一种适用于直流电网的多端口限流式断路器制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于直流电网的多端口限流式断路器拓扑及其控制方法，拓扑结构由通流支路、限流支路、电容预充电支路、主断路器和能量转移支路组成。采用单个主断路器保护多条直流线路，用通流能力大的晶闸管作为主断路器和直流线路间的控制单元，电容预充电支路充分利用直流系统为限流支路电容充电，能量转移支路用于屏蔽限流电抗。本发明专利技术提供多端口直流断路器的控制方法，分为多端口直流断路器所在的线路正常运行、检测到一条线路直流故障后进行断路、故障线路电流下降为零后进行耗能三种情况对多端口限流式断路器实现控制。

A multi port current limiting circuit breaker for DC power grid

【技术实现步骤摘要】
一种适用于直流电网的多端口限流式断路器
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种适用于直流电网的多端口限流式断路器及控制方法。
技术介绍
高压大容量的直流电网技术，是未来构建智能电网和全球能源互联网的重要环节。基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的柔性直流输电技术便于构建直流电网，因而成为电力工业界的一个新的期望。我国即将建成的张北直流电网采用半桥子模块(halfbridgesubmodule)加架空线方案，是世界上首个直流电网工程实践。采用架空线具有明显的技术经济性优势，但是随之而来的问题就是直流侧故障概率高，结合半桥子模块不具备直流侧故障清除能力的特点，需要采用直流断路器切断故障电流。随着直流电网容量的提高，故障电流会在更短时间内达到电力电子器件耐流极限，这要求在更快的时间内切除故障，对故障检测速度和直流断路器切断容量带来极高挑战。随着直流电网端点增多，采用DCCB切除故障成为直流电网保护的主流方案。由于直流故障暂态过程发展迅速，容易产生过电流，DCCB需要较高的额定电流和较快的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于直流电网的多端口限流式断路器，其特征在于，包括：/n通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至主断路器支路；/n主断路器，用于承载通流支路转移的故障电流，并通过避雷器将故障电流切断；/n限流支路，用于在故障发生初期抑制故障电流的上升；/n电容预充电支路，用于在正常运行状态下利用直流系统电源为限流支路电容充电；/n能量转移支路，用于屏蔽直流电抗能量，辅助避雷器实现故障电流的快速衰减。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于直流电网的多端口限流式断路器，其特征在于，包括：
通流支路，用于在直流线路正常运行时实现直流线路稳态电流的导通，并在检测到直流线路发生的故障后将故障电流转移至主断路器支路；
主断路器，用于承载通流支路转移的故障电流，并通过避雷器将故障电流切断；
限流支路，用于在故障发生初期抑制故障电流的上升；
电容预充电支路，用于在正常运行状态下利用直流系统电源为限流支路电容充电；
能量转移支路，用于屏蔽直流电抗能量，辅助避雷器实现故障电流的快速衰减。


2.根据权利要求1所述的多端口限流式断路器，其特征在于，所述通流支路和其它支路之间通过超快速机械开关UFD和与超快速机械开关串联的晶闸管相联。


3.根据权利要求1所述的多端口限流式断路器，其特征在于，所述限流支路包括晶闸管阀组Ta，晶闸管阀组Te、Tg1和预充电电容C1的串联支路，晶闸管阀组Tc和限流电感LFCL的串联支路；
所述晶闸管阀组Ta用于迅速转移故障电流，保证UFD在零电流下可靠打开；
所述晶闸管阀组Te、Tg1和预充电电容C1的串联支路，一方面保证Ta可靠关断，另一方面电容的反向充电可储存部分能量并抑制故障电流上升；
所述晶闸管阀组Tc和限流电感LFCL的串联支路，用于在故障回路中串入限流电感以抑制故障电流上升。


4.根据权利要求1所述的预充电电容支路，其特征在于，预充电电容支路由电阻Rg、电容Cg和晶闸管Tg串联组成。


5.根据权利要求1所述的能量转移支路，其特征在于，所述能量转移支路包括晶闸管Ta、预充电电容C和耗能电阻R，晶闸管Ta用于将直流电抗旁路，预充电电容C放电过程为晶闸管Ta提供可靠关断的反压，反向充电过程快速吸收直流电抗能量，耗能电阻R，利用晶闸管和换相电容配合投入吸能电容和耗能电阻，稳态损耗低，有效降低避雷器耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：许建中，武董一，宋冰倩，赵成勇，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11