[发明专利]一种机械开关并联的自然换流型直流断路器及控制方法

说明书

本发明公开了一种机械开关并联的自然换流型直流断路器及控制方法，所述机械开关并联的自然换流型直流断路器包括主通流支路、转移支路和能量吸收支路，其中，所述主通流支路包括真空快速机械开关。所述自然换流型直流断路器具有损耗低、换流自然可靠、体积紧凑、成本低等特点。

技术领域

本发明属于电力电子领域，特别涉及一种机械开关并联的自然换流型直流断路器及控制方法。

背景技术

柔性直流电网因其系统主接线结构、运行方式更加复杂多样，进而导致直流系统故障方式多、故障发展快、影响范围广。因此，迫切需要柔性直流电网的故障隔离技术，以保障柔性直流电网的安全可靠运行。直流断路器是直流输配电系统中实现直流故障隔离最为理想的选择。根据拓扑结构的不同，直流断路器主要分为固态式直流断路器、机械式直流断路器和混合式直流断路器。由于兼具固态式直流断路器的快速开断特性和机械式直流断路器的低损耗特性，混合式直流断路器成为高压直流断路器的主要发展方向之一。

国内外学者围绕混合式直流断路器的新型拓扑结构、高可靠换流方式、运行控制策略、型式试验方法等方面开展了广泛研究，并在柔性直流电网示范工程中进行了初步应用。但是，目前混合式直流断路器仍存在体积大、成本高等问题。因此，如何提供一种具有损耗低、换流可靠、体积紧凑、成本低等特点的机械开关并联的自然换流型直流断路器越来越成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种机械开关并联的自然换流型直流断路器及控制方法，具有损耗低、换流自然可靠、体积紧凑、成本低等特点。

本发明的目的在于提供一种机械开关并联的自然换流型直流断路器，所述机械开关并联的自然换流型直流断路器包括主通流支路、转移支路和能量吸收支路，其中，

所述主通流支路包括真空快速机械开关。

进一步地，所述转移支路由气体快速机械开关和固态开关并联组成，其中，

所述气体快速机械开关为SF₆快速机械开关；

所述固态开关包括一个或多个双向固态开关模块。

进一步地，所述双向固态开关模块为二极管组成的二极管桥模块、电力电子器件组成的反并联模块或电力电子器件组成的全桥模块中的任意一种。

进一步地，所述电力电子器件为IGBT、IGCT、IEGT中的任意一种。

进一步地，所述能量吸收支路包括避雷器。

本发明的另一目的在于提供一种机械开关并联的自然换流型直流断路器控制方法，直流系统故障时包括，

控制主通流支路的真空快速机械开关分闸，控制转移支路的气体快速机械开关保持合闸；

当所述主通流支路的故障电流完全转移至转移支路，控制所述转移支路的气体快速机械开关分闸。

进一步地，控制主通流支路的真空快速机械开关分闸时，所述真空快速机械开关的弧压大于气体快速机械开关的导通压降。

进一步地，还包括，

当气体快速机械开关触头开距达到一定距离时，控制固态开关的一个或多个双向固态开关模块均导通，强迫故障电流由气体快速机械开关转移至一个或多个固态开关模块；

控制气体快速机械开关继续做分闸运动；

当气体快速机械开关的触头间隙能够承受瞬态恢复电压后，控制固态开关中的一个或多个双向固态开关模块均关断，故障电流从固态开关转移至能量吸收支路；

所述能量吸收支路控制故障电流下降为零。

进一步地，所述气体快速机械开关的弧压大于固态开关的导通压降。