[发明专利]一种高压直流断路器及用于高压直流断路器的通流支路

说明书

本发明涉及一种高压直流断路器及用于高压直流断路器的通流支路，其中高压直流断路器包括一个或至少两个串联连接的直流断路器单元；直流断路器单元包括并联的通流支路、断流支路和耗能支路；通流支路由一个辅助换流模块单元与并联的两个或两个以上的机械开关单元串联构成；辅助换流模块单元由一个或至少两个串联连接的辅助换流模块构成，机械开关单元由一个或至少两个串联连接的机械开关构成。该直流断路器通过在通流支路中并联两个机械开关单元，当系统负荷过大的时，通过投入两组机械开关单元，使得系统电流经过两路流过直流断路器，有效提高了直流断路器的通流能力。

技术领域

本发明涉及一种高压直流断路器及用于高压直流断路器的通流支路，属于直流输电技术领域。

背景技术

目前，直流断路器的技术方案主要有三种类型，分别是基于常规开关的传统机械式直流断路器、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。其中，传统机械式直流断路器的分断时间较长，固态直流断路器的损耗较大。随着高压大容量半导体器件的发展，结合常规机械开关和电力电子器件特点的混合式直流断路器技术得到快速发展。

现有的直流断路器结构均为：并联连接的通流支路、断流支路和耗能支路。通流支路由一组(如2-3个)辅助换流模块和一组(如2-3个)机械开关串联而成；断流支路由大量断流模块串联而成；耗能支路为避雷器或非线性电阻器，用于吸收过电压。所谓辅助换流模块、断流模块均为开关管或者特定开关管拓扑(如H桥、半桥等)。另外，有些直流断路器还包括并联的缓冲支路，用于在闭锁断流支路时起到缓冲作用。

但是，目前的混合式直流断路器存在以下缺陷：一、在直流断路器分闸过程中，如果机械开关分闸不到位，在闭锁断流支路过程中有可能引起直流断路器的过压击穿；二、在配置多台直流断路器的多端直流输电电网中，发生单点直流故障后，控制保护系统在几个毫秒后才能完成故障定位，直流故障电流在故障定位过程中有可能已经超过多个直流断路器的主动保护阈值。如果直流断路器在控制保护系统的故障定位前进行主动保护跳闸操作，则会增加直流断路器误动作的几率，进而扩大直流系统故障点的范围；而直流断路器在控制保护系统的故障定位后进行被动保护跳闸操作，又会延长直流系统故障点的切除时间，增加换流阀的过电流风险；三、由于直流断路器的通流支路仅有一组机械开关和一种辅助换流模块串联构成，直流断路器过负荷能力较差。

因此，如何降低直流断路器的过压击穿风险，在保证直流断路器跳闸精度的同时，提高直流断路器的跳闸速度以及过负荷能力成为混合式直流断路器研究中的重要内容。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压直流断路器及用于高压直流断路器的通流支路，用于解决现有直流断路器过负荷能力低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高压直流断路器，包括以下方案：

直流断路器方案一：包括一个或至少两个串联连接的直流断路器单元；所述直流断路器单元包括并联的通流支路、断流支路和耗能支路；所述通流支路由一个辅助换流模块单元与并联的两个以上的机械开关单元串联构成；所述辅助换流模块单元由一个或至少两个串联连接的辅助换流模块构成，所述机械开关单元由一个或至少两个串联连接的机械开关构成；

或者：所述通流支路由并联的两个以上的支路单元构成，每个所述支路单元由一个辅助换流模块单元与一个机械开关单元串联而成；所述辅助换流模块单元由一个或至少两个串联连接的辅助换流模块构成，所述机械开关单元由一个或至少两个串联连接的机械开关构成；

或者：所述通流支路由并联的两个以上的辅助换流模块单元与并联的两个以上的机械开关单元串联构成；所述辅助换流模块单元由一个或至少两个串联连接的辅助换流模块构成，所述机械开关单元由一个或至少两个串联连接的机械开关构成。