直流切断器制造技术

直流切断器具备：机械式开闭器(2)，设置于流过直流电流的线路(1)；和半导体开关(20)，与机械式开闭器(2)并联连接。机械式开闭器(2)包括串联连接的气体断路器(3)以及真空切断器(4)。通常在机械式开闭器(2)中流过直流电流，在要切断直流电流的情况下，使真空切断器(4)为非导通而使直流电流转流到半导体开关(20)之后使气体断路器(3)以及半导体开关(20)为非导通。能够使用耐压低的真空切断器(4)。

DC cut-off

The DC cut-off device is provided with a mechanical switch (2), which is arranged on a circuit (1) flowing through the DC current, and a semiconductor switch (20), which is connected in parallel with the mechanical switch (2). The mechanical switch (2) comprises a gas circuit breaker (3) connected in series and a vacuum interrupter (4). In general, the direct current flows through the mechanical switch (2). When the direct current is to be cut off, the vacuum switch (4) is turned on and the direct current is turned to the semiconductor switch (20), then the gas circuit breaker (3) and the semiconductor switch (20) are turned on. Be able to use a vacuum cutter (4) with low pressure resistance.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直流切断器
本专利技术涉及直流切断装置，特别涉及通过使直流电力系统的正常时的负载电流开闭，并且切断故障时的短路电流、接地电流，从而保护负载侧的设备的直流切断器。
技术介绍
在电力系统中，设置有在发生故障时切断故障电流的切断器。在一般地使用于交流电力系统的气体切断器、真空切断器、空气切断器等机械式的交流切断器中，如果电流值不成为零则无法进行切断。因此，交流切断器在交流的每半周期到来的电流值为零的定时切断故障电流。因此，在通过机械式的切断器切断电流不会自然地成为零点的直流电流的情况下，需要设法强制地使电流值成为零。另外，有使用半导体开关来切断直流电流的方法。在该方法中，不需要设法强制地使电流值成为零，能够通过使半导体开关断开来切断电流。但是，如果对正常的通电状态即闭合状态下的半导体开关接入负载电流，则产生由半导体开关的电阻分量所致的焦耳热，从而产生电力损失。相对于此，在机械式的切断器中，对金属接点通电，所以电力损失小。因此，在例如日本特开昭58-34525号公报(专利文献1)的直流切断器中，将机械式开闭器并联地连接到作为半导体开关的GTO(GateTurn-Offthyristor，门极关断晶闸管)，通常对机械式开闭器通电，在发生故障时使故障电流从机械式开闭器转流到GTO而用GTO切断电流。另外，为了用半导体开关切断超高压的直流电流，国际公开第2011/057675号公报(专利文献2)的直流切断器具备串联了许多主半导体开关的结构、串联数比主半导体开关少的辅助半导体开关及与其串联地高速地进行断开的机械式断路器，在通常时在辅助半导体开关中流过电流，在发生故障时使故障电流从辅助半导体开关转流到主半导体开关，而用主半导体开关切断故障电流。专利文献1：日本特开昭58-34525号公报专利文献2：国际公开第2011/057675号公报
技术实现思路
为了将专利文献1的直流切断器用于超高压的送电系统，需要将许多GTO串联连接来实现耐压。为了在故障时使电流从机械式开闭器转流到GTO的串联连接体，需要使机械式开闭器产生超过GTO的串联连接体成为ON(接通)时的电压(ON电压)的电弧电压。但是，有时通过专利文献1中被用作机械式开闭器的真空接触器无法产生足够的电弧电压。另外，在专利文献1的直流切断器中，与GTO串联地设置有机械式的断路器，但该断路器在浪涌吸收装置中流过的电流成为零的同时成为开路状态，所以对浪涌吸收装置的两端施加的电压即至少系统电压被施加到机械式开闭器。因此，机械式开闭器需要产生大的电弧电压并且需要用于耐受超高压的电压的极间耐压性能，从而需要使用昂贵的切断器。另外，在专利文献2的直流切断器中，并非使用单独的机械式开闭器，而是使用断路器和辅助半导体开关，从而解决了由于串联许多半导体开关而在专利文献1中产生的课题。即，即使不产生电流零点也能够转流到主半导体开关，使断路器耐受超高压的电压，从而使对辅助半导体开关施加的电压不耐受超高压的电压也可。然而，在辅助半导体开关中流过通常的电流的期间，在辅助半导体开关中产生电力损失。