一種高壓直流斷路器的制造方法
【專利摘要】一種高壓直流斷路器，由初始電流通路（1）和故障電流阻斷通路（2）組成；初始電流通路（1）包括至少一個電力電子開關(guān)模塊（3）和機(jī)械開關(guān)（4）。故障電流阻斷通路（2）包括初始電容器（C）和模塊化投切子單元串聯(lián)部分（5）。模塊化投切子單元串聯(lián)部分由多個子單元（6）串聯(lián)組成。在高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障時，可快速實現(xiàn)故障輸電線路的開斷。
【專利說明】一種高壓直流斷路器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種斷路器，具體涉及一種直流斷路拓?fù)洹?br> 【背景技術(shù)】
[0002]快速直流斷路器是保證直流輸配電系統(tǒng)和直流電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定安全可靠運行的關(guān)鍵設(shè)備之一。與交流系統(tǒng)所不同的是，直流系統(tǒng)的電流并不存在自然過零點，因此直流系統(tǒng)中無法像交流系統(tǒng)一樣利用電流的自然過零點關(guān)斷，因此直流電流的開斷問題一直是一個值得研究的課題。
[0003]目前開斷直流電流通常有兩種方式，第一種是純電力電子斷路器，如專利CN102870181A，利用大功率可關(guān)斷電力電子器件，直接分?jǐn)嘀绷麟娏鳌＠眠@種原理制造的固態(tài)斷路器，在時間上雖然可以滿足多端柔性直流系統(tǒng)的要求，但在正常導(dǎo)通時的損耗過大，經(jīng)濟(jì)性較差。
[0004]第二種是混合斷路器技術(shù)，即在傳統(tǒng)的交流機(jī)械斷路器的基礎(chǔ)上，通過增加輔助的電力電子電路，投入限流電阻以降低短路電流或在開斷弧間隙的直流電流上疊加振蕩電流，利用電流過零時開斷電路。利用這種原理制造的混合式斷路器，由于其對機(jī)械開關(guān)有特殊要求，在分?jǐn)鄷r間上較難滿足直流輸電系統(tǒng)的要求。
[0005]西門子公司的專利(W02013/093066A1)提出的一種混合斷路器技術(shù)，在主通路上串聯(lián)機(jī)械開關(guān)和電力電子全控器件，另一條旁路由電容組成，當(dāng)檢測到故障電流時，主通路上電力電子全控器件斷開，機(jī)械開關(guān)也開始開斷，故障電流向旁路電容充電，這種電路的旁路電容不能取值過小，否則機(jī)械開關(guān)尚未完全打開，若旁路電容在故障電流充電下電壓上升過快會超過機(jī)械開關(guān)和電力電子器件承受電壓等級。然而電容值取值大時，開斷速度就會受到影響。
[0006]ABB公司的專利(W02011141054A1)提出的一種混合斷路器技術(shù)，在主通路上串聯(lián)機(jī)械開關(guān)和電力電子全控器件，另一條旁路由限壓裝置和壓接IGBT并聯(lián)組成，當(dāng)檢測到故障電流時，旁路上的壓接IGBT全部導(dǎo)通，之后主通路上的電力電子全控器件斷開，機(jī)械開關(guān)也開始關(guān)斷，等到機(jī)械開關(guān)完全關(guān)斷后，壓接IGBT關(guān)斷，限壓裝置接入電路抑制短路電流，這種斷路器開斷速度較快，但是整個旁路的壓接IGBT承受電壓之和必須要大于直流輸電線路初始電壓，這需要大量壓接IGBT串聯(lián)，造成整個直流斷路器的成本較高。
