一种混合开关器件的直流断路器制造技术

一种混合开关器件的直流断路器，由第一机械开关(K1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一全控型开关器件(S1)、第二全控型开关器件(S2)、第三全控型开关器件(S3)、第四全控型开关器件(S4)、第五全控型开关器件(S5)、第六全控型开关器件(S6)、第七全控型开关器件(S7)、第八全控型开关器件(S8)、第一半控型开关器件(T1)、第二半控型开关器件(T2)、第一避雷器(Z1)组成。通过调节全控型开关器件和半控型开关器件的导通关断，实现对直流电网故障电流的快速开断。

【技术实现步骤摘要】
一种混合开关器件的直流断路器
本专利技术涉及一种断路器，特别涉及一种直流断路器。
技术介绍
直流系统的阻尼较低，与交流系统相比，直流系统的控制保护难度更大。并且对基于全控型半导体器件的柔性直流输电系统来说，器件耐受过电流能力较弱，故障电流可能在数毫秒内超过器件的最高耐受值，使关键器件乃至整个换流站损毁。因此有必要快速限制并切断故障电流，以维持直流电网安全稳定运行并保护电网中的关键设备。高压直流断路器成为有效甚至唯一的快速限制并切断故障电流设备。由于直流电流没有自然过零点，直流电弧不易熄灭。目前的交流断路器方案均不适用于直流系统。因此直流电流的开断问题一直是一个值得研究的课题。直流断路器的主要技术方案分为纯机械式、固态开关式和两者混合式。机械开关开断速度较慢，而纯固态开关型断路器用于高压大容量领域时损耗较大，混合式直流断路器综合了机械式断路器与固态断路器的优点，具有通态损耗小、开断快速可控、无弧(微弧)无响声、开关寿命长、可靠性高、无需专用冷却设备等优点，是目前高压直流断路器研发的主要方向。ABB公司专利WO2011141054A1提出的一种混合断路器，其基本原理是在需要开断故障电流时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合开关器件的直流断路器，其特征在于：所述的直流断路器由第一电流通路(1)、第二电流通路(2)、第三电流通路(3)和第四电流通路(4)组成；第一电流通路(1)由第一机械开关(K1)、第一电容(C1)、第一全控型开关器件(S1)、第二全控型开关器件(S2)、第三全控型开关器件(S3)、第四全控型开关器件(S4)组成；第二电流通路(2)由第二电容(C2)、第五全控型开关器件(S5)、第六全控型开关器件(S6)、第七全控型开关器件(S7)、第八全控型开关器件(S8)、第一半控型开关器件(T1)、第二半控型开关器件(T2)组成；第三电流通路(3)由第三电容(C3)组成；第四电流通路(4)由第一避雷...

