一種混合型直流斷路器的制造方法
【專利摘要】一種混合型直流斷路器，由機械開關(guān)（17、18、20）和電力電子器件（16、19、13、14、15、21、22、23、24、25、26、27）組成。在高壓直流輸電線路正常運行時，通過機械開關(guān)（17、18、20）和電力電子器件（16、19、13、14、21、22）組成低損耗的電流通路。當(dāng)高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障時，通過電子開關(guān)（19）的快速斷開，實現(xiàn)機械開關(guān)（18）在零電流情況下快速分斷。通過電力電子電路（13、14、15、27、21、22、23、26）的控制解決了電容（15）和電感（22）震蕩過程導(dǎo)致電流關(guān)斷時間較長的問題，實現(xiàn)故障電流快速關(guān)斷。
【專利說明】一種混合型直流斷路器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種斷路器，具體涉及一種混合型直流斷路器拓撲。
【背景技術(shù)】
[0002]快速直流斷路器是保證直流輸配電系統(tǒng)和直流電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠運行的關(guān)鍵設(shè)備之一。與交流系統(tǒng)不同的是，直流系統(tǒng)的電流不存在自然過零點，因此直流系統(tǒng)中無法像交流系統(tǒng)一樣利用電流的自然過零點關(guān)斷，直流電流的開斷問題一直是一個值得研究的課題。
[0003]目前開斷直流電流通常有兩種方式，第一種是純電力電子斷路器，如ABB申請的專利CN102870181A，利用大功率可關(guān)斷電力電子器件，直接分斷直流電流。利用這種原理制造的固態(tài)斷路器，在時間上雖然可以滿足多端柔性直流系統(tǒng)的要求，但在正常導(dǎo)通時的損耗過大，經(jīng)濟性較差。
[0004]第二種是混合斷路器技術(shù)，即在傳統(tǒng)的交流機械斷路器的基礎(chǔ)上，通過增加輔助的電力電子電路，投入限流電阻以降低短路電流或在開斷弧間隙的直流電流上疊加振蕩電流，利用電流過零時開斷電路。利用這種原理制造的混合式斷路器，其對機械開關(guān)有特殊要求，在分斷時間上較難滿足直流輸電系統(tǒng)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種混合式快速直流斷路器。本發(fā)明具有穩(wěn)態(tài)運行時損耗小、出現(xiàn)短路故障時無電弧切斷、響應(yīng)迅速等特點。
[0006]本發(fā)明直流斷路器拓撲結(jié)構(gòu)包括:三個電感、三個機械開關(guān)、四個電容、一個限壓器和四個電子開關(guān)。第一電感的第二引出端子與第一機械開關(guān)的第一引出端子連接，第一電容的第一引出端子、第一機械開關(guān)的第二引出端子和第二機械開關(guān)的第一引出端子連接作為第一連接點，第二機械開關(guān)的第二引出端子和第一電子開關(guān)的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)的第二引出端子、第二電子開關(guān)的第一引出端子、限壓器的第一引出端子和第二電容的第一引出端子連接作為第二連接點，第二電子開關(guān)的第二引出端子和第三電子開關(guān)的第一引出端子連接，限壓器的第二引出端子、第三電子開關(guān)的第二引出端子、第三電容的第一引出端子和第三機械開關(guān)的第一引出端子連接作為第三連接點，第三機械開關(guān)的第二引出端子和第二電感的第一引出端子連接，第二電感的第二引出端子、第四電子開關(guān)的第一引出端子和第三電感的第一引出端子連接作為第四連接點，第四電子開關(guān)的第二引出端子與第四電容的第一引出端子連接，第一電容的第二引出端子、第二電容的第二引出端子、第三電容的第二引出端子、第四電容的第二引出端子和接地或中性線連接，第一電感的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第三電感的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。第一電子開關(guān)、第二機械開關(guān)和第三機械開關(guān)有多種組成形式，例如機械開關(guān)模塊與電力電子開關(guān)模塊串聯(lián)、機械開關(guān)、電力電子開關(guān)1吳塊串聯(lián)等。[0007]在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)、第二機械開關(guān)、第三機械開關(guān)、第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第三電感或第一電感上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)、第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)、第一機械開關(guān)和第三機械開關(guān)。在完全斷開第二機械開關(guān)之前，第一連接點與第二連接點電位差維持在較低的水平，并且第一電感、第一機械開關(guān)和第一電容為第一連接點之前故障電流提供續(xù)流通路，第二電容、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)、第三機械開關(guān)、第二電感和第三電感為第二連接點之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)快速斷開。第一機械開關(guān)在電流過零時斷開第一連接點之前故障電流續(xù)流回路。第二連接點之后故障電流回路斷開步驟為:通過短時觸發(fā)第四電子開關(guān)實現(xiàn)第二電感上電流快速過零，進而實現(xiàn)第三機械開關(guān)的快速斷開，通過第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)和第四電子開關(guān)的觸發(fā)配合，可以實現(xiàn)第三機械開關(guān)上電流兩次過零，如果第三機械開關(guān)在電流第一次過零時不能完全斷開，則還有一次過零斷開的機會。第四連接點之后的電流回路在電流過零點時自然關(guān)斷，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷。