[0007]并且上述兩種專利主回路都必須采用全控開關(guān)器件與機(jī)械開關(guān)串聯(lián)，導(dǎo)致正常時仍然會有較大的導(dǎo)通損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種混合式直流斷路器。本發(fā)明具有整體成本低，穩(wěn)態(tài)運行時損耗小，必要時可用半控器件方案代替初始電流通路上的全控器件降低正常運行損耗，出現(xiàn)短路故障時無電弧切斷，響應(yīng)迅速等特點。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:[0010]一種混合式直流斷路器，其特征在于:所述的直流斷路器由初始電流通路和故障電流阻斷通路組成。初始電流通路的第一引出端子與故障電流阻斷通路的第一引出端子連接后作為直流斷路器的第一引出端子與外部線路連接；初始電流通路的第二引出端子與故障電流阻斷通路的第二引出端子連接，作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另
一端連接。
[0011]所述的直流斷路器另一種連接方式為:直流斷路器初始電流通路第一引出端子與故障電流阻斷通路第一引出端子連接后也可與電感一端連接，然后電感另一端作為直流斷路器的第一引出端子與外部線路連接；初始電流通路的第二引出端子，故障電流阻斷通路的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0012]初始電流通路包括電力電子器件開關(guān)模塊和機(jī)械開關(guān)模塊；故障電流阻斷通路包括電容器模塊和模塊化投切子單元串聯(lián)部分。
[0013]所述的初始電流通路中，所述的機(jī)械開關(guān)模塊包括至少一個機(jī)械開關(guān)串聯(lián)組件，所述的電力電子開關(guān)模塊包括至少一個電力電子器件串聯(lián)組件；機(jī)械開關(guān)模塊的一端與電力電子開關(guān)模塊的一端連接，機(jī)械開關(guān)模塊的另一端作為初始電流通路的第一引出端子與外部線路連接；電力電子開關(guān)模塊的另一端作為初始電流通路的第二引出端子與故障電流阻斷通路的第二引出端子連接。
[0014]所述的故障電流阻斷通路中，所述電容器模塊的一端與模塊化投切子單元串聯(lián)部分的一端連接，電容器模塊的另一端作為故障電流阻斷通路的第一引出端子與初始電流通路的第一引出端子連接；所述的模塊化投切子單元串聯(lián)部分的另一端作為故障電流阻斷通路的第二引出端子與初始電流通路的第二引出端子連接。
[0015]所述的電容器模塊可以由一個或多個電容器串聯(lián)或并聯(lián)組成。
[0016]所述的電容器模塊可加入泄放裝置，從而在短路故障排除后能夠快速重合閘。
[0017]所述的模塊化投切子單元串聯(lián)部分由多個子單元串聯(lián)組成。子單元有多種實現(xiàn)方式，其中一種實現(xiàn)方式為由限壓裝置投入通路和電力電子全控器件旁路通路并聯(lián)組成。
[0018]在直流輸電線路正常運行時，初始電流通路的機(jī)械開關(guān)模塊為閉合狀態(tài)，電力電子開關(guān)模塊為導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)檢測到線路短路故障以后，所述的故障電流阻斷通路的模塊化投切子單元串聯(lián)部分的各子單元電力電子全控器件旁路通路導(dǎo)通，各子單元中的限壓裝置被旁路，關(guān)斷初始電流通路的電力電子開關(guān)模塊，使初始電流通路電流降為零，然后機(jī)械開關(guān)模塊開始打開。故障電流被切換到故障電流阻斷通路對所述的故障電流阻斷通路的電容器模塊充電。
[0019]由于機(jī)械開關(guān)完全開斷需要一定時間，其可承受電壓隨著其打開過程中，其兩端觸頭間隔距離增加而增加。因此該初始電容器容值需要特殊設(shè)置，使其電壓上升速度應(yīng)遠(yuǎn)小于初始電流通路上電力電子開關(guān)模塊可承受電壓和機(jī)械開關(guān)模塊打開過程中能承受電壓上升速度。
[0020]延時至機(jī)械開關(guān)兩端觸頭間隔距離足夠承受大電壓時，所述的故障電流阻斷通路的模塊化投切子單元串聯(lián)部分的各子單元電力電子全控器件旁路通路關(guān)斷，各子單元中的限壓裝置被快速順次投入至故障電流阻斷通路中，此時故障電流阻斷通路中電容器模塊充電電壓與各限壓裝置電壓疊加，對故障電流限流，使故障電流最終降為O。
