[发明专利]一种具有模块化机械式直流断路器的系统

说明书

本发明公开了一种具有模块化机械式直流断路器的系统，包括吸能支路、载流支路和换流支路，所述吸能支路、载流支路和换流支路三条支路并联，所述吸能支路用于吸收剩余能量；所述载流支路由N个低压模块串联组成，N≥1，所述低压模块包括机械开关，所述载流支路用于系统正常运行时控制机械开关闭合；所述换流支路用于系统发生故障时，使得机械开关熄弧开断。本发明可以根据系统电压等级不同，灵活选取不同数量的低压模块进行串联，易于向高电压等级拓展。同时由于其开断原理可靠，可以实现更高电压等级、更大故障电流的可靠开断。

技术领域

本发明属于电力电子领域，更具体地，涉及一种具有模块化机械式直流断路器的系统。

背景技术

近年来，随着柔性直流输电技术的发展以及大功率电力电子技术的进步，高压直流输电以其独特的优势得到了重视和发展。高压直流断路器的研制成为建立与发展多端直流电网的主要瓶颈，因此近年来国内外越来越重视对高压直流断路器的研究。

根据高压直流断路器关键开断器件的不同，可将其分为三类：机械式直流断路器、全固态式直流断路器、机械开关与固态开关相结合的混合式直流断路器。

目前由于成本、体积、损耗等问题，全固态式直流断路器发展相对较为缓慢，混合式直流断路器由于其本身技术特点，容易向高电压领域发展。但是相比于混合式直流断路器，机械式直流断路器具有电流开断更可靠、通态损耗更小、成本低、体积小等优势，因此机械式直流断路器也成为高压领域发展的重要选择。目前机械式直流断路器电压等级受机械断口(真空灭弧室)电压等级限制，难以向高电压领域拓展。

由此可见，现有的机械式直流断路器存在电压等级受限的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有模块化机械式直流断路器的系统，由此解决现有的机械式直流断路器存在电压等级受限的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种具有模块化机械式直流断路器的系统，包括吸能支路、载流支路和换流支路，所述吸能支路、载流支路和换流支路三条支路并联，

所述吸能支路用于吸收剩余能量；

所述载流支路由N个低压模块串联组成，N≥1，所述低压模块包括机械开关，所述载流支路用于系统正常运行时控制机械开关闭合；

所述换流支路用于系统发生故障时，使得机械开关熄弧开断。

进一步地，系统还包括预充电支路，所述预充电支路用于给换流支路的预充电电容充电。

进一步地，换流支路包括依次串联的预充电电容、触发开关和换流电感，所述触发开关用于在系统发生故障时触发导通，所述预充电电容和换流电感用于在系统发生故障时振荡产生反向高频电流，反向高频电流与故障电流叠加，在载流支路中机械开关上产生电流过零点，从而使得机械开关完成熄弧开断。

进一步地，吸能支路由避雷器MOV构成，当系统发生故障时，机械开关熄弧开断，系统的电流通过换流回路，换流回路的预充电电容两端电压升高，当电压达到避雷器MOV动作阈值时，避雷器MOV动作，开始吸能。

进一步地，低压模块还包括均压回路和泄能回路，所述机械开关、均压回路和泄能回路并联。

进一步地，均压回路用于使N个低压模块之间电压均匀分布。

进一步地，泄能回路用于换流回路的预充电电容放电。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明可以根据系统电压等级不同，灵活选取不同数量的低压模块进行串联，易于向高电压等级拓展。同时由于其开断原理可靠，可以实现更高电压等级、更大故障电流的可靠开断。