[发明专利]一种高压直流断路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压直流断路器。

背景技术

基于柔性直流的多端直流输电和直流电网技术是解决新能源并网和消纳问题的有效技术手段之一，而高压断路器是构建直流电网的关键设备，对直流输电系统和直流电网的安全可靠运行有着极其重要的作用。一直以来，在高电压、大电流条件下，如何解决直流电流无自然过零点而难以开断，及直流短路电流上升速度快要求其数毫秒内开断的问题，困扰着国内外学术界和工程界，因此被誉为电力技术领域的百年难题。

申请公布号为CN103647248A的高压直流快速断路器包括机械隔离开关、高压电子开关和中低压直流断路器，机械隔离开关与中低压直流断路器串联以形成一个支路，高压电子开关与所述支路并联，此处的高压电子开关由多个阀段串联构成，每个阀段由一个避雷器与至少一组串联的可关断大功率电子元件并联形成。正常状态下，机械隔离开关、中低压直流断路器的串联支路导通，高压电子开关回路中没有电流通过。而当高压直流线路短路故障时，中低压直流断路器首先动作，由于中低压直流断路器具有直流消弧能力，直流电流在中低压直流断路器两端产生电弧压降，此时，立即触发与其并联的高压电子开关，高压电子开关导通后，由于其导通阻抗低，直流电流被迅速转移至高压电子开关回路，相应的中低压直流断路器及机械隔离开关回路中的直流电流迅速降低，端电压也迅速降低，机械隔离开关及中低压直流断路器具备了消弧条件，并断开熄弧，使机械隔离开关具备了阻断额定直流电压的能力，然后，高压电子开关停止导通，呈高阻抗状态，断开回路中的直流电流回路。目前，国内外的高压直流断路器均处于研发阶段，尚无成熟的产品。整个直流断路器的零部件较多，需要选择合适的安装结构来组装直流断路器，其中，如何较为紧凑、经济的布置数目较多的功率组件成为结构设计的难点。

发明内容

本发明提供一种功率组件紧凑布局的高压直流断路器。

本发明所提供的高压直流断路器的技术方案是：一种高压直流断路器，包括多个用于依次串联的断路器功率组件，多个断路器功率组件沿上下方向间隔分层布置，任意相邻的两层断路器功率组件之间设置层间支撑绝缘子以形成阀塔主体，高压直流断路器还包括对应布置在所述阀塔主体的旁侧的避雷器组件。

所述的阀塔主体在水平横向上间隔布置有至少两列。

任意相邻的两列阀塔主体之间设有维修平台。

所述的避雷器组件包括沿上下方向布置的多个避雷器；高压直流断路器还包括用于向所述断路器功率组件供电的送能单元，送能单元与所述避雷器组件对应布置在所述阀塔主体的相对两侧。

所述的阀塔主体支撑设置在底部支撑绝缘子结构上，所述的避雷器组件和送能单元分别支撑设置在旁侧支撑绝缘子上，底部支撑绝缘子结构包括竖向布置的多个主支撑绝缘子和对应布置在主支撑绝缘子之间的斜拉绝缘子。

所述的断路器功率组件包括组件框架，组件框架上设有至少一个子模块单元，各子模块单元分别包括阀段子模块，各阀段子模块具有对应电连接以构成H桥结构的四个功率器件，所述的子模块单元具有沿左右方向并行延伸并沿前后方向间隔分布的前列压装单元和后列压装单元，每列压装单元均包括沿左右方向依次压装固定的多个功率器件，各子模块单元中的阀段子模块沿左右方向布置有至少两个，每个阀段子模块中的两个上桥臂的功率器件布置在所述前列压装单元中、两个下桥臂的功率器件布置在所述后列压装单元中。

所述的每个阀段子模块中的布置在同一列压装单元中的两个功率器件相邻，每个阀段子模块中的布置在前列压装单元中的两个功率器件与布置在后列压装单元中的两个功率器件在前后方向一一对应。

所述的功率器件为IGBT，每列压装单元包括依次间隔布置的多个水冷散热器和所述的IGBT，每个阀段子模块中的两个上桥臂的IGBT和两个下桥臂的IGBT分别通过夹设在对应两IGBT之间的水冷散热器导电连接，每个阀段子模块中的两个上桥臂与两个下桥臂通过桥接在该阀段子模块的四个IGBT外侧的相应水冷散热器之间的桥接片导电连接。

所述的组装框架上对应每个阀段子模块分别设有一个旁路开关，该旁路开关与对应的阀段子模块并联布置，旁路开关对应布置在所述子模块单元的前侧和/或后侧。

每个阀段子模块均包括阻尼电容和/或阻尼电阻，每个阀段子模块的阻尼电容和/或阻尼电阻分别布置在所述子模块单元的前侧和/或后侧。