[0021]所述的故障電流阻斷通路電容器模塊兩端并聯(lián)限壓裝置，限壓裝置為ZnO限壓裝置或其他組成方式。
[0022]所述的故障電流阻斷通路模塊化投切子單元串聯(lián)部分的子單元限壓裝置投入通路中的限壓裝置由其他類型的限壓裝置代替。所述子單元有多種實電力電子全控器件旁路通路可由一個或多個電力電子全控器件串聯(lián)組成。
[0023]所述的初始電流通路兩端一個并聯(lián)限壓裝置。所述的初始電流通路第一引出端子與地之間也并聯(lián)一個限壓裝置，在初始電流第二引出端子與地之間也并聯(lián)一個限壓裝置。
[0024]所述的初始電流通路中的電力電子開關(guān)模塊由晶閘管串聯(lián)組成。故障電流阻斷通路的電容器模塊配置預(yù)充電機(jī)對電容器模塊預(yù)充電，當(dāng)檢測到線路短路故障以后，所述的故障電流阻斷通路的模塊化投切子單元串聯(lián)部分的各子單元電力電子全控器件旁路通路導(dǎo)通，故障電流阻斷通路的電容器模塊放電，使初始電流通路電流迅速轉(zhuǎn)移至故障電流阻斷通路，使所述的初始電流通路電力電子開關(guān)模塊自然關(guān)斷。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0026]a.該直流斷路器拓?fù)溟_斷更為迅速，能夠?qū)崿F(xiàn)零電弧開斷；
[0027]b.整個換流拓?fù)淇刹捎贸Ｒ?guī)部件，制造難度相對較小，可靠性高；
[0028]c.該直流斷路器能夠?qū)⒍搪冯娏骺刂圃谳^低的水平，從而保護(hù)系統(tǒng)安全性；
[0029]d.該直流斷路器拓?fù)淠軌驕p小短路電流對換流站的影響；
[0030]e.更容易與柔性直流輸電系統(tǒng)結(jié)合，適宜于一體化設(shè)計；
[0031]f.與純電力電子開關(guān)式直流斷路器相比系統(tǒng)正常工作時的損耗更??；
[0032]g.當(dāng)采用半控器件代替初始電流通路上的全控電力電子開關(guān)時，其系統(tǒng)正常運行損耗能夠降至更低；
[0033]h.該斷路器電流阻斷通路采用初始電容器與模塊化子單元投切模塊結(jié)合，整體實現(xiàn)方案的成本更低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035]圖1為本發(fā)明的電路原理圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的具體實施例1中的電路原理圖；
[0037]圖3為本發(fā)明的具體實施例2中的電路原理圖；
[0038]圖4為本發(fā)明的具體實施例3中的電路原理圖；
[0039]圖5為本發(fā)明的具體實施例4中的電路原理圖；
[0040]圖6為本發(fā)明第一種子單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖7為本發(fā)明的第二種子單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖8為本發(fā)明的第三種子單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖9為本發(fā)明初始電流通路中的電力電子開關(guān)模塊一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖10為本發(fā)明初始電流通路中的電力電子開關(guān)模塊另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖11為本發(fā)明實施例5中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046]如圖1所示，本發(fā)明直流斷路器包括初始電流通路I和故障電流阻斷通路2。初始電流通路I的第一引出端子與故障電流阻斷通路2的第一引出端子連接作為直流斷路器的第一引出端子7與外部線路連接，初始電流通路I的第二引出端子和故障電流阻斷通路2的第二引出端子連接，作為直流斷路器的第二引出端子8與直流輸電線的另一端連接。
