[發(fā)明專利]基于電容換流的雙向混合式直流斷路器及直流輸電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010713267.0
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111696803A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁召;李歸霞;陳立學;李黎;潘垣
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54;H02H7/26
• 代理公司: 武漢華之喻知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

1.一種基于電容換流的雙向混合式直流斷路器，其特征在于，包括：超快速機械開關(guān)單元(1)、負載轉(zhuǎn)換開關(guān)單元(2)、電容換流單元(3)和吸能單元(4)；

所述超快速機械開關(guān)單元(1)與所述負載轉(zhuǎn)換開關(guān)單元(2)串聯(lián)連接，所述電容換流單元(3)與串聯(lián)連接的超快速機械開關(guān)單元(1)和所述負載轉(zhuǎn)換開關(guān)單元(2)并聯(lián)連接，所述吸能單元(4)與所述電容換流單元(3)并聯(lián)連接；

所述電容換流單元(3)用于在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時為所述超快速機械開關(guān)單元(1)和所述負載轉(zhuǎn)換開關(guān)單元(2)提供低壓支路保證其正常開斷，并利用自關(guān)斷功能切斷故障電流；

所述吸能單元(4)用于在開斷故障時吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量。

2.如權(quán)利要求1所述的混合式直流斷路器，其特征在于，所述電容換流單元(3)包括：第一晶閘管T1、第二晶閘管T2、第三晶閘管T3、第四晶閘管T4、換流電容C、換流電感L和電壓限制單元；

所述第一晶閘管T1和所述第三晶閘管T3串聯(lián)連接，所述第二晶閘管T2和所述第四晶閘管T4串聯(lián)連接，所述電壓限制單元連接在所述第一晶閘管T1和所述第三晶閘管T3的串聯(lián)連接端與所述第二晶閘管T2和所述第四晶閘管T4的串聯(lián)連接端之間；所述換流電容C和所述換流電感L串聯(lián)連接在所述第一晶閘管T1與所述第三晶閘管T3的串聯(lián)連接端與所述第二晶閘管T2與所述第四晶閘管T4的串聯(lián)連接端之間。

3.如權(quán)利要求1所述的混合式直流斷路器，其特征在于，所述電容換流單元(3)包括：第一晶閘管T1、第二晶閘管T2、第一機械開關(guān)S1、第二機械開關(guān)S2、換流電容C、換流電感L和電壓限制單元；

所述第一晶閘管T1和所述第一機械開關(guān)S1串聯(lián)連接，所述第二晶閘管T2和所述第二機械開關(guān)S2串聯(lián)連接，所述電壓限制單元連接在所述第一晶閘管T1和所述第一機械開關(guān)S1的串聯(lián)連接端與所述第二晶閘管T2和所述第二機械開關(guān)S2的串聯(lián)連接端之間；所述換流電容C和所述換流電感L串聯(lián)連接在所述第一晶閘管T1與所述第一機械開關(guān)S1的串聯(lián)連接端與所述第二晶閘管T2與所述第二機械開關(guān)S2的串聯(lián)連接端之間。

4.如權(quán)利要求2或3所述的混合式直流斷路器，其特征在于，所述電容換流單元(3)還包括：第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4；

所述第一二極管D1的陰極與所述第一晶閘管T1的陽極、所述第二晶閘管T2的陽極和所述第二二極管D2的陰極連接；所述第三二極管D3的陽極與所述第三晶閘管T3的陰極、所述第四晶閘管T4的陰極和所述第四二極管D4的陽極連接；

所述第一二極管D1的陽極和所述第三二極管D3的陰極作為所述電容換流單元(3)的一端，所述第二二極管D2的陽極和所述第四二極管D4的陰極作為所述電容換流單元(3)的另一端。

5.如權(quán)利要求2-4任一項所述的混合式直流斷路器，其特征在于，所述電壓限制單元用于將所述換流電容的電壓限制至設(shè)定值，所述電壓限制單元包括：依次串聯(lián)連接的第一避雷器MOV1和第三機械開關(guān)S。

6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的混合式直流斷路器，其特征在于，當發(fā)生短路故障時，觸發(fā)第二晶閘管T2和第四晶閘管T4導(dǎo)通，并關(guān)斷所述負載轉(zhuǎn)換開關(guān)單元(2)，向所述超快速機械開關(guān)單元(1)發(fā)出分閘指令。

7.如權(quán)利要求6所述的混合式直流斷路器，其特征在于，當所述超快速機械開關(guān)單元(1)達到設(shè)定的開距時，控制第一晶閘管T1導(dǎo)通，流向第二晶閘管T2的電流向第一晶閘管T1轉(zhuǎn)移，當?shù)诙чl管T2的電流過零時自動關(guān)斷，電源側(cè)繼續(xù)向換流電容充電，換流電容電壓極性反轉(zhuǎn)，流向第一晶閘管T1和第四晶閘管T4的電流逐漸減小，當換流電容電壓達到設(shè)定值時，流過第一晶閘管T1和第四晶閘管T4的電流歸零，第一晶閘管T1和第四晶閘管T3自動關(guān)斷，避雷器MOV動作吸收系統(tǒng)感性元件儲能并限制過電壓，導(dǎo)通避雷器MOV1的控制第三機械開關(guān)S，吸收換流電容C儲能并將換流電容電壓限制到指定值，為下一次重合閘做準備。

8.一種直流輸電系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-7任一項所述的混合式直流斷路器。