一种直流断路器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直流断路器，包括：多个通流单元，分别设置在多条直流线路上；多个第一桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端与限流单元的输入端连接，限流单元的输出端分别和所述开断单元的输入端及能量吸收单元的输入端连接，开断单元的输出端及能量吸收单元的输出端连接阻断单元的第一端，多个第二桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端连接阻断单元的第一端，阻断单元的第二端与直流线路的直流母线连接。通过实施本实用新型专利技术，所有直流系统共用直流断路器限流单元、开断单元和能量吸收单元，减低了多直流出线换流站中直流断路器总体积，有利于换流站整体布置与设计。有利于换流站整体布置与设计。有利于换流站整体布置与设计。

【技术实现步骤摘要】
一种直流断路器


[0001]本技术涉及电力电子
，具体涉及一种直流断路器。

技术介绍

[0002]高压直流断路器是多端及直流电网构建的核心设备之一，同时也是是直流输电系统灵活转换运行方式和开断故障电流的重要设备。其技术经济性直接影响了直流电网应用的灵活性与广泛性。
[0003]目前，高压直流断路器主要有两种技术路线，一种为混合式直流断路器，该断路器正常运行由机械开关通流，故障时利用辅助换流支路等将电流转移至并联连接的电力电子器件支路中，然后由电力电子器件分断电流。该类型断路器通态损耗低，分断速度快，但是需要使用大量的全控器件串联，成本较高。另一种是机械式直流断路器，通过预充电电容反向注入电流实现机械开关熄弧，最终完成直流开断，然而该类型断路器所需要电容容量大、电压高，且面临高压触发开关的经济性和可靠性设计问题。
[0004]由此可见，现有的混合式直流断路器或机械式直流断路器难以同时满足大规模直流电网建设对直流断路器技术性与经济性双重要求，限制了高压直流断路器在多端及直流电网中规模化应用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术实施例提供一种直流断路器，以解决现有混合式直流断路器或机械式直流断路器难以同时满足大规模直流电网建设对直流断路器技术性与经济性双重要求的技术问题。
[0006]本技术实施例提供的技术方案如下：
[0007]本技术实施例第一方面提供一种直流断路器，包括：多个通流单元、多个第一桥臂开关单元、限流单元、开断单元、能量吸收单元及多个第二桥臂开关单元以及阻断单元，所述多个通流单元分别设置在多条直流线路上；多个第一桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端与所述限流单元的输入端连接，所述限流单元的输出端分别和所述开断单元的输入端及能量吸收单元的输入端连接，所述开断单元的输出端及能量吸收单元的输出端连接所述阻断单元的第一端，多个第二桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端连接所述阻断单元的第一端，所述阻断单元的第二端与直流线路的直流母线连接；所述通流单元用于导通系统负荷电流；所述第一桥臂开关单元和第二桥臂开关单元用于隔离故障线路和保护健全线路的正常运行；所述限流单元用于限制系统故障电流；所述开断单元用于分断系统故障电流；所述能量吸收单元用于抑制分断过电压和吸收系统故障电流；所述阻断单元用于隔离系统母线与直流断路器中其他单元。
[0008]可选地，所述通流单元包括：串联连接的机械开关单元和电力电子开关单元。
[0009]可选地，所述电力电子开关单元包括：全控器件单元、IGBT器件单元、IGBT器件和
二极管组合单元中的任意一种。
[0010]可选地，所述第一桥臂开关单元包括：串联连接的二极管和机械开关；和/或，所述第二桥臂开关单元包括：串联连接的二极管和机械开关。
[0011]可选地，所述限流单元包括：容性限流模块或感性限流模块。
[0012]可选地，所述容性限流模块包括：非线性电容，所述感性限流模块包括：晶闸管投切电抗的电感。
[0013]可选地，所述开断单元包括：多个开断模块，每个开断模块包括：串联连接的晶闸管和IGBT器件。
[0014]可选地，所述能量吸收单元包括：非线性电阻或避雷器。
[0015]可选地，所述阻断单元包括：串联连接的二极管和机械开关。