因此，本专利技术的主要的目的在于提供一种电力损失小且低价格的直流切断器。本专利技术的直流切断器具备：机械式开闭器，设置于流过直流电流的线路；以及半导体开关，与机械式开闭器并联连接。机械式开闭器包括串联连接的断路器以及切断器。通常在机械式开闭器中流过直流电流，在要切断直流电流的情况下，使机械式开闭器为非导通而使直流电流转流到半导体开关之后，使半导体开关为非导通。在本专利技术的直流切断器中，通常使直流电流流过机械式的断路器以及切断器，所以能够降低电力损失。另外，关于切断器，使用耐压性能低的切断器即可，所以能够实现装置的低价格化。另外，能够以短间隙构成断路器，所以能够实现装置的小型化和低价格化。另外，在要切断直流电流的情况下，使直流电流转流到半导体开关而用半导体开关切断电流，所以能够缩短切断时间。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的直流切断器的结构的电路框图。图2是示出图1所示的气体断路器的主要部分的剖面图。图3是示出图1所示的直流切断器的动作的时序图。图4是示出本专利技术的实施方式2的直流切断器的动作的时序图。图5是示出本专利技术的实施方式3的直流切断器的结构的电路框图。图6是示出本专利技术的实施方式4的直流切断器的结构的电路框图。图7是示出实施方式4的变更例的电路框图。图8是示出本专利技术的实施方式5的直流切断器的结构的电路框图。图9是示出本专利技术的实施方式6的直流切断器的结构的电路框图。图10是示出本专利技术的实施方式7的直流切断器的结构的电路框图。图11是示出本专利技术的实施方式8的直流切断器的结构的电路框图。图12是示出本专利技术的实施方式9的直流切断器的结构的电路框图。(符号说明)1：线路；1a：上游侧线路；1b：下游侧线路；3：气体断路器；4：真空切断器；4A：气体切断器；EL1、EL2：电极；5、6：屏蔽物；7：绝缘物；10、10A、10B：强制转流电路；11、22：电容器；12：电抗器；13～15：开关；16：充电器；17、23：电阻元件；18：电池；20、20A～20C：半导体开关；21、21A：IGBT；24：二极管；25：避雷器；26：可饱和电抗器；30：控制装置。具体实施方式[实施方式1]图1是示出本专利技术的实施方式1的直流切断器的结构的电路框图。在图1中，该直流切断器设置于直流送电系统的线路1，具备机械式开闭器2、强制转流电路10、半导体开关20以及控制装置30。机械式开闭器2包括串联连接在上游侧线路1a与下游侧线路1b之间的气体断路器3以及真空切断器4。气体断路器3通过来自控制装置30的控制信号φ3而被控制，通常为闭合状态(导通状态)而流过直流电流，在要切断直流电流的情况下，在直流电流被转流到半导体开关20之后成为断开状态(非导通状态)。气体断路器3包括：充满SF6、干燥空气、氮、氩、二氧化碳等绝缘气体的罐、设置在罐内的2个电极、以及使2个电极的接点接触或者分开而使电极之间导通或者非导通的驱动装置。气体断路器3具有在接点之间的距离为某距离以上时能够耐受对直流切断器施加的电压的绝缘能力(耐压性能)。驱动装置利用高速弹簧、液压、电磁力等来驱动电极。作为使用电磁力的驱动装置，也可以构成为使用电磁排斥板、驱动线圈等来用大的直流的故障电流所致的电磁力辅助驱动力。图2是示出气体断路器3的主要部分的剖面图。在图2中，在充满绝缘气体的罐(未图示)内，相互相向地设置有2个电极EL1、EL2的接点。电极EL1、EL2的接点通过驱动装置(未图示)而接触或者分开。在图2中示出了电极EL1、EL2的接点分开的状态。分别用屏蔽物5、6覆盖电极EL1、EL2的接点以外的部分，而且，在屏蔽物5、6的相互相向的部分涂覆有绝缘物7，以使得即使缩短电极EL1、EL2的接点之间的距离也能够得到足够的绝缘能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流切断器，具备：/n机械式开闭器，设置于流过直流电流的第1线路和第2线路之间，使来自所述第1线路的所述直流电流流到所述第2线路；/n半导体开关，在所述第1线路和所述第2线路之间与所述机械式开闭器并联连接；以及/n控制装置，/n所述机械式开闭器包括在所述第1线路和所述第2线路之间串联连接的断路器以及机械式切断器，/n通常在所述机械式开闭器中流过所述直流电流，在要切断所述直流电流的情况下，所述控制装置使所述机械式切断器为非导通而所述直流电流转流到所述半导体开关之后使所述断路器的接点分离，再之后使所述半导体开关为非导通。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20140926 JP 2014-1966701.一种直流切断器，具备：
机械式开闭器，设置于流过直流电流的第1线路和第2线路之间，使来自所述第1线路的所述直流电流流到所述第2线路；
半导体开关，在所述第1线路和所述第2线路之间与所述机械式开闭器并联连接；以及
控制装置，
所述机械式开闭器包括在所述第1线路和所述第2线路之间串联连接的断路器以及机械式切断器，
通常在所述机械式开闭器中流过所述直流电流，在要切断所述直流电流的情况下，所述控制装置使所述机械式切断器为非导通而所述直流电流转流到所述半导体开关之后使所述断路器的接点分离，再之后使所述半导体开关为非导通。