[0047]初始電流通路I由電力電子器件開關(guān)模塊3和機(jī)械開關(guān)模塊4組成，故障電流阻斷通路2由電容器模塊C和模塊化投切子單元串聯(lián)部分5組成。
[0048]初始電流通路I中，所述的機(jī)械開關(guān)模塊4包括至少一個機(jī)械開關(guān)串聯(lián)組件，所述的電力電子開關(guān)模塊3包括至少一個電力電子器件串聯(lián)組件；機(jī)械開關(guān)模塊4的一端與電力電子開關(guān)模塊3的一端10連接，機(jī)械開關(guān)模塊4的另一端作為初始電流通路I的第一引出端子，與外部線路連接；電力電子開關(guān)模塊3的另一端作為初始電流通路I的第二引出端子，與故障電流阻斷通路2的第二引出端子連接。
[0049]故障電流阻斷通路2中，所述的電容器模塊C的一端與模塊化投切子單元串聯(lián)部分的第一引出端子連接，電容器模塊C的另一端作為故障電流阻斷通路2的第一引出端子與初始電流通路第一引出端子連接，故障電流阻斷通路2的模塊化投切子單元串聯(lián)部分另一端作為故障電流阻斷通路2的第二引出端子與初始電流通路的第二引出端子連接。
[0050]所述的模塊化投切子單元串聯(lián)部分中的子單元結(jié)構(gòu)如圖6、圖7和圖8所示。圖6所示為第一種模塊化投切子單元串聯(lián)部分子單元結(jié)構(gòu)。如圖6所示，子單元由限壓裝置投入通路和電力電子全控器件旁路通路并聯(lián)組成，電力電子全控器件旁路通路由單個IGBT組成，或者多個IGBT串聯(lián)，或者由壓接式IGBT組成。單個子單元內(nèi)串聯(lián)IGBT可承受電壓之和應(yīng)大于限壓裝置的限壓閾值。
[0051]圖7所示為第二種模塊化投切子單元串聯(lián)部分中的子單元結(jié)構(gòu)。如圖7所示，子單元62由全控型器件組和限壓器件并聯(lián)組成，所述的全控型器件組由兩組正向串聯(lián)全控型器件組反向串聯(lián)組成。
[0052]圖8所示為第三種子單元結(jié)構(gòu)。如圖8所示，該子單元由限壓器件和全控型器件組并聯(lián)后與二極管不控整流橋組的直流側(cè)并聯(lián)組成。所述的二極管不控整流橋由四個二極管組組成，每個二極管組均可由至少一個的二極管串聯(lián)組成，所述的全控型器件組由至少一個的全控型器件串聯(lián)組成。
[0053]所述的初始電流通路I中電力電子開關(guān)模塊有多種實現(xiàn)方式，圖9為初始電流通路電力電子開關(guān)模塊的另一種實現(xiàn)方式，圖9中所示的初始電流通路電力電子開關(guān)模塊類型由全控型器件組與二極管不控整流橋并聯(lián)組成，具備雙向開斷能力。所述的二極管不控整流橋由四個二極管組組成，每個二極管組可由至少一個的二極管串聯(lián)組成，所述的全控型器件組由至少一個的全控型器件串聯(lián)組成。
[0054]圖10為初始電流通路電力電子開關(guān)模塊的另一種實現(xiàn)方式，圖10中所示的初始電流通路電力電子開關(guān)模塊類型由由兩組正向串聯(lián)全控型器件組反向串聯(lián)組成。
[0055]實施例1
[0056]圖2所示為本發(fā)明的實施例1。如圖2所示,直流電源15為模擬換流站，電感L為模擬換流站自帶的限流電抗器，電感的一端與換流站正極9連接，電感的另一端與直流斷路器的第一引出端子7連接。電阻16為短路模擬電阻。本發(fā)明直流斷路拓?fù)涞幕窘Y(jié)構(gòu)由初始電流通路I和故障電流阻斷通路2組成。初始電流通路I的第一引出端子與故障電流阻斷通路2的第一引出端子連接作為直流斷路器的第一引出端子7與外部線路連接，初始電流通路I的第二引出端子與故障電流阻斷通路2的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子8與直流輸電線的另一端連接。
