[发明专利]直流断路器、直流断路器用的机械断路装置、以及直流断路器用的半导体断路装置

说明书

实施方式的直流断路器具有机械断路部、半导体断路部以及换流装置。机械断路部具有至少1个机械断路单元和支承至少1个机械断路单元的绝缘支柱。机械断路单元具有至少1个单体断路部。单体断路部具有机械触点部、密闭容器、操作杆、操作机构。机械触点部具有固定触头以及可动触头。机械触点部被从大地电绝缘。密闭容器封入有机械触点部以及绝缘性气体。密闭容器被从大地电绝缘。操作杆连结于可动触头。操作杆从密闭容器的内部延伸至外部。操作机构连结于操作杆。操作机构使可动触头相对于固定触头接触/分离。操作机构与可动触头设定为相同电位。

技术领域

本发明的实施方式涉及直流断路器、直流断路器用的机械断路装置、以及直流断路器用的半导体断路装置。

背景技术

直流输电比交流输电的输电效率高。相对地，关于设备的引入成本，直流输电的成本更高。但是在长距离输电或海中输电等情况下，由于直流输电的输电效率压倒性地高，因此若对设备成本追加运用成本进行评价，则直流输电综合来说成本低。因此，直流输电在例如隔着海的2处据点间的输电中被利用。近年来，为了提高发电电力中的使用了可再生能量的发电电力的比率、利用可再生能量满足更大的电力，研究使用海上风力发电或沙漠地带的太阳光发电等，在远离主要的电力消耗地即都市部的场所进行大规模的发电，并进行长距离输电的方法。伴随于此，计划构建连接了多个电力的供给地点和需求地点的直流输电网。

当构建将3处以上的据点间连接起来的输电网时，需要当在输电网发生了事故的情况下能够将事故点从健全的系统迅速地断路的装置。通常，在交流电流系统中使用机械触点式断路器。关于机械触点式断路器，在由交流电流产生的电流零点处使触点断开，并朝触点间的电弧电流吹送绝缘性介质来将事故电流断路。与此相对，在直流输电系统中，在事故电流中并不产生电流零点，因此利用现有的机械触点式断路器难以将事故电流迅速地断路。

因此，作为能够单独地将直流电流断路的半导体断路器，提出有IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等、使用了具有自灭弧能力的多个自励式半导体元件的半导体断路器。但是，由于输电的电力全部始终通过多个自励式半导体元件因此会产生大的导通损失，会招致通常运转时的输电效率的降低。

为了解决该问题，提出有在将机械触点式断路器和辅助半导体断路器串联连接的电路并联连接另一个半导体断路器的混合式断路器。在该混合式断路器中，在稳态输电时机械触点式断路器和辅助半导体断路器成为导通状态，上述的另一个半导体断路器成为断路状态。因此，输电电流流过机械触点式断路器和辅助半导体断路器。

并且，当发生事故时，在使辅助半导体断路器成为断路状态的同时对机械触点式断路器赋予断开指令。通过像这样辅助半导体断路器成为断路状态，由此在机械触点式断路器和辅助半导体断路器的路径流动的事故电流转而朝上述另一个半导体断路器流动。进而，在机械触点式断路器的断开动作完毕、确保了稳态通电路径的耐电压性能后，使上述另一个半导体断路器断路，由此，事故电流的断路完毕。

关于这样的混合式断路器，稳态通电时的导通损失仅为辅助半导体断路器的导通损失，因此，与将稳态通电路径如上述那样仅仅形成为能够单独地将直流电流断路的半导体断路器的结构相比能够降低导通损失。然而，由于仍产生辅助半导体断路器的通电损失，因此，若与现有那样的稳态通电路径仅由机械触点构成的机械触点式断路器相比，混合式断路器的导通损失大。

因此，提出有在将半导体断路器与由半桥电路构成的换流电路串联连接的电路并联连接机械触点式断路器的直流断路器。在该直流断路器中，在稳态输电时机械触点式断路器成为导通状态，半导体断路器以及换流电路成为断路状态。因此，稳态输电时的输电电流仅流过机械触点式断路器。