[发明专利]一种电子开关和混合式高压直流断路器

说明书

本发明提供一种电子开关和混合式高压直流断路器，直流断路器包括并联的主支路，转移支路和耗能支路；主支路和转移支路设有电子开关；电子开关包括第一支路和第二支路；第一支路和第二支路中均串联设置有至少3个二极管，第一支路和第二支路并联，第一并联端连接第一支路中第一个二极管的阳极和第二支路中第一个二极管的阴极；第一支路中第i个二极管和第i+1个二极管的串联点与第二支路中第i个二极管和第i+1个二极管的串联之间设置有开关管，且各开关管的阳极与阴极之间均并联设置有相应的避雷器。本发明提供的技术方案，可明显的缩短直流断路器对故障电流的转移时间，并且对于同电压等级的直流断路器，其制造成本和运行成本也会降低。

技术领域

本发明属于电力系统高压直流断路器技术领域，具体涉及一种电子开关和混合式高压直流断路器。

背景技术

目前，高压直流输电技术已经在我国得到了广泛的应用，尤其是柔性直流输电技术，更是使直流输电技术应用到了近距离、小容量的输电场合。

高压直流断路器是柔性直流输电系统中非常重要的设备。按照直流断路器的工作原理，可将其分为机械式断路器、全固态断路器和混合式断路器，其中混合式断路器由于其通态损耗少、开断时间短、无需专用冷却等优点，被广泛应用在柔性直流输电系统中。

混合式直流断路器如图1所示，包括相互并联的主支路、转移支路和耗能支路，其中主支路上串设有快速隔离开关和电子负载开关，电子负载开关由多个IGBT构成的电子开关串联而成；转移支路也是由多个电子开关串联而成，每个电子开关都由多个IGBT器件按照设定的拓扑结构进行连接，用于实现某个特定的功能，如图2是由四个IGBT器件t1、t2、t3和t4组成的电子开关，并且这四个IGBT器件上分别并联有防反二极管d1、d2、d3和d4；图3是由两个IGBT器件t5和t6串联而成的电子开关，并且这两个IGBT器件上分别并联有防反二极管d5和d6；还有按照其他拓扑结构连接而成的电子开关，这里不一一列举。耗能支路上设置有避雷器，通过控制电子开关，能够将转移支路上的电能转移到耗能支路上消耗。

受限于IGBT的容量和耐压水平，目前常用的方通常采用增加电子开关的并联和串联级数提升直流断路器的通流容量，即随着高压直流断路器的电压等级，主支路电子负载开关中电子开关的数量和转移支路中电子开关的数量也需要相应的增加。

随着直流断路器中电子开关数量的增加，直流断路器的体积也不断增加，直流断路器的占地面积和运行损耗也都相应的增加，使得直流断路器的制造成本和运行成本都比较高。

发明内容

本发明提供一种电子开关和混合式高压直流断路器，用于降低高压直流断路器的制造成本和运行成本。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

断路器方案1：一种混合式高压直流断路器，包括并联设置的主支路，转移支路和耗能支路；所述主支路包括机械开关和第一电子开关，转移支路包括第二电子开关；

所述第一电子开关和/或第二电子开关包括第一支路和第二支路；所述第一支路和第二支路中均串联设置有至少3个二极管，且第一支路和第二支路中二极管的数量相同；

第一支路和第二支路并联，形成第一并联端和第二并联端；所述第一并联端连接第一支路中第一个二极管的阳极和第二支路中第一个二极管的阴极；第一支路中第i个二极管和第i+1个二极管的串联点与第二支路中第i个二极管和第i+1个二极管的串联点之间设置有开关管，开关管导通时导通的方向为其中一条支路中二极管的阴极到另一条支路中二极管的阳极，且各开关管均并联设置有相应的避雷器。

本发明提供的技术方案，在第一电子开关和第二电子开关中均设置有避雷器，取代传统的电容器均压的方式，不但降低设备的体积和制造成本；而且具有以下三个优点：

1、缩短了故障电流在直流断路器主支路向转移支路转移的时间；