[发明专利]一种可控关断机械式直流断路器

说明书

本发明属于高压设备的技术领域，公开了一种可控关断机械式直流断路器，包括与主支路并联的转移支路和耗能支路，所述主支路包括断路器本体，所述耗能支路包括避雷器，所述转移支路包括串联在一起的储能电容、电感和电力电子开关，所述电力电子开关用于通过自身的导通和关断，控制在故障处理过程中，转移支路的投入和退出时刻。本发明在转移支路引入可控的电力电子开关，通过其自身的导通和关断，控制在故障处理过程中，转移支路的投入和退出时刻，确保了故障分断过程中振荡电流投入的正确时刻，并且在短时间内完成了转移支路中残余电流的切除，避免线路残余小电流的持续存在，减少了故障清除时间，提高了直流断路器的开断性能。

技术领域

本发明属于高压设备的技术领域，具体涉及一种可控关断机械式直流断路器。

背景技术

近年来，随着柔性直流输电技术与多端直流电网的快速发展，作为直流输电系统中重要的控制与保护设备，直流断路器成为研究热点。目前的直流断路器按照技术原理主要可分为全固态式、混合式与机械式，全固态断路器是指断路器中没有机械运动部件,完全由半导体器件作为断路器的开关器件，由于通流回路全部为电力电子器件，因此其运行损耗非常大，需专门的水冷设备；混合式直流断路器在全固态的基础上，将主支路改进为机械开关加电力电子开关的组合，需大量电力电子器件同步触发导通，动作一致性要求高、控制难度大，工作可靠性低；而传统机械式采用球隙触发可靠性低、通断随机性大，采用球隙或用晶闸管触发，转移支路不能主动开断电流，开断后的一定时间内，线路残余小电流持续存在，故障清除时间长。

发明内容

本发明提供了一种可控关断机械式直流断路器，解决了现有直流断路器运行损耗大，需要专门的水冷设备，控制难度大，故障清除时间长等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种可控关断机械式直流断路器，包括与主支路并联的转移支路和耗能支路，所述主支路包括断路器本体，所述耗能支路包括避雷器，所述转移支路包括串联在一起的储能电容、电感和电力电子开关，所述电力电子开关用于通过自身的导通和关断，控制在故障处理过程中，转移支路的投入和退出时刻。

进一步，所述电力电子开关采用H桥式结构，所述H桥式结构包括两两极性相对设置的四个二极管。

进一步，所述电力电子开关包括全控型电力电子器件支路、串联在一起的均压电容和第一均压电阻支路以及第二均压电阻支路，三条支路并联在一起组成H桥式结构的横杠，其一端与第一二极管、第二二极管的阴极相连，另一端与第三二极管、第四二极管的阳极相连，所述第一二极管的阳极与第四二极管的阴极相连，共同作为电力电子开关的一个引脚端，所述第二二极管的阳极与第三二极管的阴极相连，共同作为电力电子开关的另一个引脚端。

进一步，所述全控型电力电子器件的阳极与第一二极管、第二二极管的阴极相连，阴极与第三二极管、第四二极管的阳极相连，门极与驱动模块相连，所述驱动模块用于提供全控型电力电子器件工作所需的电流或者电压。

进一步，所述全控型电力电子器件设置为IGBT、IGCT或者IEGT。

进一步，所述储能电容还与串联在一起的充电电容和限流电阻并联。

本发明有益的技术效果在于：

在转移支路引入可控的电力电子开关，通过其自身的导通和关断，控制在故障处理过程中，转移支路的投入和退出时刻，确保了故障分断过程中振荡电流投入的正确时刻，并且在短时间内完成了转移支路中残余电流的切除，避免线路残余小电流的持续存在，减少了故障清除时间，提高了直流断路器的开断性能，同时还通过充电电容和限流电流为关断后的储能电容进行快速充电，使其达到关断前的电压状态，为直流断路器的重合闸实施提供条件，满足直流断路器的生产需要和实际应用要求。

附图说明

图1是本发明的直流断路器的结构示意图；