[0057]所述的初始電流通路I包括至少一個的電力電子器件開關(guān)模塊3和機(jī)械開關(guān)模塊4，故障電流阻斷通路2由電容器模塊C和模塊化投切子單元串聯(lián)部分5組成。
[0058]所述的初始電流通路I中的機(jī)械開關(guān)模塊包括至少一個機(jī)械開關(guān)串聯(lián)組件，所述的初始電流通路I中的電力電子開關(guān)模塊包括至少一個電力電子器件串聯(lián)組件。機(jī)械開關(guān)模塊的一端與電力電子開關(guān)模塊的一端10連接，機(jī)械開關(guān)模塊的另一端作為初始電流通路I的第一引出端子；電力電子開關(guān)模塊的另一端作為初始電流通路的第二引出端子，與故障電流阻斷通路2的第二引出端子連接。
[0059]所述的故障電流阻斷通路2的電容器模塊C的一端與模塊化投切子單元串聯(lián)部分5的第一引出端子連接，電容器模塊C的另一端作為故障電流阻斷通路2的第一引出端子與初始電流通路第一引出端子連接，故障電流阻斷通路2的模塊化投切子單元串聯(lián)部分另一端作為故障電流阻斷通路2的第二引出端子與初始電流通路的第二引出端子連接。所述的模塊化投切子單元串聯(lián)部分由多個子單元6串聯(lián)組成，所述的電容器模塊C兩端并聯(lián)限壓器件11。
[0060]在直流輸電線路正常運行時，初始電流通路的機(jī)械開關(guān)模塊為閉合狀態(tài)，電力電子開關(guān)模塊為導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)檢測到線路短路故障以后，所述的故障電流阻斷通路的模塊化投切子單元串聯(lián)部分的各子單元電力電子全控器件旁路通路導(dǎo)通，各子單元中的限壓裝置被旁路，關(guān)斷電力電子開關(guān)模塊，使初始電流通路電流降為零，然后機(jī)械開關(guān)模塊開始打開。故障電流被切換到故障電流阻斷通路對所述的故障電流阻斷通路的電容器模塊充電。延時至機(jī)械開關(guān)兩端觸頭間隔距離足夠承受大電壓時，所述的故障電流阻斷通路的模塊化投切子單元串聯(lián)部分的各子單元電力電子全控器件旁路通路關(guān)斷，各子單元中的限壓裝置被快速順次投入至故障電流阻斷通路中，此時故障電流阻斷通路中電容器模塊充電電壓與各限壓裝置電壓疊加，對故障電流限流，使故障電流最終降為O。
[0061]實施例2
[0062]圖3所示為本發(fā)明的實施例2。如圖3所示，初始電流通路I的兩端并聯(lián)了兩個串聯(lián)的限壓器13和14，故障電流阻斷通路2的電容器模塊C兩端并聯(lián)了限壓器12，模塊化投切子單元串聯(lián)部分5的兩端并聯(lián)了限壓器15。初始電流通路I的第一引出端子與地之間，初始電流通路I的第二引出端子與地之間，用以對整個直流斷路器的各個部分進(jìn)行過電壓保護(hù)。也可以選擇性的在需要保護(hù)的地方兩端增加限壓器件。
[0063]實施例3
[0064]圖4所示為本發(fā)明的實施例3。圖4中電壓源15為換流站，電阻16為短路模擬端子，電感L為模擬換流站自帶的限流電抗器，電感的一端與換流站正極9連接，電感的另一端與直流斷路器的第一引出端子7連接。本實施例中的故障電流阻斷通路2由電容器模塊C和模塊化投切子單兀串聯(lián)部分5組成。