[0008]所述的第一電子開關(guān)包括至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組件，第一電子開關(guān)兩端可以選擇性的并聯(lián)限壓器；第二電子開關(guān)和第三電子開關(guān)包括至少一個電力電子全控或半控器件串聯(lián)組件；第四電子開關(guān)包括至少一個電力電子半控器件串聯(lián)組件；所述的第一機械開關(guān)由機械開關(guān)模塊或者電力電子開關(guān)模塊組成，所述的第二機械開關(guān)包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件；所述的第三機械開關(guān)包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件。
[0009]本發(fā)明也可以在第一連接點和第二連接點之間選擇性的并聯(lián)電容。
[0010]所述的第一電容、第二電容、第三電容和第四電容含有預(yù)充電電路。
[0011]當(dāng)線路電感足夠時，可以選擇性的用直流輸電線代替第一電感。
[0012]當(dāng)線路電感足夠時，可以選擇性的用直流輸電線代替第三電感。
[0013]可以選擇性的用直流輸電線代替第一電子開關(guān)，可以選擇性的用直流輸電線代替第二機械開關(guān)，但是第一電子開關(guān)和第二機械開關(guān)至少存在一個。
[0014]在第一電容兩端、第二電容兩端第三電容兩端和第四電容兩端可以并聯(lián)限壓器；在第一連接點和第二連接點之間可以并聯(lián)限壓器。
[0015]所述的第一機械開關(guān)也可以放置于第一電容支路中:第一機械開關(guān)的第二引出端子和第一電容的第一引出端子連接。第一機械開關(guān)的第一引出端子、第一電感的第二引出端子和第二機械開關(guān)的第一引出端子連接作為第一連接點。第一電容的第二引出端子和接地或中性線連接。
[0016]所述的第三機械開關(guān)也可以放置于第三電容支路中:第三機械開關(guān)的第二引出端子和第三電容的第一引出端子連接。第三機械開關(guān)的第一引出端子、第三電子開關(guān)的第二引出端子、限壓器的第二引出端子和第二電感的第一引出端子連接作為第三連接點。第三電容的第二引出端子和接地或中性線連接。
[0017]本發(fā)明直流斷路器的拓撲結(jié)構(gòu)以中性線或接地點為參考點對稱安裝的結(jié)構(gòu)形式適用于雙極性輸電線路。
[0018]本發(fā)明第一電感和第一電容、第三電感和第二電容、第三電感和第三電容、第三電感和第四電容分別構(gòu)成一個一階無源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是并不僅限于一階結(jié)構(gòu)，即并不僅限于只包含一個電感和一個電容，也可以由多個電感和電容或電阻組成多階類似的結(jié)構(gòu)連接在一起取代本發(fā)明中第一電感和第一電容、第三電感和第二電容、第三電感和第三電容、第三電感和第四電容。
[0019]當(dāng)?shù)谒碾娮娱_關(guān)為半控器件時，第三電感和第四電容電路分斷故障電流工作過程為:當(dāng)?shù)诙娙蓦妷合陆档揭欢ㄖ禃r，比如80%，觸發(fā)第四電子開關(guān)很短時間后撤掉觸發(fā)信號，實現(xiàn)第二電感上電流快速過零，進而實現(xiàn)第三機械開關(guān)快速斷開，基于第二電子開關(guān)和第四電子開關(guān)的配合，可以在第三機械開關(guān)上出現(xiàn)兩次電流過零點，在第一次電流過零時，如果第三機械開關(guān)還未完全斷開，則其還有一次開斷的機會。而第三電感上電流由于已撤掉第二電子開關(guān)的觸發(fā)信號也將很快過零關(guān)斷。整個過程實現(xiàn)時間較短，避免了第二電容和第三電感電流震蕩過程導(dǎo)致的關(guān)斷時間較長的問題。
[0020]當(dāng)?shù)谒碾娮娱_關(guān)為全控器件時，第三電感和第三電容電路分斷故障電流工作過程為:當(dāng)?shù)诙娙蓦妷合陆档揭欢ㄖ禃r，比如80%，觸發(fā)第四電子開關(guān)很短時間后撤掉觸發(fā)信號，實現(xiàn)第二電感上電流快速過零，進而實現(xiàn)第三機械開關(guān)快速斷開，而第三電感上電流由于已撤銷第四電子開關(guān)的觸發(fā)信號將直接斷開。整個過程實現(xiàn)時間較短，避免了第二電容和第三電感電流震蕩過程導(dǎo)致的關(guān)斷時間較長的問題。
[0021]第二電容、第二電子開關(guān)、第三電子開關(guān)和限壓器支路可以放置于第二連接點之后，也可以放置于第一連接點之前，也可以放置于第四連接點之后，主要目的是為第二機械開關(guān)的斷開創(chuàng)造過零斷開的條件。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0023]a.該直流斷路器開斷更為迅速，能夠?qū)崿F(xiàn)零電弧開斷；
[0024]b.整個拓撲采用常規(guī)部件，制造難度相對較小，可靠性高；
[0025]c.該直流斷路器能夠?qū)⒍搪冯娏骺刂圃谳^低的水平，從而保證了系統(tǒng)的安全性；
[0026]d.該直流斷路器拓撲能夠減小短路電流對換流站的影響；
[0027]e.更容易與柔性直流輸電系統(tǒng)結(jié)合，適宜于一體化設(shè)計；
[0028]f.與純電力電子開關(guān)式直流斷路器相比正常工作時的損耗更小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的具體實施例1的電路原理圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的具體實施例2的電路原理圖；
[0031]圖3為本發(fā)明的具體實施例3的電路原理圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的具體實施例4的電路原理圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的具體實施例5的電路原理圖；
[0034]圖6為本發(fā)明的具體實施例6的電路原理圖；
[0035]圖7為本發(fā)明的具體實施例7的電路原理圖；
