流速度慢，解決了現(xiàn)有高壓直流斷路器成本高，開斷容量有限，通態(tài)損耗大的問題；同時所提出的直流斷路器，還具備雙向開斷的功能，可滿足不同直流系統(tǒng)的需求。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種大功率雙向開斷的混合式高壓直流斷路器，包括

主回路單元、換流回路單元、后備保護(hù)單元和吸能限壓單元；

所述主回路單元與所述換流回路單元并聯(lián)，并聯(lián)后的所述主回路單元和所述換流回路單元與所述后備保護(hù)單元串聯(lián)；所述吸能限壓單元與所述主回路單元、所述換流回路單元和所述后備保護(hù)單元構(gòu)成的串并聯(lián)支路并聯(lián)。

優(yōu)選的，所述換流回路單元包括：預(yù)充電電容C、耦合抗壓器、晶閘管閥組T6、電力電子器件閥組T5和二極管閥組T1、T2、T3和T4；

所述預(yù)充電電容C的一端與所述耦合電抗器的原邊L1一端連接，所述預(yù)充電電容C的另一端與所述晶閘管閥組T6的一端連接，所述晶閘管閥組T6的另一端與所述耦合電抗器的原邊L1另一端連接，構(gòu)成一個串聯(lián)回路；