[发明专利]一种直流断路器及其应用方法

说明书

本发明公开了一种直流断路器及其应用方法，该直流断路器包括：多个通流单元分别设置在多条直流线路上；多个第一桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端与限流单元的输入端连接，限流单元的输出端分别和所述开断单元的输入端及能量吸收单元的输入端连接，开断单元的输出端及能量吸收单元的输出端连接阻断单元的第一端，多个第二桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端连接阻断单元的第一端，阻断单元的第二端与直流线路的直流母线连接。通过实施本发明，所有直流系统共用直流断路器限流单元、开断单元和能量吸收单元，减低了多直流出线换流站中直流断路器总体积，有利于换流站整体布置与设计。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种直流断路器及其应用方法。

背景技术

高压直流断路器是多端及直流电网构建的核心设备之一，同时也是是直流输电系统灵活转换运行方式和开断故障电流的重要设备。其技术经济性直接影响了直流电网应用的灵活性与广泛性。

目前，高压直流断路器主要有两种技术路线，一种为混合式直流断路器，该断路器正常运行由机械开关通流，故障时利用辅助换流支路等将电流转移至并联连接的电力电子器件支路中，然后由电力电子器件分断电流。该类型断路器通态损耗低，分断速度快，但是需要使用大量的全控器件串联，成本较高。另一种是机械式直流断路器，通过预充电电容反向注入电流实现机械开关熄弧，最终完成直流开断，然而该类型断路器所需要电容容量大、电压高，且面临高压触发开关的经济性和可靠性设计问题。

由此可见，现有的混合式直流断路器或机械式直流断路器难以同时满足大规模直流电网建设对直流断路器技术性与经济性双重要求，限制了高压直流断路器在多端及直流电网中规模化应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种直流断路器及其应用方法，以解决现有混合式直流断路器或机械式直流断路器难以同时满足大规模直流电网建设对直流断路器技术性与经济性双重要求的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种直流断路器，包括：多个通流单元、多个第一桥臂开关单元、限流单元、开断单元、能量吸收单元及多个第二桥臂开关单元以及阻断单元，所述多个通流单元分别设置在多条直流线路上；多个第一桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端与所述限流单元的输入端连接，所述限流单元的输出端分别和所述开断单元的输入端及能量吸收单元的输入端连接，所述开断单元的输出端及能量吸收单元的输出端连接所述阻断单元的第一端，多个第二桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端连接所述阻断单元的第一端，所述阻断单元的第二端与直流线路的直流母线连接；所述通流单元用于导通系统负荷电流；所述第一桥臂开关单元和第二桥臂开关单元用于隔离故障线路和保护健全线路的正常运行；所述限流单元用于限制系统故障电流；所述开断单元用于分断系统故障电流；所述能量吸收单元用于抑制分断过电压和吸收系统故障电流；所述阻断单元用于隔离系统母线与直流断路器中其他单元。

可选地，所述通流单元包括：串联连接的机械开关单元和电力电子开关单元。

可选地，所述电力电子开关单元包括：全控器件单元、IGBT器件单元、IGBT器件和二极管组合单元中的任意一种。

可选地，所述第一桥臂开关单元包括：串联连接的二极管和机械开关；和/或，所述第二桥臂开关单元包括：串联连接的二极管和机械开关。

可选地，所述限流单元包括：容性限流模块或感性限流模块。

可选地，所述容性限流模块包括：非线性电容，所述感性限流模块包括：晶闸管投切电抗的电感。

可选地，所述开断单元包括：多个开断模块，每个开断模块包括：串联连接的晶闸管和IGBT器件。

可选地，所述能量吸收单元包括：非线性电阻或避雷器。