[0036]圖8為本發(fā)明的具體實施例8的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明。但以下實施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護范圍并不受這些實施例的限制。[0038]實施例1
[0039]圖1所示為本發(fā)明的實施例1。如圖1所示，本發(fā)明包括第一電感16、第一機械開關(guān)17、第一電容24、第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電容15、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、限壓器27、第三電容25、第三機械開關(guān)20、第二電感21、第四電子開關(guān)23、第四電容26和第三電感22。第一電感16的第二引出端子與第一機械開關(guān)17的第一引出端子連接，第一電容24的第一引出端子、第一機械開關(guān)17的第二引出端子和第二機械開關(guān)18的第一引出端子連接作為第一連接點2，第二機械開關(guān)18的第二引出端子和第一電子開關(guān)19的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)19的第二引出端子、第二電子開關(guān)13的第一引出端子、限壓器27的第一引出端子和第二電容15的第一引出端子連接作為第二連接點3，第二電子開關(guān)13的第二引出端子和第三電子開關(guān)14的第一引出端子連接，限壓器27的第二引出端子、第三電子開關(guān)14的第二引出端子、第三電容25的第一引出端子和第三機械開關(guān)的第一引出端子連接作為第三連接點4，第三機械開關(guān)20的第二引出端子和第二電感21的第一引出端子連接，第二電感21的第二引出端子、第四電子開關(guān)23的第一引出端子和第三電感22的第一引出端子連接作為第四連接點6，第四電子開關(guān)23的第二引出端子與第四電容26的第一引出端子連接，第一電容24的第二引出端子、第二電容15的第二引出端子、第三電容25的第二引出端子、第四電容26的第二引出端子和接地或中性線連接，第一電感16的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第三電感22的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0040]如圖1所示，在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)18、第三機械開關(guān)20、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13和第三電子開關(guān)14均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第三電感22或第一電感16上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、第一機械開關(guān)17和第三機械開關(guān)20。在完全斷開第二機械開關(guān)18之前，第一連接點2與第二連接點3電位差維持在較低的水平，并且第一電感16、第一機械開關(guān)17和第一電容24為第一連接點2之前故障電流提供續(xù)流通路，第二電容15、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、第三機械開關(guān)20、第二電感21和第三電感22為第二連接點3之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)18快速斷開。第一機械開關(guān)17在電流過零時斷開第一連接點2之前故障電流續(xù)流回路。第二連接點3之后故障電流回路斷開步驟為:通過短時觸發(fā)第四電子開關(guān)23實現(xiàn)第二電感21上電流快速過零，進而實現(xiàn)第三機械開關(guān)20的快速斷開，通過第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14和第四電子開關(guān)23的觸發(fā)配合，可以實現(xiàn)第三機械開關(guān)20上電流兩次過零，如果第三機械開關(guān)20在電流第一次過零時不能完全斷開，則還有一次過零斷開的機會。第四連接點6之后的電流回路在電流過零點時自然關(guān)斷，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷，避免了第二電容15和第三電感22電路震蕩導(dǎo)致關(guān)斷時間較長的問題。
[0041]所述的第一電子開關(guān)19包括至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組件；第二電子開關(guān)13和第三電子開關(guān)14包括至少一個電力電子全控或半控器件串聯(lián)組件；第四電子開關(guān)23包括至少一個電力電子半控器件串聯(lián)組件；所述的第一機械開關(guān)17由機械開關(guān)模塊或者電力電子開關(guān)模塊組成，所述的第二機械開關(guān)18包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件；所述的第三機械開關(guān)20包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件。[0042]實施例2
