[实用新型]混合式直流断路器

说明书

本实用新型涉及一种混合式直流断路器，包括通流支路、第一换流支路、第二换流支路和耗散支路，通流支路、第一换流支路、第二换流支路和耗散支路并联连接；通流支路中串设有交流断路器，第一换流支路串设有第一换流控制开关和第一电容，第二换流支路串设有第二换流控制开关和第二电容，第一电容的电容量大于第二电容的电容量，耗散支路中串设有耗能器件。本实用新型通过改进直流断路器的灭弧方式，在通流支路中串设较低电压等级的交流断路器即可切断较高等级的直流电压，具有灭弧室体积小、触头触点寿命长等优点，且无需采用多个电力电子器件，在降低直流开断成本的同时，也增强了控制可靠性，可满足不同工作环境下对低压直流电流开断的需求。

技术领域

本实用新型涉及一种混合式直流断路器，属于直流断路器技术领域。

背景技术

多端直流输电是直流电网发展的一个阶段，能够实现多电源供电和多落点受电。通过将直流传输线在直流侧互相连接起来，即可组成真正的直流电网，直流电网具有换流站数量少、各换流站可以单独传输功率、可灵活切换传输状态和高可靠性的优势。然而，直流电网的组网需要直流断路器，由于直流没有过零点导致其难以开断，这就对直流断路器的开断能力有较高的要求。

目前，直流断路器的技术方案主要有三种类型，分别是基于常规开关的传统机械式直流断路器、基于纯电力电子器件的固态直流断路器以及基于二者结合的混合式直流断路器。其中，传统机械式直流断路器通常将交流断路器进行改造，通过并联LC谐振电路，在开断直流时为其制造电流过零点，具有带载能力强、通态损耗小等优点，但是由于自身结构的限制，断开时产生的电弧易损坏触头，故障电流切除时间较长。固态直流断路器完全由半导体器件作为断路器的开关器件，具有开断时间短、无弧光等优点，但存在容易过压过流、通态损耗高等缺点。混合式直流断路器结合了常规机械开关和电力电子器件的特点，具有通态损耗小、开断时间短、无关断死区等优点，是目前直流断路器研究的新方向，具有广阔的应用前景，但是所采用的电力电子器件过多，成本过高，目前还没有得到商业化应用。

轨道交通的供电系统包括高、中、低压交流供电系统、直流供电系统以及电力集中监控系统(SCADA)等。直流供电系统中的电器设备包括整流器、直流快速断路器、直流开关柜等，其中直流开关柜是轨道交通供电系统的核心设备之一，而直流开关柜中的直流断路器在直流开关柜中起到至关重要的作用。

现有轨道交通系统中的直流断路器普遍采用单一空气灭弧方式的直流开断原理，需要大量的灭弧栅片抬高电弧电压从而达到熄灭直流电弧的效果，所需灭弧室体积大，不利于断路器的小型化，而且开断速度较慢，短路电流值很大，电弧对触头触点的烧蚀严重。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种混合式直流断路器，用于解决轨道交通系统中的直流断路器所需灭弧室体积大、触头烧蚀严重导致不能够满足低压直流电流开断需求的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种混合式直流断路器，包括通流支路、第一换流支路、第二换流支路和耗散支路，所述通流支路、第一换流支路、第二换流支路和耗散支路并联连接；所述通流支路中串设有交流断路器，所述第一换流支路串设有第一换流控制开关和第一电容，所述第二换流支路串设有第二换流控制开关和第二电容，所述第一电容的电容量大于第二电容的电容量，所述耗散支路中串设有耗能器件。

本实用新型的有益效果是：在断路器开断过程中，当电流由通流支路向第一换流支路转移的过程中，由于第一电容的电容量较大，其两端的电压增加缓慢，交流断路器产生的电弧很容易熄灭，电流完全转移至第一换流支路；在闭合第二换流控制开关后，第一换流控制开关在反向电压或者自身电弧电压的作用下关断，由于第二电容的电容量较小，其两端的电压迅速增加，最终达到耗散支路中耗能器件的动作电压，电流最终在耗能器件被切断；通过改进直流断路器的灭弧方式，在通流支路中串设较低电压等级的交流断路器即可切断较高等级的直流电压，具有灭弧室体积小、触头触点寿命长等优点，且无需采用多个电力电子器件，在降低直流开断成本的同时，也增强了控制可靠性，可满足不同工作环境下对低压直流电流开断的需求。