[发明专利]一种高压直流断路器

权利要求书

1.一种高压直流断路器，其特征在于：所述的直流断路器由初始电流通路（1）和故障电流阻断通路（2）组成；初始电流通路（1）的第一引出端子与故障电流阻断通路（2）的第一引出端子连接后作为直流断路器的第一引出端子（7）与外部线路连接，初始电流通路（1）的第二引出端子与故障电流阻断通路（2）的第二引出端子连接，作为直流断路器的第二引出端子（8）与直流输电线的另一端连接；

所述的初始电流通路（1）包括电力电子器件开关模块（3）和机械开关模块（4）；故障电流阻断通路（2）包括电容器模块（C）和模块化投切子单元串联部分（5）；

所述的初始电流通路中，所述的机械开关模块（4）包括至少一个机械开关串联组件；所述的电力电子开关模块（3）包括至少一个电力电子器件串联组件；机械开关模块（4）的一端与电力电子开关模块（3）的一端（10）连接，机械开关模块（4）的另一端作为初始电流通路（1）的第一引出端子（7）与外部线路连接；电力电子开关模块（3）的另一端作为初始电流通路的第二引出端子，与故障电流阻断通路（2）的第二引出端子连接；

所述的故障电流阻断通路（2）中，所述的电容器模块（C）的一端与模块化投切子单元串联部分（5）的一端连接，电容器模块（C）的另一端作为故障电流阻断通路（2）的第一引出端子与初始电流通路（1）的第一引出端子连接，模块化投切子单元串联部分（5）的另一端作为故障电流阻断通路（2）的第二引出端子与初始电流通路（1）的第二引出端子连接。

2.按照权利要求1所述的高压直流断路器，其特征在于：所述的电力电子开关模块（3）由至少一个电力电子全控器件串联组成；所述的电力电子全控器件为IGBT或IGCT或GTO。

3.按照权利要求1所述的高压直流断路器，其特征在于：所述的电力电子开关模块（3）由至少一个半控型器件组成；所述的半控型器件采用晶闸管时，所述的电容器模块（C）需配置预充电机（16）。

4.按照权利要求3所述的高压直流断路器，其特征在于：所述的预充电机(16)对电容器模块（C）预充电；当检测到线路短路故障以后，所述的故障电流阻断通路的模块化投切子单元串联部分的各子单元电力电子全控器件旁路通路导通，故障电流阻断通路的电容器模块（C）放电，使初始电流通路电流迅速转移至故障电流阻断通路，使所述的初始电流通路电力电子开关模块自然关断。

5.按照权利要求1或3所述的高压直流断路器，其特征在于：所述的电容器模块（C）由一个或多个电容器串联或并联组成。

6.按照权利要求1所述的高压直流断路器，其特征在于：所述的模块化投切子单元串联部分（5）由多个子单元（6）串联组成；子单元（6）由限压装置投入通路和电力电子全控器件旁路通路并联组成，所述全控器件旁路通路中的全控器件为一个或多个全控器件与二极管或半控器件的组合。

7.按照权利要求1所述的高压直流断路器，其特征在于：在直流输电线路正常运行时，初始电流通路（1）的机械开关模块（4）为闭合状态，初始电流通路（1）的电力电子开关模块（3）为导通状态；当检测到线路短路故障以后，所述的故障电流阻断通路（2）的模块化投切子单元串联部分（5）各子单元的电力电子全控器件旁路通路导通，各子单元中的限压装置被旁路，关断初始电流通路（1）的电力电子开关模块（3），使初始电流通路（1）的电流降为零，然后机械开关模块（4）开始打开，故障电流被切换到故障电流阻断通路（2），对所述的故障电流阻断通路的电容器模块（C）充电；延时至机械开关两端触头间隔距离足够承受大电压时，所述的故障电流阻断通路（2）的模块化投切子单元串联部分（5）的各子单元电力电子全控器件旁路通路关断，各子单元中的限压装置被快速顺次投入至故障电流阻断通路中，此时故障电流阻断通路中电容器模块充电电压与各限压装置电压叠加，对故障电流限流，使故障电流最终降为0。

8.按照权利要求1所述的高压直流断路器，其特征在于：所述的故障电流阻断通路中，所述的电容器模块（C）两端并联限压装置，模块化投切子单元串联部分（5）两端并联限压装置（15）；所述的初始电流通路（1）的两端并联限压装置（12），所述的初始电流通路的第一引出端子与地之间并联限压装置（13），在初始电流第二引出端子与地之间并联限压装置（14）。

9.按照权利要求1所述的高压直流断路器，其特征在于：所述的电力电子开关模块（3）采用全控型电力电子器件反向串联模块（32）或二极管桥式与单相IGBT结合模块（31）时，所述子单元的电力电子全控器件旁路通路采用电力电子器件反向串联模块（32）组成第二类子单元结构（62），或者子单元的电力电子全控器件旁路通路采用二极管桥式与单相IGBT结合模块（3）组成第三类子单元结构（63），使整个直流断路器实现双向电流阻断能力。