[0043]圖2所示為本發(fā)明的實施例2。如圖2所示，本發(fā)明包括第一電感16、第一機械開關(guān)17、第一電容24、第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電容25、第三機械開關(guān)20、第二電感21、第二電子開關(guān)23、第三電容26和第三電感22。第一電感16的第二引出端子與第一機械開關(guān)17的第一引出端子連接，第一電容24的第一引出端子、第一機械開關(guān)17的第二引出端子和第二機械開關(guān)18的第一引出端子連接作為第一連接點2，第二機械開關(guān)18的第二引出端子和第一電子開關(guān)19的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)19的第二引出端子、第三機械開關(guān)20的第一引出端子和第二電容25的第一引出端子連接作為第二連接點4，第三機械開關(guān)20的第二引出端子和第二電感21的第一引出端子連接，第二電感21的第二引出端子、第二電子開關(guān)23的第一引出端子和第三電感22的第一引出端子連接作為第三連接點6，第二電子開關(guān)23的第二引出端子與第三電容26的第一引出端子連接，第一電容24的第二引出端子、第二電容25的第二引出端子、第三電容26的第二引出端子與接地或中性線連接，第一電感16的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第三電感22的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0044]如圖2所示，在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)18、第三機械開關(guān)20和第一電子開關(guān)19均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第三電感22或第一電感16上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第一機械開關(guān)17和第三機械開關(guān)20 ;在完全斷開第二機械開關(guān)18之前，第一連接點2與第二連接點4之間電位差維持在較低的水平，并且第一電感16、第一機械開關(guān)17和第一電容24為第一連接點2之前故障電流提供續(xù)流通路，第二電容25、第三機械開關(guān)20、第二電感21、第三電感22為第二連接點4之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)18快速斷開。第一機械開關(guān)17在電流過零時斷開第一連接點2之前故障電流續(xù)流回路。第二連接點4之后故障電流回路斷開步驟為:通過短時觸發(fā)第二電子開關(guān)23實現(xiàn)第二電感21上電流的快速過零，進而實現(xiàn)第三機械開關(guān)20的快速斷開，第三連接點6之后的電流回路在電流過零點時自然關(guān)斷，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷，避免了第二電容25和第三電感22電路震蕩導(dǎo)致關(guān)斷時間較長的問題。
[0045]實施例3
[0046]圖3所示為本發(fā)明的實施例3。如圖3所示，本發(fā)明包括第一電感16、第一機械開關(guān)17、第一電容24、第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電容15、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、限壓器27、第三電容25、第三機械開關(guān)20和第二電感22。第一電感16的第二引出端子與第一機械開關(guān)17的第一引出端子連接，第一電容24的第一引出端子、第一機械開關(guān)17的第二引出端子和第二機械開關(guān)18的第一引出端子連接作為第一連接點2，第二機械開關(guān)18的第二引出端子和第一電子開關(guān)19的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)19的第二引出端子、第二電子開關(guān)13的第一引出端子、限壓器27的第一引出端子和第二電容15的第一引出端子連接作為第二連接點3，第二電子開關(guān)13的第二引出端子和第三電子開關(guān)14的第一引出端子連接，限壓器27的第二引出端子、第三電子開關(guān)14的第二引出端子、第三機械開關(guān)20的第一引出端子和第二電感22的第一引出端子連接作為第三連接點4，第三機械開關(guān)20的第二引出端子和第三電容25的第一引出端子連接，第一電容24的第二引出端子、第二電容15的第二引出端子、第三電容25的第二引出端子和接地或中性線連接，第一電感16的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二電感22的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0047]如圖3所示，在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)
18、第三機械開關(guān)20、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13和第三電子開關(guān)14均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第二電感22或第一電感16上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、第一機械開關(guān)17和第三機械開關(guān)20。在完全斷開第二機械開關(guān)18之前，第一連接點2與第二連接點3電位差維持在較低的水平，并且第一電感16、第一機械開關(guān)17和第一電容24為第一連接點2之前故障電流提供續(xù)流通路，第二電容15、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、第三機械開關(guān)20和第二電感22為第二連接點3之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)18快速斷開。第一機械開關(guān)17在電流過零時斷開第一連接點2之前故障電流續(xù)流回路。第三機械開關(guān)20在電流過零時斷開第三連接點4之后故障電流續(xù)流回路。
[0048]實施例4
