[发明专利]一种直流断路器

摘要

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。

主权项

1.一种直流断路器，其特征是：所述的直流断路器包括第一组合回路(10)、第二组合回路(20)、第三组合回路(30)、快速机械开关(K)、电力电子开关(Q)、第一限流器(FCL1)、第二限流器(FCL2)和第一避雷器(MOV0)；第一限流器(FCL1)的一端与快速机械开关(K)的一端在第二连接点(2)连接；快速机械开关(K)的另一端与电力电子开关(Q)的一端在第三连接点(3)连接；电力电子开关(Q)的另一端与第二限流器(FCL2)的一端在第四连接点(4)连接；第一避雷器(MOV0)连接在第二连接点(2)和第四连接点(4)之间；第一组合回路(10)的一端连接在第二连接点(2)上，第一组合回路(10)的另一端与地线在第十三连接点(13)连接；第二组合回路(20)的一端连接在第四连接点(4)上，第二组合回路(20)的另一端与地线在第二十三连接点(23)连接；第三组合回路(30)的第一端口连接在第二连接点(2)上，第三组合回路(30)的第二端口连接在第四连接点(4)上，第三组合回路(30)的第三端口与地线在第三十二连接点(32)连接；所述的直流断路器通过第一连接点(1)和第五连接点(5)串联接入直流系统母线和直流输电线之间；/n第一组合回路(10)中，第一机械开关(S1)的一端连接在第二连接点(2)上；第一机械开关(S1)的另一端与第一二极管(D1)的一端在第十一连接点(11)连接；第一二极管(D1)的另一端与第一电阻(R1)的一端在第十二连接点(12)连接，第一电阻(R1)的另一端连接在第十三连接点(13)上；第一晶闸管(T1)连接在第十一连接点(11)与第十三连接点(13)之间；第二避雷器(MOV1)连接在第十一连接点(11)与第十三连接点(13)之间；/n第二组合回路(20)中，第二机械开关(S2)的一端连接在第四连接点(4)上；第二机械开关(S2)的另一端与第二二极管(D2)的一端在第二十一连接点(21)连接；第二二极管(D2)的另一端与第二电阻(R2)的一端在第二十二连接点(22)连接，第二电阻(R2)的另一端连接在第二十三连接点(23)上；第二晶闸管(T2)连接在第二十一连接点(21)与第二十三连接点(23)之间；第三避雷器(MOV2)连接在第二十一连接点(21)与第二十三连接点(23)之间；/n第三组合回路(30)中，第三二极管(D31)的一端连接在第二连接点(2)上；第三二极管(D31)的另一端与第四二极管(D32)的一端在第三十一连接点(31)反向串联连接；第四二极管(D32)的另一端连接在第四连接点(4)上；分断开关(Q3)与第四避雷器(MOV3)均并联连接在第三十一连接点(31)与第三十二连接点(32)之间；/n所述的电力电子开关(Q)为带反并联二极管的IGBT反向串联的组合；分断开关(Q3)由多个带反并联二极管的IGBT串联组成；第一限流器(FCL1)、第二限流器(FCL2)均为电感或者电阻型超导限流器；/n在直流输电线路正常稳态运行时，所述的快速机械开关(K)、电力电子开关(Q)均处于导通状态，第一机械开关(S1)、第二机械开关(S2)、第一晶闸管(T1)、第二晶闸管(T2)和分断开关(Q3)均处于关断状态；线路电流通路依次为第一限流器(FCL1)、快速机械开关(K)、电力电子开关(Q)和第二限流器(FCL2)；/n当检测到第二限流器(FCL2)右侧线路发生短路故障时，所述的直流断路器动作如下：立即闭合第二机械开关(S2)，并导通第二晶闸管(T2)和分断开关(Q3)，故障电流部分分流至第二晶闸管(T2)和分断开关(Q3)所在支路中，快速机械开关(K)和电力电子开关(Q)的两端电压为零，此时分断快速机械开关(K)、关断电力电子开关(Q)，非故障侧电流流过第三二极管(D31)、分断开关(Q3)，故障侧电流通过第二二极管(D2)和第二电阻(R2)续流，当快速机械开关(K)的触头分离达到预设开距时，关断分断开关(Q3)，当分断开关(Q3)两端电压升至第四避雷器(MOV3)动作电压时，线路能量通过第四避雷器(MOV3)泄放，从而实现对故障线路的分断，故障侧残余能量消耗完毕后分断第二机械开关(S2)；经过设定时间以后，所述的直流断路器开始重合闸动作：导通电力电子开关(Q)、合闸快速机械开关(K)，完成重合闸动作；/n当检测到第一限流器(FCL1)左侧线路发生短路故障时，所述的直流断路器动作如下：立即闭合第一机械开关(S1)，并导通第一晶闸管(T1)和分断开关(Q3)，故障电流部分分流至第一晶闸管(T1)和分断开关(Q3)所在支路中，快速机械开关(K)和电力电子开关(Q)的两端电压为零，此时分断快速机械开关(K)、关断电力电子开关(Q)，非故障侧电流流过第四二极管(D32)、分断开关(Q3)，故障侧电流通过第一二极管(D1)和第一电阻(R1)续流，当快速机械开关(K)的触头分离达到预设开距时，关断分断开关(Q3)，当分断开关(Q3)两端电压升至第四避雷器(MOV3)动作电压时，线路能量通过第四避雷器(MOV3)泄放，从而实现对故障线路的分断，故障侧残余能量消耗完毕后分断第一机械开关(S1)；经过设定时间以后，所述的直流断路器开始重合闸动作：导通电力电子开关(Q)、合闸快速机械开关(K)，完成重合闸动作。/n