[发明专利]一种直流断路器

说明书

一种直流断路器，由组合回路、快速机械开关、电力电子开关、限流器和避雷器组成。电网正常稳态运行时，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分断。

技术领域

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

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。

为了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，需要采用高压直流断路器。目前，高压直流断路器主要有3种类型，即基于传统机械开关的机械式直流断路器、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。机械式直流断路器通态损耗低，但受到振荡时间和机械开关分断速度的影响，难以满足柔性直流系统的要求；固态直流断路器需要使用较多的电力电子器件，导致其通态损耗大、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大规模应用的前景，为当前研究的重点。

因此，亟待开展新型直流断路器的研究。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提出一种新的直流断路器。本发明具有稳态运行时损耗小、出现短路故障时能够快速限流并分断故障、结构简单等特点。

本发明直流断路器包括第一组合回路、第二组合回路、第三组合回路、快速机械开关、电力电子开关、第一限流器、第二限流器和第一避雷器。第一限流器的一端与快速机械开关的一端在第二连接点连接；快速机械开关的另一端与电力电子开关的一端在第三连接点连接；电力电子开关的另一端与第二限流器的一端在第四连接点连接；第一避雷器连接在第二连接点和第四连接点之间。第一组合回路的一端连接在第二连接点上，第一组合回路的另一端与地线在第十三连接点连接；第二组合回路的一端连接在第四连接点上，第二组合回路的另一端与地线在第二十三连接点连接；第三组合回路的第一端口连接在第二连接点上，第三组合回路的第二端口连接在第四连接点上，第三组合回路的第三端口与地线在第三十二连接点连接。所述的直流断路器通过第一连接点和第五连接点串联接入直流系统母线和直流输电线之间。

第一组合回路中，第一机械开关的一端连接在第二连接点上；第一机械开关的另一端与第一二极管的一端在第十一连接点连接；第一二极管的另一端与第一电阻的一端在第十二连接点连接，第一电阻的另一端连接在第十三连接点上；第一晶闸管连接在第十一连接点与第十三连接点之间；第二避雷器连接在第十一连接点与第十三连接点之间。

第二组合回路中，第二机械开关的一端连接在第四连接点上；第二机械开关的另一端与第二二极管的一端在第二十一连接点连接；第二二极管的另一端与第二电阻的一端在第二十二连接点连接，第二电阻的另一端连接在第二十三连接点上；第二晶闸管连接在第二十一连接点与第二十三连接点之间；第三避雷器连接在第二十一连接点与第二十三连接点之间。

第三组合回路中，第三二极管的一端连接在第二连接点上；第三二极管的另一端与第四二极管的一端在第三十一连接点反向串联连接；第四二极管的另一端连接在第四连接点上；分断开关与第四避雷器均并联连接在第三十一连接点与第三十二连接点之间。

本发明的主要优点：

1.可实现对故障电流的快速分断与限流；

2.储存在限流电感和线路中的能量可通过二极管形成回路耗散；

3.具有双向分断故障的功能，节省了电力电子开关数量；

4.系统正常工作时的损耗小，整个拓扑结构简单、易实现、可靠性高。

附图说明