[0049]圖4所示為本發(fā)明的實施例4，本發(fā)明包括第一機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、第一電容15、限壓器27、第二電容25、第二機械開關(guān)20和第二電感22。第一機械開關(guān)18的第二引出端子和第一電子開關(guān)19的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)19的第二引出端子、第一電容15的第一引出端子、限壓器27的第一引出端子和第二電子開關(guān)13的第一引出端子連接作為第一連接點3，第二電子開關(guān)13的第二引出端子與第三電子開關(guān)14的第一引出端子連接，第三電子開關(guān)14的第二引出端子、限壓器27的第二引出端子、第一電感22的第一引出端子和第二機械開關(guān)20的第一引出端子連接作為第二連接點4，第二機械開關(guān)20的第二引出端子和第二電容25的第一引出端子連接，第一電容15的第二引出端子、第二電容25的第二引出端子和接地或中性線連接，第一機械開關(guān)18的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二電感22的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0050]如圖4所示，在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)18、第二機械開關(guān)20、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14和第一電子開關(guān)19均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第二電感22上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第一機械開關(guān)18和第二機械開關(guān)20。在完全斷開第一機械開關(guān)18之前，第二機械開關(guān)20、第二電感22和第二電容25為第二連接點4之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)18快速斷開。第二機械開關(guān)20在電流過零時斷開第二接點4之后故障電流續(xù)流回路，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷。
[0051]當(dāng)線路電感足夠時，用直流輸電線代替第一電感22。
[0052]可以選擇性地用直流輸電線代替第一電子開關(guān)19。
[0053]實施例5
[0054]圖5為本發(fā)明的實施例5,本發(fā)明包括第一機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二機械開關(guān)20、第一電感21、第一電容25、第二電容26、第二電子開關(guān)23和第二電感22。第一機械開關(guān)18的第二引出端子和第一電子開關(guān)19的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)19的第二引出端子、第一電容25的第一引出端子和第二機械開關(guān)20的第一引出端子連接作為第一連接點4，第二機械開關(guān)20的第二引出端子與第一電感21的第一引出端子連接，第一電感21的第二引出端子、第二電子開關(guān)23的第一引出端子和第二電感22的第一引出端子連接作為第二連接點6，第二電子開關(guān)23的第二引出端子和第二電容26的第一引出端子連接，第一電容25的第二引出端子、第二電容26的第二引出端子和接地或中性線連接，第一機械開關(guān)18的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二電感22的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0055]在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)18、第二機械開關(guān)20和第一電子開關(guān)19均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第二電感22上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第一機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、和第二機械開關(guān)20。在完全斷開第一機械開關(guān)18之前，第二機械開關(guān)20、第一電感21、第二電感22和第一電容25為第一連接點4之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第一機械開關(guān)18快速斷開。第二機械開關(guān)20在電流過零時斷開第一接點4之后故障電流續(xù)流回路，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷。
[0056]實施例6
[0057]圖6所不為本發(fā)明的實施例6。如圖6所不,本發(fā)明包括第一電感16、第一機械開關(guān)17、第一電容31、第一電子開關(guān)32、第二電子開關(guān)33、第二機械開關(guān)18、第三電子開關(guān)
19、第二電容24、第三電容15、第四電子開關(guān)13、第五電子開關(guān)14、第一限壓器34、第二限壓器27、第四電容25和第三機械開關(guān)20。第一電感16的第二引出端子與第一機械開關(guān)17的第一引出端子連接，第一電容31的第一引出端子、第一機械開關(guān)17的第二引出端子、第一限壓器34的第一引出端子和第一電子開關(guān)32的第一引出端子連接作為第一連接點5，第一電子開關(guān)32的第二引出端子和第二電子開關(guān)33的第一引出端子連接，第二電子開關(guān)33的第二引出端子、第二機械開關(guān)18的第一引出端子、第一限壓器34的第二引出端子和第二電容24的第一引出端子連接作為第二連接點2，第二機械開關(guān)18的第二引出端子和第三電子開關(guān)19的第一引出端子連接，第三電子開關(guān)19的第二引出端子、第三電容的第一引出端子、第二限壓器27的第一引出端子和第四電子開關(guān)13的第一引出端子連接作為第三連接點3，第四電子開關(guān)13的第二引出端子和第五電子開關(guān)14的第一引出端子連接，第五電子開關(guān)14的第二引出端子、第二限壓器27的第二引出端子、第三機械開關(guān)20的第一引出端子連接作為第四連接點4，第三機械開關(guān)20的第二引出端子和第四電容25的第一引出端子連接，第一電容31的第二引出端子、第二電容24的第二引出端子、第三電容15的第二引出端子、第四電容25的第二引出端子和接地點或中性線連接，第一電感16的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第四連接點4作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0058]如圖6所示，在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)18、第三機械開關(guān)20、第一電子開關(guān)32、第二電子開關(guān)33、第三電子開關(guān)19、第四電子開關(guān)13和第五電子開關(guān)14均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第三電感22或第一電感16上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)18、第三電子開關(guān)19、第一電子開關(guān)32、第二電子開關(guān)33、第四電子開關(guān)13、第五電子開關(guān)14、第一機械開關(guān)17。