2.根据权利要求1所述的直流切断器，其特征在于，
在所述机械式切断器的接点分离之后，所述断路器的接点分离。


3.根据权利要求2所述的直流切断器，其特征在于，
在所述机械式切断器的断开动作开始之后，所述断路器的断开动作开始。


4.根据权利要求2所述的直流切断器，其特征在于，
所述机械式切断器以及所述断路器的断开动作同时开始。


5.一种直流切断器，具备：
机械式开闭器，设置于流过直流电流的第1线路和第2线路之间，使来自所述第1线路的所述直流电流流到所述第2线路；以及
半导体开关，在所述第1线路和所述第2线路之间与所述机械式开闭器并联连接，
所述机械式开闭器包括在所述第1线路和所述第2线路之间串联连接的断路器以及机械式切断器，
通常在所述机械式开闭器中流过所述直流电流，在要切断所述直流电流的情况下，所述机械式切断器以及所述断路器的断开动作同时开始，使所述机械式切断器为非导通而所述直流电流转流到所述半导体开关之后使所述断路器以及所述半导体开关为非导通。


6.根据权利要求5所述的直流切断器，其特征在于，
在所述机械式切断器的接点分离之后，所述断路器的接点分离。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的直流切断器，其特征在于，
所述机械式切断器的极间耐压超过所述半导体开关的导通状态下的极间电压，而且低于所述断路器的极间耐压。


8.根据权利要求1至6中的任一项所述的直流切断器，其特征在于，
还具备强制转流电路，在要切断所述直流电流的情况下，所述强制转流电路使与所述直流电流相反的方向的电流流入到所述机械式切断器。


9.根据权利要求7所述的直流切断器，其特征在于，
还具备强制转流电路，在要切断所述直流电流的情况下，所述强制转流电路使与所述直流电流相反的方向的电流流入到所述机械式切断器。


10.根据权利要求8所述的直流切断器，其特征在于，
所述强制转流电路包括：
谐振电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀之内克彦，佐藤基宗，高桥和希，上前凉，常世田翔，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP