本發(fā)明涉及一種主動(dòng)短路式高壓直流斷路器，屬于高壓、特高壓直流輸電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高壓、特高壓直流輸電由于諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了越來(lái)越多的重視，未來(lái)的多端直流輸電以由此構(gòu)建的直流電網(wǎng)成為了趨勢(shì)，而高壓直流輸電的電流沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，不能像交流輸電那樣利用過(guò)零點(diǎn)滅弧，給直流斷路器的實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了很大的困難，目前的實(shí)現(xiàn)方法分為以下幾種：基于疊加振蕩電流產(chǎn)生電流過(guò)零點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流分?jǐn)?，缺點(diǎn)是關(guān)斷延遲過(guò)長(zhǎng)，關(guān)斷電流有限；直流線路增加逆變-整流環(huán)節(jié)，在逆變后的交流側(cè)用交流斷路器切斷電流，缺點(diǎn)是關(guān)斷延遲大，要等到電流過(guò)零點(diǎn)才能關(guān)斷，且損耗大、造價(jià)昂貴；用大量的電力電子器件串聯(lián)，上面并聯(lián)避雷器，在正常工作時(shí)電流流過(guò)阻抗較低的支路，起到降低損耗的作用，在關(guān)斷時(shí)先將電流轉(zhuǎn)移到電力電子支路，然后將隔離開(kāi)關(guān)打開(kāi)，再用電力電子器件進(jìn)行關(guān)斷，用避雷器吸收故障能量。缺點(diǎn)是關(guān)斷電流有限，而且關(guān)斷時(shí)要先將電流轉(zhuǎn)移到電力電子支路，還要等待隔離開(kāi)關(guān)完全打開(kāi)，從一定程度上加大了關(guān)斷延遲。對(duì)于高壓或特高壓領(lǐng)域的直流斷路器的開(kāi)發(fā)依然有很多問(wèn)題亟待解決，研制適用于高電壓、大電流場(chǎng)合的直流斷路器已經(jīng)成為了迫切需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種主動(dòng)短路式高壓直流斷路器。

本發(fā)明的目的在于克服當(dāng)前高壓直流斷路器電壓等級(jí)較低，關(guān)斷延遲較大，造價(jià)過(guò)高的缺點(diǎn)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：在正常運(yùn)行的時(shí)候，主動(dòng)短路單元作為換流站運(yùn)行，與換流站功能相同，斷路單元閉合連接在線路中，能量吸收回路斷開(kāi)，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，觸發(fā)主動(dòng)短路單元內(nèi)相應(yīng)的全控型器件以實(shí)現(xiàn)直流正負(fù)極短路，然后將斷路單元內(nèi)的全控型器件閉鎖，同時(shí)觸發(fā)能量吸收回路的半控型器件，隨著該路電流降為零，分?jǐn)嗫焖贆C(jī)械開(kāi)關(guān)，隨著快速機(jī)械開(kāi)關(guān)成功打開(kāi)，故障得以清除，主動(dòng)短路單元停止主動(dòng)短路操作并恢復(fù)換流站的功能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢(shì)為：

1、關(guān)斷延遲小，由于機(jī)械開(kāi)關(guān)速度較慢，至少需要2ms，傳統(tǒng)混合式斷路器中的電力電子斷流電路并聯(lián)在機(jī)械開(kāi)關(guān)支路上，需要待機(jī)械開(kāi)關(guān)完全打開(kāi)才能閉鎖電力電子斷流電路，隨后還有能量吸收回路的吸能過(guò)程；而該斷路器的快速機(jī)械開(kāi)關(guān)沒(méi)有并聯(lián)支路，在故障時(shí)，執(zhí)行主動(dòng)短路操作、電流轉(zhuǎn)移操作之后即可分?jǐn)嗫焖贆C(jī)械開(kāi)關(guān)，快速機(jī)械開(kāi)關(guān)打開(kāi)之后故障便得到清除，降低了關(guān)斷延遲。

2、成本低，將當(dāng)前工程應(yīng)用的換流站附加一些電路即可改造成主動(dòng)短路單元，正常運(yùn)行時(shí)不影響其作為換流站的功能；每條線路上不再像混合式斷路器一樣串聯(lián)大量的全控型器件，節(jié)省了造價(jià)。

3、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，由于混合式斷路器配置的大量串聯(lián)的全控型器件以及能量吸收回路在線路正常運(yùn)行時(shí)處于閑置狀態(tài)，而該方案只有能量吸收回路在正常運(yùn)行時(shí)處于閑置狀態(tài)，其中主動(dòng)短路單元在正常時(shí)可以作為換流站使用，提高了利用率。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1示出了一種主動(dòng)短路式高壓直流斷路器示意圖，該圖為斷路器在雙極工況下的應(yīng)用；

圖2示出了主動(dòng)短路單元示意圖，圖中虛線框5表示在換流站基礎(chǔ)上每相附加至少兩個(gè)全控型器件反向串聯(lián)組成的電路；

圖3示出了斷路單元示意圖，由隔離開(kāi)關(guān)6、金屬氧化物避雷器7、反向串聯(lián)的全控型器件8組成；

圖4示出了能量吸收回路示意圖，由反向并聯(lián)的半控型器件9、金屬氧化物避雷器10組成；

圖5示出了該斷路器在單極工況下的結(jié)構(gòu)，11為主動(dòng)短路單元，12為斷路單元、13為能量吸收回路，14為限流電抗。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1所示，所述主動(dòng)短路式高壓直流斷路器包括：主動(dòng)短路單元1、斷路單元2、能量吸收回路3，限流電抗器4；其中主動(dòng)短路單元如圖2所示，斷路單元如圖3所示，能量吸收回路如圖4所示；

在正常運(yùn)行時(shí)主動(dòng)短路單元虛線框5內(nèi)的全控型器件閉鎖，按照換流站控制策略進(jìn)行控制，與換流站功能相同；斷路單元快速機(jī)械開(kāi)關(guān)6閉合、虛線框8內(nèi)的所有全控型器件導(dǎo)通，該單元正常流過(guò)直流電流；能量吸收回路中虛線框9內(nèi)的半控型器件閉鎖；

線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，觸發(fā)主動(dòng)短路單元內(nèi)相應(yīng)的全控型器件，隨后觸發(fā)能量吸收回路虛線框9內(nèi)的所有半控型器件的同時(shí)閉鎖斷路單元虛線框8內(nèi)的所有全控型器件，當(dāng)電流降為零時(shí)斷開(kāi)快速機(jī)械開(kāi)關(guān)6，待6完全打開(kāi)，短路故障即得以清除，如果是單端或雙端系統(tǒng)中，將主動(dòng)短路單元內(nèi)的所有全控型器件閉鎖；在多端直流或直流電網(wǎng)系統(tǒng)中，重新將主動(dòng)短路單元作為換流站運(yùn)行。

單極工況下的主動(dòng)短路式高壓直流斷路器如圖5所示。該工況下正常運(yùn)行、故障清除操作與雙極工況下的操作相同。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。