在完全斷開第二機械開關(guān)18之前，第二連接點2與第三連接點3電位差維持在較低的水平，并且第一電感16、第一機械開關(guān)17、第一電子開關(guān)32、第二電子開關(guān)33和第二電容24為第二連接點2之前故障電流提供續(xù)流通路，第三電容15、第四電子開關(guān)13和第五電子開關(guān)14為第三連接點3之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)18快速斷開。第一機械開關(guān)17在電流過零時斷開第二連接點2之前故障電流續(xù)流回路。第三機械開關(guān)20在電流過零時斷開第四連接點4之后故障電流續(xù)流回路。
[0059]所述的第一電子開關(guān)32包括至少一個電力電子全控器件或半控器件或機械開關(guān)串聯(lián)組件；第二電子開關(guān)33包括至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組件；第三電子開關(guān)19包括至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組件；第五電子開關(guān)14包括至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組件，第四電子開關(guān)13包括至少一個電力電子全控器件或半控器件或機械開關(guān)串聯(lián)組件；所述的第一機械開關(guān)17由機械開關(guān)模塊或者電力電子開關(guān)模塊組成，所述的第二機械開關(guān)18包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件；所述的第三機械開關(guān)20包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件；第一電感16和第一電容31可以選擇性省略。
[0060]實施例7
[0061 ] 圖7為本發(fā)明的實施例7，在第一電容24的兩端并聯(lián)限壓器31，在第一連接點2和第二連接點3之間并聯(lián)限壓器32，在第二電容15的兩端并聯(lián)限壓器30，在第三電容25的兩端并聯(lián)限壓器28，在第四電容26的兩端并聯(lián)限壓器29。
[0062]在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)18、第三機械開關(guān)20、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13和第三電子開關(guān)14均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第三電感22或第一電感16上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、第一機械開關(guān)17和第三機械開關(guān)20。當(dāng)?shù)谝贿B接點2和第二連接點3之間的電壓超過限壓器32的動作電壓時，限壓器32動作，消耗回路儲存的多余能量；當(dāng)?shù)诙B接點3和第三連接點4之間的電壓超過限壓器27的動作電壓時，限壓器27動作，消耗回路儲存的多余能量；當(dāng)?shù)谝浑娙?4兩端電壓超過限壓器31的動作電壓時，限壓器31動作，消耗第一電容24上儲存的多余能量；當(dāng)?shù)诙娙?5兩端電壓超過限壓器30的動作電壓時，限壓器30動作，消耗第二電容15上儲存的多余能量。當(dāng)?shù)谌娙?5兩端電壓超過限壓器28的動作電壓時，限壓器28動作，消耗第三電容25上儲存的多余能量。當(dāng)?shù)谒碾娙?6兩端電壓超過限壓器29的動作電壓時，限壓器29動作，消耗第三電容26上儲存的多余能量。
[0063]實施例8
[0064]圖8所示為本發(fā)明的實施例8，本實施例包括第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14、第一電容15、限壓器27、第二電容25、第三電容28和第三機械開關(guān)20。第一機械開關(guān)17的第二引出端子、第三電容28的第一引出端子和第二機械開關(guān)18的第一引出端子連接，第二機械開關(guān)18的第二引出端子和第一電子開關(guān)19的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)19的第二引出端子、第三電容28的第二引出端子、第一電容15的第一引出端子、限壓器27的第一引出端子和第二電子開關(guān)13的第一引出端子連接作為第一連接點3，第二電子開關(guān)13的第二引出端子與第三電子開關(guān)14的第一引出端子連接，第三電子開關(guān)14的第二引出端子、限壓器27的第二引出端子和第三機械開關(guān)20的第一引出端子連接作為第二連接點4，第三機械開關(guān)20的第二引出端子和第二電容25的第一引出端子連接，第一電容15的第二引出端子、第二電容25的第二引出端子和接地或中性線連接，第一機械開關(guān)17的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二連接點4作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