【技术特征摘要】
1.一种混合开关器件的直流断路器，其特征在于：所述的直流断路器由第一电流通路(1)、第二电流通路(2)、第三电流通路(3)和第四电流通路(4)组成；第一电流通路(1)由第一机械开关(K1)、第一电容(C1)、第一全控型开关器件(S1)、第二全控型开关器件(S2)、第三全控型开关器件(S3)、第四全控型开关器件(S4)组成；第二电流通路(2)由第二电容(C2)、第五全控型开关器件(S5)、第六全控型开关器件(S6)、第七全控型开关器件(S7)、第八全控型开关器件(S8)、第一半控型开关器件(T1)、第二半控型开关器件(T2)组成；第三电流通路(3)由第三电容(C3)组成；第四电流通路(4)由第一避雷器(Z1)组成；第一机械开关(K1)的第一引出端子、第五全控型开关器件(S5)的第二引出端子、第六全控型开关器件(S6)的第一引出端子、第三电容(C3)的第一引出端子、第一避雷器(Z1)的第一引出端子在第五连接点(5)连接后与直流输电线的一端连接；第三全控型开关器件(S3)的第二引出端子、第四全控型开关器件(S4)的第一引出端子、第一半控型开关器件(T1)的第二引出端子、第二半控型开关器件(T2)的第二引出端子、第三电容(C3)的第二引出端子、第一避雷器(Z1)的第二引出端子在第六连接点(6)连接后与直流输电线的另一端连接；第一机械开关(K1)的第二引出端子、第一全控型开关器件(S1)的第二引出端子和第二全控型开关器件(S2)的第一引出端子在第七连接点(7)连接；第一全控型开关器件(S1)的第一引出端子、第一电容(C1)的第一引出端子和第三全控型开关器件(S3)的第一引出端子在第八连接点(8)连接；第二全控型开关器件(S2)的第二引出端子、第一电容(C1)的第二引出端子和第四全控型开关器件(S4)的第二引出端子在第九连接点(9)连接；第五全控型开关器件(S5)的第一引出端子、第二电容(C2)的第一引出端子和第七全控型开关器件(S7)的第一引出端子在第十连接点(10)连接；第六全控型开关器件(S6)的第二引出端子、第二电容(C2)的第二引出端子和第八全控型开关器件(S8)的第二引出端子在第十一连接点(11)连接；第七全控型开关器件(S7)的第二引出端子、第八全控型开关器件(S8)的第一引出端子、第一半控型开关器件(T1)的第一引出端子和第二半控型开关器件(T2)的第一引出端子在第十二连接点(12)连接。2.按照权利要求1所述的混合开关器件的直流断路器，其特征在于：当直流电流由第五连接点(5)流入第六连接点(6)时，在直流输电线路正常运行时，第一机械开关(K1)为闭合状态，第二全控型开关器件(S2)为导通状态，电流经第二全控型开关器件(S2)和第四全控型开关器件(S4)的反并联二极管流入到第六连接点(6)，同时为第一电容(C1)、第二电容(C2)进行预充电；当检测到线路短路故障时，所述的第六全控型开关器件(S6)、第一半控型开关器件(T1)接受导通信号，第二全控型开关器件(S2)迅速关断，第一机械开关(K1)开始关断，第一电容(C1)为第一半控型开关器件(T1)提供正向电压，第一电流通路(1)故障电流通过第六全控型开关器件(S6)、第八全控型开关器件(S8)的反并联二极管、第一半控型开关器件(T1)快速转移到第二电流通路(2)；当第一机械开关(K1)完全关断后，第六全控型开关器件(S6)、第一半控型开关器件(T1)关断，第五全控型开关器件(S5)导通，第二电容(C2)为第一半控型开关器件(T1)提供反向电压，加速第一半控型开关器件(T1)关断，故障经第二电流通路(2)转移到第三电流通路(3)，为第三电容(C3)充电，当第三电流通路(3)的第三电容(C3)电压上升至第四电流通路(4)的第一避雷器(Z1)的电压限定值时，故障电流从第三电流通路(3)转移至第四电流通路(4)，第一避雷器(Z1)进行故障能量吸收，由于第三电容(C3)两端电压高于直流输电变流站电压，故障电流开始下降至零。3.按照权利要求1所述的混合开关器件的直流断路器，其特征在于：当直流电流由第六连接点(6)流入第五连接点(5)时，在直流输电线路正常运行时，第一机械开关(K1)为闭合状态，第四全控型开关器件(S4)为导通状态，电流经第四全控型开关器件(S4)和第二全控型开关器件(S2)的反并联二极管流入到第五连接点(5)，同时为第一电容(C1)、第二电容(C2)进行预充电；当检测到线路短路故障时，所述的第八全控型开关器件(S8)、第二半控型开关器件(T2)接受导通信号，第四全控型开关器件(S4)迅速关断，第一机械开关(K1)开始关断，第一电容(C1)为第二半控型开关器件(T2)提供正向电压，第一电流通路(1)故障电流通过第二半控型开关器件(T2)、第八全控型开关器件(S8)、第六全控型开关器件(S6)反并联二极管快速转移到第二电流通路(2)；当第一机械开关(K1)完全关断后，第八全控型开关器件(S8)、第二半控型开关器件(T2)关断，第七全控型开关器件(S7)导通，第二电容(C2)为第二半控型开关器件(T2)提供反向电压，加速第二半控型开关器件(T2)关断，故障经第二电流通路(2)转移到第三电流通路(3)，为第三电容(C3)充电，当第三电流通路(3)的第三电容(C3)电压上升至第四电流通路(4)第一避雷器(Z1)电压限定值时，故障电流从第三电流通路(3)转移至第四电流通路(4)，第一避雷器(Z1)进行故障能量吸收，由于第三电容(C3)两端电压高于直流输电变流站电压，故障电流开始下降至零。4.一种混合开关器件的直流断路器，其特征在于：所述的直流断路器由第一电流通路(1)、第二电流通路(2)、第三电流通路(3)和第四电流通路(4)组成；第一电流通路(1)由第一机械开关(K1)、第一电容(C1)、第一全控型开关器件(S1)、第二全控型开关器件(S2)组成；第二电流通路(2)由第二电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹靖元，霍群海，吴理心，王欣未，韦统振，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11