[0065]圖4中初始電流通路I的電力電子開關(guān)模塊3采用了半控型器件晶閘管。電力電子開關(guān)模塊3也可以由多個晶閘管串聯(lián)組成。這樣可以使得整個直流斷路器在直流電網(wǎng)正常運行時，其導(dǎo)通損耗更低，但是由于晶閘管沒有自關(guān)斷能力，需要創(chuàng)造電流過零點將其關(guān)斷。因此，本實施例在故障電流阻斷通路的電容器模塊C的兩端添加了預(yù)充電電路160，充電電壓近電壓源15側(cè)為負(fù)，遠(yuǎn)電壓源15側(cè)為正。當(dāng)檢測到線路短路故障以后，所述的故障電流阻斷通路的模塊化投切子單元串聯(lián)部分5的各子單元電力電子全控器件旁路通路導(dǎo)通，故障電流阻斷通路2的電容器模塊C放電，由于電感L上的電流不能突變，而故障電流阻斷通路由于電容放電導(dǎo)致電流迅速增大，因此初始電流通路的電流迅速轉(zhuǎn)移至故障電流阻斷通路2，使所述的初始電流通路I電流迅速降低至零，所述的初始電流通路I的電力電子開關(guān)模塊3自然關(guān)斷。其后的故障電流阻斷過程與實施例3類似。
[0066]實施例4
[0067]圖5所示為本發(fā)明的實施例4。圖5中初始電流通路的電力電子開關(guān)模塊3采用了兩組IGBT反向串聯(lián)的結(jié)構(gòu)方式，第一組IGBT的發(fā)射極與第二組IGBT的發(fā)射極連接，第一組IGBT的集電極作為電力電子開關(guān)模塊的一端與機(jī)械開關(guān)模塊連接，第二組IGBT的集電極作為電力電子開關(guān)模塊的另一端引出作為初始電流通路I的第二引出端子。故障電流阻斷通路2的模塊化投切子單元串聯(lián)部分5的子單元結(jié)構(gòu)可采用圖7或者圖8中的結(jié)構(gòu)。這樣配置可以使整個直流斷路器具備雙向電流阻斷能力。
[0068]實施例5
[0069]圖11作為本發(fā)明的另一應(yīng)用與雙極性柔性直流輸電時的實施例,第一斷路器60的第一引出端子61與雙極輸電線路的正極連接，第一斷路器60的第二引出端子62與模擬短路電阻一端連接。第二斷路器65的第一引出端子63與雙極輸電線路的負(fù)極連接，第二斷路器65的第二引出端子64與模擬短路電阻的另一端連接。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓直流斷路器，其特征在于:所述的直流斷路器由初始電流通路(I)和故障電流阻斷通路(2)組成；初始電流通路(I)的第一引出端子與故障電流阻斷通路(2)的第一引出端子連接后作為直流斷路器的第一引出端子(7)與外部線路連接，初始電流通路(I)的第二引出端子與故障電流阻斷通路(2)的第二引出端子連接，作為直流斷路器的第二引出端子(8)與直流輸電線的另一端連接； 所述的初始電流通路(I)包括電力電子器件開關(guān)模塊(3)和機(jī)械開關(guān)模塊(4);故障電流阻斷通路(2)包括電容器模塊(C)和模塊化投切子單元串聯(lián)部分(5); 所述的初始電流通路中，所述的機(jī)械開關(guān)模塊(4)包括至少一個機(jī)械開關(guān)串聯(lián)組件；所述的電力電子開關(guān)模塊(3)包括至少一個電力電子器件串聯(lián)組件；機(jī)械開關(guān)模塊(4)的一端與電力電子開關(guān)模塊(3)的一端(10)連接,機(jī)械開關(guān)模塊(4)的另一端作為初始電流通路(I)的第一引出端子(7)與外部線路連接；電力電子開關(guān)模塊(3)的另一端作為初始電流通路的第二引出端子，與故障電流阻斷通路(2)的第二引出端子連接； 所述的故障電流阻斷通路(2)中，所述的電容器模塊(C)的一端與模塊化投切子單元串聯(lián)部分(5)的一端連接，電容器模塊(C)的另一端作為故障電流阻斷通路(2)的第一引出端子與初始電流通路(I)的第一引出端子連接，模塊化投切子單元串聯(lián)部分(5)的另一端作為故障電流阻斷通路(2)的第二引出端子與初始電流通路(I)的第二引出端子連接。
2.按照權(quán)利 要求1所述的高壓直流斷路器，其特征在于:所述的電力電子開關(guān)模塊(3)由至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組成；所述的電力電子全控器件為IGBT或IGCT或GTO。
