[發明專利]一種混合式直流斷路器

有效

• 申請號: 202010561828.X
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111900703B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 馮健;王子馳;張磊;程鐵漢;高樹同
• 申請（專利權）人: 平高集團有限公司;國家電網有限公司;國網山東省電力公司電力科學研究院;北京平高清大科技發展有限公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02H3/087
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東;黃晶

本發明涉及一種混合式直流斷路器，屬于中低壓直流輸配電技術領域，本發明的混合式直流斷路器包括并聯設置的主流通支路、轉移支路和耗能支路，主流通支路中串設有機械開關和輔助換流模塊，轉移支路中串設有若干電力電子開關模塊和隔離開關。本發明的斷路器由于采用了隔離開關與轉移支路串聯的方式，能夠在斷路器處于斷態運行狀態時承受斷路器的端間電壓，保護轉移支路中的各電力電子開關模塊，避免各電力電子開關模塊承受此端間電壓，因此，只需在轉移支路中串設較少量的電力電子開關模塊即可，大大降低了斷路器的生產成本，能夠降低50％以上的成本。本發明的斷路器技術性能可靠，經濟效益較高，市場推廣性較強，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于中低壓直流輸配電技術領域，具體涉及一種混合式直流斷路器。

背景技術

在直流系統中，由于直流電流無過零點，不能像交流系統那樣利用過零點滅弧，因此直流電流的分斷遠比交流電流的分斷難度更大。而直流斷路器作為直流電網的核心裝備，是確保系統穩定安全可靠運行的核心關鍵設備。

目前，分斷直流電流主要有兩種方式：

(1)采用機械式直流斷路器，成本相對較低，但分斷時間遠大于混合式直流斷路器，無法滿足直流配網運行穩定性較高的應用場合。

(2)基于機械開關與電力電子開關為核心組件的混合式直流斷路器，包括主流通支路、轉移支路和耗能支路，主流通支路設置有機械開關，用于在斷路器正常運行時閉合；轉移支路中串設有大量電力電子開關模塊，用于在主流通支路上的電流異常時導通，將故障電流由主流通支路轉移至轉移支路；耗能支路上串設有避雷器組件，當轉移支路的端電壓高于一定值時，耗能支路導通，吸收系統中的殘余能量。

此種結構的直流斷路器，具有開斷速度快、運行損耗小、控制靈活可靠等特點，是目前行業研究的主流，但由于需要在轉移支路中串設大量的電力電子開關模塊，導致成本昂貴，經濟性較差。

在中低壓直流配網中采用的混合式直流斷路器，主要包括無弧分斷混合式直流斷路器、耦合負荷混合式直流斷路器以及磁耦合混合式直流斷路器，其中，無弧分斷混合式直流斷路器由于其正常運行時主支路上的電力電子開關也需要長期運行，產生的損耗較大，導致電力電子開關結溫超標，需要配備規模較大的冷卻裝置，成本較高。

類似的，磁耦合混合式直流斷路器由于需要配備磁耦合模塊，也存在造價高、成本昂貴的問題。而耦合負荷混合式直流斷路器由于其通過耦合負壓支路產生負壓振蕩電流實現主通流支路快速機械開關過零熄弧分斷和系統電流轉移到轉移支路，動作過程轉移支路對電網造成擾動，具有一定的技術缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合式直流斷路器，用于解決現有混合式斷路器成本高、體積大的技術缺陷問題。

基于上述目的，一種混合式直流斷路器的技術方案如下：

包括并聯設置的主通流支路、轉移支路和耗能支路，主流通支路中串設有機械開關，轉移支路中串設有若干電力電子開關模塊和輔助換流模塊，耗能支路中串設有非線性電阻閥片，所述轉移支路還串設有隔離開關。

上述技術方案的有益效果是：

本發明的斷路器，由于采用了隔離開關與轉移支路串聯，能夠在斷路器處于斷態運行狀態時承受斷路器的端間電壓，保護轉移支路中的各電力電子開關模塊，避免各電力電子開關模塊承受此端間電壓。因此，在確定各電力電子開關模塊的串設數量時，只需保證能夠承受比間斷電壓低很多的系統電壓(根據電壓等級得出)即可，因此只需在轉移支路中串設較少量的電力電子開關模塊即可，大大降低了斷路器的體積和生產成本，且能夠降低50％以上的成本，經濟效益較高，市場推廣性較強，具有較好的應用前景。

進一步，為了對轉移支路中的電力電子開關模塊提供能量流通支路，耗能支路與所述轉移支路中的電力電子開關模塊并聯，當電力電子開關模塊的端電壓高于一定數值時，耗能支路導通。