[发明专利]一种混合直流限流断路器

说明书

一种混合直流限流断路器，由快速机械开关B、IGBT模块G、晶闸管模块T1、晶闸管模块T2、限流器FCL、电感L1、电容C1和避雷器MOV组成。快速机械开关B连接在连接点1和连接点5之间，IGBT模块G连接在连接点2和连接点5之间，快速机械开关B和IGBT模块G串联，晶闸管模块T2连接在连接点1和连接点2之间，晶闸管模块T1和限流器FCL均连接在连接点2和连接点3之间，晶闸管模块T1和限流器FCL并联；电容C1连接在连接点1和连接点4之间，电感L1连接在连接点3和连接点4之间，电容和电感串联，避雷器MOV连接在连接点1和连接点3之间。电网稳态运行时，断路器呈现低阻抗，对电网影响小；在直流输电线路出现故障时，可快速实现故障限流及故障线路的开断。

技术领域

本发明涉及一种混合直流限流断路器拓扑，特别涉及一种柔性直流电网的高压直流限流断路器拓扑。

背景技术

直流断路器是保证直流输配电系统和直流电网系统稳定安全可靠运行的关键设备之一。与交流系统所不同的是，直流系统的电流并不存在自然过零点，因此直流系统中无法像交流系统一样利用电流的自然过零点关断，因此直流故障电流的开断问题一直是一个值得研究的课题。

为快速有效隔离直流故障，保障直流电网相关设备安全稳定运行，并尽可能减少故障对交直流系统运行带来的影响，需要采用高压直流断路器技术。目前，高压直流断路器主要集中于3种类型，即基于常规开关的传统机械式直流断路器、基于纯电力电子器件的固态直流断路器和基于二者结合的混合式直流断路器。传统机械式直流断路器通态损耗低，但受到振荡所需时间和常规机械开关分断速度的影响，难以满足直流系统快速分断故障电流的要求；固态直流断路器需要使用较多器件串联，使其通态损耗大、成本高。因此，就目前研发现状而言，基于机械开关和电力电子器件的混合式直流断路器最具有大规模商业化应用的前景，为各方研究的重点。

随着柔性直流电网的不断发展，直流系统短路阻抗越来越小，短路电流水平越来越高，这对电力系统的危害也越来越大，有必要研究有效的短路电流限制技术。

因此，亟待开展具有限流功能的高压直流断路器研究。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提出一种混合直流限流断路器。本发明具有稳态运行损耗小，出现短路故障时能够快速限流并切除故障，结构简单等特点。

本发明直流限流断路器拓扑包括快速机械开关B、IGBT模块G、晶闸管模块T1、晶闸管模块T2、限流器FCL、电感L1、电容C1和避雷器MOV。快速机械开关B连接在连接点1和连接点5之间，IGBT模块G连接在连接点2和连接点5之间，快速机械开关B和IGBT模块G串联，晶闸管模块T2连接在连接点1和连接点2之间，晶闸管模块T1和限流器FCL均连接在连接点2和连接点3之间，晶闸管模块T1和限流器FCL并联，电容C1连接在连接点1和连接点4之间，电感L1连接在连接点3和连接点4之间，电容C1和电感L1串联，避雷器MOV连接在连接点1和连接点3之间。该断路器通过连接点1和连接点3串联接入直流母线、直流输电线之间，构成直流限流断路器。

所述的晶闸管模块T1和晶闸管模块T2均为两个晶闸管反向并联的组合，所述的IGBT模块G为两个带反并联二极管的IGBT反向串联的组合，所述的限流器FCL为常规电抗器或者电阻型超导限流器。所述的快速机械开关B包括至少一个快速机械开关串联组件，所述的晶闸管模块T1和晶闸管模块T2均包括至少一个晶闸管反向并联组合串联组件，所述的IGBT模块G包括至少一个IGBT反向串联组合串联组件。