[发明专利]一种限流式高压直流断路器

说明书

本发明涉及一种限流式高压直流断路器，属于高压、超高压直流输电技术领域。该限流式高压直流断路器由一定数量的支路和隔离开关组成，支路由限流电感、电容器、开关管、二极管组成，以起到分流和降低损耗的作用。该限流式高压直流断路器串联于高压直流线路中，正常运行时通过对电力电子器件的控制使断路器中各个支路的电感并联运行，当线路或设备出现故障时，限流式高压直流断路器保护动作，通过电力电子器件的控制使原本并联的各电感串联起来，电感串联起来之后打开隔离开关，然后控制晶闸管进行断路操作，使直流设备与线路迅速断开。

技术领域

本发明涉及一种限流式高压直流断路器，属于高压、特高压直流输电领域。

背景技术

高压、特高压直流输电由于诸多优点，得到了越来越多的重视，未来的多端直流输电以由此构建的直流电网成为了趋势，而高压直流输电的电流没有过零点，不能像交流输电那样利用过零点灭弧，给直流断路器的实现带来了很大的困难，目前的实现方法分为以下几种：基于叠加振荡电流产生电流过零点，进而实现电流分断，缺点是关断延迟过长，关断电流有限；直流线路增加逆变-整流环节，在逆变后的交流侧用交流断路器切断电流，缺点是关断延迟大，要等到电流过零点才能关断，且损耗大、造价昂贵；用大量的电力电子器件串联，上面并联避雷器，在正常工作时电流流过阻抗较低的支路，起到降低损耗的作用，在关断时先将电流转移到电力电子支路，然后将隔离开关打开，再用电力电子器件进行关断，用避雷器吸收故障能量。缺点是关断电流有限，而且关断时要先将电流转移到电力电子支路，还要等待隔离开关完全打开，从一定程度上加大了关断延迟。对于高压或特高压领域的直流断路器的开发依然有很多问题亟待解决，研制适用于高电压、大电流场合的直流断路器已经成为了迫切需要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种限流式高压直流断路器。

本发明的目的在于克服当前高压直流断路器关断能力的不足，降低关断延迟，避免发生故障时直流电流的迅速增大。

本发明所采用的技术方案是：一种限流式高压直流断路器，该断路器由多个限流电感支路、转移支路以及隔离开关构成，每个限流电感支路均由两个限流阀段与一个限流电感L串联组成，其中限流电感位于两个限流阀段之间；每两个相邻限流电感支路连接有一个转移支路，每个转移支路由转移阀段构成，其中所述的转移阀段的一端连接在上一限流电感支路中限流电感L的右端，转移阀段的另一端连接在相邻的下一限流电感支路中限流电感L的左端；上一限流电感支路中限流电感L的左端与该限流电感支路中的第一限流阀段的另一端连接，相邻的下一限流电感支路中限流电感L的右端与该限流电感支路中的第二限流阀段的一端连接；相邻的上一限流电感支路中的第一限流阀段的一端均通过隔离开关与相邻的下一限流电感支路中的第一限流阀段的一端连接，相邻的上一限流电感支路中的第二限流阀段的另一端均通过隔离开关与相邻的下一限流电感支路中的第二限流阀段的另一端连接；在正常运行的时候，通过触发导通限流阀段，关闭转移阀段可使得该断路器对外等效较低的电抗值；在故障发生时通过关闭限流阀段并开通转移阀段从而增加该断路器的等效电抗值以抑制故障电流上升率，随后可根据故障的检测信号以进行相应的关断或恢复操作；所述限流阀段采用晶闸管半控型器件来实现；当作为单向断路器使用时，限流阀段由两条晶闸管支路并联构成，每条晶闸管支路都由多个晶闸管串联组成，每条晶闸管支路中的每个晶闸管串联连接且导通方向一致，其中一条晶闸管支路上串联一个预充电的电容器；当作为双向断路器使用时，限流阀段由上述作为单向断路器使用时的两个阀段反向并联构成；或者所述的限流阀段由IGBT全控器件来实现；当作为单向断路器使用时，限流阀段由一条IGBT支路构成，该支路串联有多个IGBT，所有IGBT的发射极方向相同，其中每两个IGBT两端并联有避雷器；当作为双向断路器使用时，限流阀段由一条IGBT支路构成，该支路串联有多个IGBT，其中相邻的两个IGBT呈交叉反向连接，并且每相邻两个IGBT两端并联有避雷器。