[0065]如圖8所示，在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)18、第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14和第一電子開關(guān)19均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。當(dāng)檢測到線路短路故障時，立即開始分斷第一機械開關(guān)17、第二機械開關(guān)18、第一電子開關(guān)19、第二電子開關(guān)13和第三電子開關(guān)14。在完全斷開第二機械開關(guān)18之前，第二電子開關(guān)13、第三電子開關(guān)14和第一電容15為第一連接點3之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)18快速斷開。第三機械開關(guān)20在電流過零時斷開第二接點4之后故障電流續(xù)流回路，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷。
[0066]以上所述為本發(fā)明的一些較佳實施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于實施例和附圖中所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種混合型直流斷路器，其特征在于:所述的直流斷路器由電感(16、21、22)、機械開關(guān)(17、18、20)、電容(15、，24、25、26)、電子開關(guān)(13、14、19、23)和限壓器(27)組成；第一電感(16)的第二引出端子與第一機械開關(guān)(17)的第一引出端子連接，第一電容(24)的第一引出端子、第一機械開關(guān)(17)的第二引出端子和第二機械開關(guān)(18)的第一引出端子連接作為第一連接點(2)，第二機械開關(guān)(18)的第二引出端子和第一電子開關(guān)(19)的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)(19)的第二引出端子、第二電子開關(guān)(13)的第一引出端子、限壓器(27)的第一引出端子和第二電容(15)的第一引出端子連接作為第二連接點(3)，第二電子開關(guān)(13)的第二引出端子和第三電子開關(guān)(14)的第一引出端子連接，限壓器(27)的第二引出端子、第三電子開關(guān)(14)的第二引出端子、第三電容(25)的第一引出端子和第三機械開關(guān)(20)的第一引出端子連接作為第三連接點(4)，第三機械開關(guān)(20)的第二引出端子和第二電感(21)的第一引出端子連接，第二電感(21)的第二引出端子、第四電子開關(guān)(23)的第一引出端子和第三電感(22)的第一引出端子連接作為第四連接點(6)，第四電子開關(guān)(23)的第二引出端子與第四電容(26)的第一引出端子連接，第一電容(24)的第二引出端子、第二電容(15)的第二引出端子、第三電容(25)的第二引出端子、第四電容(26)的第二引出端子和接地或中性線連接，第一電感(16)的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第三電感(22)的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于:在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)(17)、第二機械開關(guān)(18)、第三機械開關(guān)(20)、第一電子開關(guān)(19)、第二電子開關(guān)(13)和第三電子開關(guān)(14)均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路；當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第三電感(22)或第一電感(16)上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)、第一機械開關(guān)(17)和第三機械開關(guān)(20);在完全斷開第二機械開關(guān)(18)之前，第一連接點(2)與第二連接點(3)電位差維持在較低的水平，并且第一電感(16)、第一機械開關(guān)(17)和第一電容(24)為第一連接點(2)之前故障電流提供續(xù)流通路，第二電容(15)、第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)、第三機械開關(guān)(20)、第二電感(21)和第三電感(22)為第二連接點(3)之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)(18)快速斷開。第一機械開關(guān)(17)在電流過零時斷開第一連接點(2)之前故障電流續(xù)流回路。第二連接點(3)之后故障電流回路斷開步驟為:通過短時觸發(fā)第四電子開關(guān)(23)實現(xiàn)第二電感(21)上電流快速過零，進而實現(xiàn)第三機械開關(guān)(20)的快速斷開；第四連接點(6)之后的電流回路在電流過零點時自然關(guān)斷，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷。
3.按照權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于:所述的第一電子開關(guān)(19)包括至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組件；第三電子開關(guān)(14)包括至少一個電力電子全控器件串聯(lián)組件，第二電子開關(guān)(13)包括至少一個電力電子全控器件或半控器件或機械開關(guān)串聯(lián)組件；第四電子開關(guān)(23)包括至少一個電力電子半控器件串聯(lián)組件；所述的第一機械開關(guān)(17)由機械開關(guān)模塊或者電力電子開關(guān)模塊組成，所述的第二機械開關(guān)(18)包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件；所述的第三機械開關(guān)(20)包括至少一個機械開關(guān)串聯(lián)組件。