[0016]本技术实施例第二方面提供一种直流断路器的应用方法，应用于如本技术实施例第一方面及第一方面任一项所述的直流断路器，包括：当监测到所述直流断路器发生线路故障时，控制发生故障的直流线路中的通流单元闭锁，并触发开断单元、断开阻断单元，故障电流通过未发生故障的直流线路、连接未发生故障直流线路的第一桥臂开关单元转移至限流单元和开关单元；当通流单元中的机械开关达到足够开距耐受暂态分断电压后，闭锁开断单元，故障电流转移至能量吸收单元中，故障电流被能量吸收单元消耗。
[0017]可选地，该直流断路器的应用方法还包括：当接收到重合闸命令时，触发开断单元，若故障仍存在，闭锁开断单元，退出发生故障的直流线路；若故障已清除，则触发发生故障的直流线路中通流单元电力电子开关单元，并闭合快速机械开关，闭锁开断单元，恢复稳态运行状态。
[0018]可选地，该直流断路器的应用方法还包括：当监测到直流母线侧的换流站发生接地故障时，闭锁所有直流线路中的通流单元，触发开断单元，故障电流通过多个第一桥臂开关单元转移至限流单元和开断单元；当通流单元中的机械开关达到足够开距耐受暂态分断电压后，闭锁开断单元，故障电流转移至能量吸收单元中，故障电流被能量吸收单元消耗。
[0019]本技术技术方案，具有如下优点：
[0020]本技术实施例提供的直流断路器及其应用方法，适用于换流站直流母线具有2条及以上出线的直流系统中，同时，所有直流系统共用直流断路器限流单元、开断单元和能量吸收单元，实现了随着直流线路增加，可以灵活、简单、低成本扩展相应功能，并且还大幅减低了多直流出线换流站中直流断路器总体积，有利于换流站整体布置与设计。此外，本技术实施例提供的直流断路器，能够快速隔离所应用直流系统发生的线路、母线、换流站等故障，保障直流输电系统的安全、可靠和经济运行。
[0021]本技术实施例提供的直流断路器及其应用方法，具备限流功能；采用晶闸管和IGBT串联构成开断单元中的开断模块，可以降低成本；同时，该直流断路器具有低损耗、快速、双向、强电流分断、扩展性强等优点，且能够实现快速重合闸，技术性能良好，能够满足直流电网不同运行需求；此外，该直流断路器，对于多直流出线换流站，相较于布置于每条直流线路上的独立混合式直流断路器，显著降低了直流断路器在高压大容量直流电网中应用的设备成本，具备高技术经济性。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本技术实施例中直流断路器的结构框图；
[0024]图2(a)至图2(f)为本技术实施例中电力电子开关单元的结构原理图；
[0025]图3(a)与图3(b)为本技术实施例中限流单元的结构原理图；
[0026]图4为本技术实施例中开断单元的结构原理图；
[0027]图5为本技术实施例中直流断路器稳态运行的原理图；
[0028]图6(a)至图6(c)为本技术实施例中发生线路故障时直流断路器的工作原理图；
[0029]图7为本技术实施例中发生换流站时直流断路器的工作原理图。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流断路器，其特征在于，包括：多个通流单元、多个第一桥臂开关单元、限流单元、开断单元、能量吸收单元及多个第二桥臂开关单元以及阻断单元，所述多个通流单元分别设置在多条直流线路上；多个第一桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端与所述限流单元的输入端连接，所述限流单元的输出端分别和所述开断单元的输入端及能量吸收单元的输入端连接，所述开断单元的输出端及能量吸收单元的输出端连接所述阻断单元的第一端，多个第二桥臂开关单元的输入端分别与多条直流线路一一对应连接，输出端连接所述阻断单元的第一端，所述阻断单元的第二端与直流线路的直流母线连接；所述通流单元用于导通系统负荷电流；所述第一桥臂开关单元和第二桥臂开关单元用于隔离故障线路和保护健全线路的正常运行；所述限流单元用于限制系统故障电流；所述开断单元用于分断系统故障电流；所述能量吸收单元用于抑制分断过电压和吸收系统故障电流；所述阻断单元用于隔离系统母线与直流断路器中其他单元。2.根据权利要求1所述的直流断路器，其特征在于，所述通流单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：周万迪，刘远，高冲，张升，贺之渊，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：