[发明专利]一种限流混合式直流断路器

说明书

本公开揭示了一种限流混合式直流断路器，包括：主电流回路、电流转移回路、第一进/出线端和第二进/出线端，所述主电流回路和所述电流转移回路并联；其中，所述主电流回路包括串联的高速机械开关和辅助电流转移模块，所述高速机械开关的一侧连接第一进/出线端，另一侧连接所述辅助电流转移模块，所述辅助电流转移模块的另一侧连接第二进/出线端；所述电流转移回路包括第一、第二、第三和第四转移支路，所述第一转移支路和第四转移支路构成桥式电路，用于实现故障电流的双向分断；所述第二转移支路用于限制系统故障电流，同时用于完成电磁能量的耗散；所述第三转移支路用于实现系统故障电流的分断。

技术领域

本公开属于断路器技术领域，具体涉及一种限流混合式直流断路器。

背景技术

随着分布式能源装机容量的逐年上升和电力系统容量的提升，直流电网成为未来电网的发展方向。但是直流系统还面临很多潜在的问题，其中最严重的是直流短路故障，由于直流系统短路阻抗小，故障电流快速上升，会对系统设备造成冲击，直流断路器是实现短路故障快速隔离的最具前景的解决方案。

目前，直流断路器主要包括机械式直流断路器、固态式直流断路器和混合式直流断路器。机械式直流断路器需要预充电电容，存在长期带高压电带来的绝缘性能降低的风险，而且小电流开断时间较长。固态式直流断路器额定通流损耗高，而且大量使用电力电子器件导致断路器造价过高。而混合式直流断路器是目前比较理想的方案，它综合了机械式和固态式直流断路器的优点，但仍然需要大量辅助转移电力电子器件，导致额定通流能力差，发热严重，需要添加水冷装置。此外，直流电流快速上升对断路器故障电流开断能力提出了很高的要求，目前直流系统中主要通过安装限流电抗器来限制故障电流的上升速度，但是，限流电控器长期存在于系统中会降低系统的动态响应，同时电抗器上存储的能量增加了断路器能量耗散过程中耗能的压力，限制了电流下降速度。在这种应用背景下，应用于双向直流供电系统的直流断路器必须能够辨识电流流向，限制故障电流的同时实现快速双向开断，提高直流系统的可靠性。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种限流混合式直流断路器，通过对主电流回路和电流转移回路的设计，能够解决机械断口绝缘恢复速度慢、开断电流大和避雷器耗能要求高等问题。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种限流混合式直流断路器，包括：主电流回路、电流转移回路、第一进/出线端和第二进/出线端，所述主电流回路和所述电流转移回路并联；其中，

所述主电流回路包括串联的高速机械开关和辅助电流转移模块，

所述高速机械开关的一侧连接第一进/出线端，另一侧连接所述辅助电流转移模块，

所述辅助电流转移模块的另一侧连接第二进/出线端；

所述电流转移回路包括第一、第二、第三和第四转移支路，

所述第一转移支路和第四转移支路构成桥式电路，用于实现故障电流的双向分断；

所述第二转移支路用于限制系统故障电流，同时完成电磁能量的耗散；

所述第三转移支路用于实现系统故障电流的分断。

优选的，所述第一转移支路包括串联连接的第一功率半导体器件和第二功率半导体器件，所述第一半导体器件和第二半导体器件的阳极连接。

优选的，所述第二转移支路包括电容、电感、电阻和第三半导体器件；所述电容和电感并联，所述电阻和所述第三半导体器件串联后并联在所述电感的两端，所述电感的一端连接所述第一半导体器件和第二半导体器件的阳极连接点。