3.按照權(quán)利要求1所述的高壓直流斷路器，其特征在于:所述的電力電子開關(guān)模塊(3)由至少一個半控型器件組成；所述的半控型器件采用晶閘管時，所述的電容器模塊(C)需配置預(yù)充電機(jī)(16)。
4.按照權(quán)利要求3所述的高壓直流斷路器，其特征在于:所述的預(yù)充電機(jī)(16)對電容器模塊(C)預(yù)充電；當(dāng)檢測到線路短路故障以后，所述的故障電流阻斷通路的模塊化投切子單元串聯(lián)部分的各子單元電力電子全控器件旁路通路導(dǎo)通，故障電流阻斷通路的電容器模塊(C)放電，使初始電流通路電流迅速轉(zhuǎn)移至故障電流阻斷通路，使所述的初始電流通路電力電子開關(guān)模塊自然關(guān)斷。
5.按照權(quán)利要求1或3所述的高壓直流斷路器，其特征在于:所述的電容器模塊(C)由一個或多個電容器串聯(lián)或并聯(lián)組成。
6.按照權(quán)利要求1所述的高壓直流斷路器，其特征在于:所述的模塊化投切子單元串聯(lián)部分(5 )由多個子單元(6 )串聯(lián)組成；子單元(6 )由限壓裝置投入通路和電力電子全控器件旁路通路并聯(lián)組成，所述全控器件旁路通路中的全控器件為一個或多個全控器件與二極管或半控器件的組合。
7.按照權(quán)利要求1所述的高壓直流斷路器，其特征在于:在直流輸電線路正常運行時，初始電流通路(I)的機(jī)械開關(guān)模塊(4)為閉合狀態(tài)，初始電流通路(I)的電力電子開關(guān)模塊(3)為導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)檢測到線路短路故障以后，所述的故障電流阻斷通路(2)的模塊化投切子單元串聯(lián)部分(5)各子單元的電力電子全控器件旁路通路導(dǎo)通，各子單元中的限壓裝置被芳路，關(guān)斷初始電流通路(I)的電力電子開關(guān)1?塊(3),使初始電流通路(I)的電流降為零，然后機(jī)械開關(guān)模塊(4)開始打開，故障電流被切換到故障電流阻斷通路(2)，對所述的故障電流阻斷通路的電容器模塊(C)充電；延時至機(jī)械開關(guān)兩端觸頭間隔距離足夠承受大電壓時，所述的故障電流阻斷通路(2)的模塊化投切子單元串聯(lián)部分(5)的各子單元電力電子全控器件旁路通路關(guān)斷，各子單元中的限壓裝置被快速順次投入至故障電流阻斷通路中，此時故障電流阻斷通路中電容器模塊充電電壓與各限壓裝置電壓疊加，對故障電流限流，使故障電流最終降為O。
8.按照權(quán)利要求1所述的高壓直流斷路器，其特征在于:所述的故障電流阻斷通路中，所述的電容器模塊(C)兩端并聯(lián)限壓裝置，模塊化投切子單元串聯(lián)部分(5)兩端并聯(lián)限壓裝置(15);所述的初始電流通路(I)的兩端并聯(lián)限壓裝置(12)，所述的初始電流通路的第一引出端子與地之間并聯(lián)限壓裝置(13)，在初始電流第二引出端子與地之間并聯(lián)限壓裝置(14)。
9.按照權(quán)利要求1所述的高壓直流斷路器，其特征在于:所述的電力電子開關(guān)模塊(3 )采用全控型電力電子器件反向串聯(lián)模塊(32 )或二極管橋式與單相IGBT結(jié)合模塊(31)時，所述子單元的電 力電子全控器件旁路通路采用電力電子器件反向串聯(lián)模塊(32)組成第二類子單元結(jié)構(gòu)(62)，或者子單元的電力電子全控器件旁路通路采用二極管橋式與單相IGBT結(jié)合模塊(3)組成第三類子單元結(jié)構(gòu)(63)，使整個直流斷路器實現(xiàn)雙向電流阻斷能力。
【文檔編號】H02H7/26GK103618298SQ201310648445
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】韋統(tǒng)振, 朱晉, 肖立業(yè) 申請人:中國科學(xué)院電工研究所