[发明专利]基于电容换流的双向混合式直流断路器及直流输电系统

权利要求书

1.一种基于电容换流的双向混合式直流断路器，其特征在于，包括：超快速机械开关单元(1)、负载转换开关单元(2)、电容换流单元(3)和吸能单元(4)；

所述超快速机械开关单元(1)与所述负载转换开关单元(2)串联连接，所述电容换流单元(3)与串联连接的超快速机械开关单元(1)和所述负载转换开关单元(2)并联连接，所述吸能单元(4)与所述电容换流单元(3)并联连接；

所述电容换流单元(3)用于在系统发生短路故障时为所述超快速机械开关单元(1)和所述负载转换开关单元(2)提供低压支路保证其正常开断，并利用自关断功能切断故障电流；

所述吸能单元(4)用于在开断故障时吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量。

2.如权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述电容换流单元(3)包括：第一晶闸管T1、第二晶闸管T2、第三晶闸管T3、第四晶闸管T4、换流电容C、换流电感L和电压限制单元；

所述第一晶闸管T1和所述第三晶闸管T3串联连接，所述第二晶闸管T2和所述第四晶闸管T4串联连接，所述电压限制单元连接在所述第一晶闸管T1和所述第三晶闸管T3的串联连接端与所述第二晶闸管T2和所述第四晶闸管T4的串联连接端之间；所述换流电容C和所述换流电感L串联连接在所述第一晶闸管T1与所述第三晶闸管T3的串联连接端与所述第二晶闸管T2与所述第四晶闸管T4的串联连接端之间。

3.如权利要求1所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述电容换流单元(3)包括：第一晶闸管T1、第二晶闸管T2、第一机械开关S1、第二机械开关S2、换流电容C、换流电感L和电压限制单元；

所述第一晶闸管T1和所述第一机械开关S1串联连接，所述第二晶闸管T2和所述第二机械开关S2串联连接，所述电压限制单元连接在所述第一晶闸管T1和所述第一机械开关S1的串联连接端与所述第二晶闸管T2和所述第二机械开关S2的串联连接端之间；所述换流电容C和所述换流电感L串联连接在所述第一晶闸管T1与所述第一机械开关S1的串联连接端与所述第二晶闸管T2与所述第二机械开关S2的串联连接端之间。

4.如权利要求2或3所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述电容换流单元(3)还包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；

所述第一二极管D1的阴极与所述第一晶闸管T1的阳极、所述第二晶闸管T2的阳极和所述第二二极管D2的阴极连接；所述第三二极管D3的阳极与所述第三晶闸管T3的阴极、所述第四晶闸管T4的阴极和所述第四二极管D4的阳极连接；

所述第一二极管D1的阳极和所述第三二极管D3的阴极作为所述电容换流单元(3)的一端，所述第二二极管D2的阳极和所述第四二极管D4的阴极作为所述电容换流单元(3)的另一端。

5.如权利要求2-4任一项所述的混合式直流断路器，其特征在于，所述电压限制单元用于将所述换流电容的电压限制至设定值，所述电压限制单元包括：依次串联连接的第一避雷器MOV1和第三机械开关S。

6.如权利要求1-5任一项所述的混合式直流断路器，其特征在于，当发生短路故障时，触发第二晶闸管T2和第四晶闸管T4导通，并关断所述负载转换开关单元(2)，向所述超快速机械开关单元(1)发出分闸指令。

7.如权利要求6所述的混合式直流断路器，其特征在于，当所述超快速机械开关单元(1)达到设定的开距时，控制第一晶闸管T1导通，流向第二晶闸管T2的电流向第一晶闸管T1转移，当第二晶闸管T2的电流过零时自动关断，电源侧继续向换流电容充电，换流电容电压极性反转，流向第一晶闸管T1和第四晶闸管T4的电流逐渐减小，当换流电容电压达到设定值时，流过第一晶闸管T1和第四晶闸管T4的电流归零，第一晶闸管T1和第四晶闸管T3自动关断，避雷器MOV动作吸收系统感性元件储能并限制过电压，导通避雷器MOV1的控制第三机械开关S，吸收换流电容C储能并将换流电容电压限制到指定值，为下一次重合闸做准备。

8.一种直流输电系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的混合式直流断路器。