一种具有模块化机械式直流断路器的系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A system with modular mechanical DC circuit breaker

The invention discloses a system with modular mechanical DC circuit breaker, including energy absorption branch, carrier flow branch and commutation branch. The energy absorption branch, current carrying branch and commutation branch are parallel in three branches. The energy absorption branch is used to absorb the remaining energy; the current carrying branch route is composed of N low voltage modules in series, and N is more than 1. The low voltage module includes a mechanical switch, which is used to control the closure of the mechanical switch when the system operates normally; the commutation branch is used to make the mechanical switch out of the arc when the system fails. According to the different voltage levels of the system, the invention can flexibly select different numbers of low voltage modules for series connection, and is easy to expand to high voltage levels. At the same time, because of its reliable interruption principle, it can achieve higher voltage level and more reliable interruption of fault current.

【技术实现步骤摘要】
一种具有模块化机械式直流断路器的系统
本专利技术属于电力电子领域，更具体地，涉及一种具有模块化机械式直流断路器的系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术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，按照本专利技术的一个方面，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，通过本专利技术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)本专利技术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。(2)本专利技术中载流支路由多个低压模块串联，采用同一个换流支路，在开断过程中，换流支路产生的反向高频电流投入后，多个串联断口低压模块中电流同时过零，可以保证开断一致性及可靠性；同时也可以根据需要采用不同换流支路，在不同系统运用时灵活可变。(3)本专利技术中载流支路的低压模块由于断口电压等级低，技术上较为成熟可靠，且能够批量生产，因此在降低高压断路器研发成本的基础上同时保证了断路器开断的可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的系统结构图；图2是本专利技术实施例提供的载流支路结构图；图3是本专利技术实施例提供的低压模块内部电路图；图4是本专利技术实施例提供的换流支路内部电路图；图5是本专利技术实施例提供的吸能支路电路图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，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、换流支路和预充电支路，所述预充电支路用于给换流支路的预充电电容充电。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；如图2所示，所述载流支路由N个低压模块串联组成，N≥1，如图3所示，所述低压模块包括机械开关CB，均压回路和泄能回路，所述均压回路、泄能回路和机械开关并联。均压回路用于使N个低压模块之间电压均匀分布，泄能回路用于换流回路的预充电电容放电。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。本专利技术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。图4是本专利技术实施例提供的换流支路内部电路图，其中，Cr为预充电电容，T为触发开关，Lr为换流电感。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。图5是本专利技术实施例提供的吸能支路电路图，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。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有模块化机械式直流断路器的系统，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种具有模块化机械式直流断路器的系统，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的一种具有模块化机械式直流断路器的系统，其特征在于，所述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。3.如权利要求1或2所述的一种具有模块化机械式直流断路器的系统，其特征在于，所述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...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈名，袁召，张祖安，刘黎明，何俊佳，陈廷栋，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，南方电网科学研究院有限责任公司，华中科技大学，思源电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44