4.一種混合型直流斷路器，其特征在于:所述的直流斷路器包括第一電感(16)、第一機械開關(guān)(17)、第一電容(24)、第二機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、第二電容(15)、第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)、限壓器(27)、第三電容(25)、第三機械開關(guān)(20)和第二電感(22);第一電感(16)的第二引出端子與第一機械開關(guān)(17)的第一引出端子連接，第一電容(24)的第一引出端子、第一機械開關(guān)(17)的第二引出端子和第二機械開關(guān)(18)的第一引出端子連接作為第一連接點(2)，第二機械開關(guān)(18)的第二引出端子和第一電子開關(guān)(19)的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)(19)的第二引出端子、第二電子開關(guān)(13)的第一引出端子、限壓器(27)的第一引出端子和第二電容(15)的第一引出端子連接作為第二連接點(3)，第二電子開關(guān)(13)的第二引出端子和第三電子開關(guān)(14)的第一引出端子連接，限壓器(27)的第二引出端子、第三電子開關(guān)(14)的第二引出端子、第二電感(22)的第一引出端子和第三機械開關(guān)(20)的第一引出端子連接作為第三連接點(4)，第三機械開關(guān)(20)的第二引出端子和第三電容(25)的第一引出端子連接，第一電容(24)的第二引出端子、第二電容(15)的第二引出端子、第三電容(25)的第二引出端子和接地或中性線連接，第一電感(16)的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二電感(22)的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
5.按照權(quán)利要求4所述的直流斷路器，其特征在于:在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)(17)、第二機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、第二電子開關(guān)(13)和第三電子開關(guān)(14)均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路；當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第二電感(22)或第一電感(16)上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第二機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)和第一機械開關(guān)(17)；在完全斷開第二機械開關(guān)(18)之前，第一連接點(2)與第二連接點(3)電位差維持在較低的水平，并且第一電感(16)、第一機械開關(guān)(17)和第一電容(24)為第一連接點(2)之前故障電流提供續(xù)流通路，第二電容(15)、第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)和第二電感(22)為第二連接點(3)之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第二機械開關(guān)(18)快速斷開；第一機械開關(guān)(17)在電流過零時斷開第一連接點(2)之前故障電流續(xù)流回路；第三機械開關(guān)(20)在電流過零時斷開第三連接點(4)之后故障電流續(xù)流回路。
6.一種混合型直流斷路器，其特征在于:所述的直流斷路器包括第一機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)、第一電容(15)、限壓器(27)、第二電容(25)、第二機械開關(guān)(20)和第二電感(22);第一機械開關(guān)(18)的第二引出端子和第一電子開關(guān)(19)的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)(19)的第二引出端子、第一電容(15)的第一引出端子、限壓器(27)的第一引出端子和第二電子開關(guān)(13)的第一引出端子連接作為第一連接點(3)，第二電子開關(guān)(13)的第二引出端子與第三電子開關(guān)(14)的第一引出端子連接，第三電子開關(guān)(14)的第二引出端子、限壓器(27)的第二引出端子、第二電感(22)的第一引出端子和第二機械開關(guān)(20)的第一引出端子連接作為第二連接點(4)，第二機械開關(guān)(20)的第二引出端子和第二電容(25)的第一引出端子連接，第一電容(15)的第二引出端子、第二電容(25)的第二引出端子和接地或中性線連接，第一機械開關(guān)(18)的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二電感(22)的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接；在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)(18)、第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)和第一電子開關(guān)(19)均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路。
7.按照權(quán)利要求6所述的直流斷路器，其特征在于:當(dāng)檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到所述的第二電感(22)上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第一機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、第二電子開關(guān)(13)和第三電子開關(guān)(14);在完全斷開第一機械開關(guān)(18)之前，第二機械開關(guān)(20)、第二電感(22)和第二電容(25)為第二連接點(4)之后故障電流提供續(xù)流通路，當(dāng)?shù)诙B接點(4)電壓下降到一定程度時，觸發(fā)限壓器(27)工作，開始對第一電容(15)放電，此過程便于第一機械開關(guān)(18)快速斷開；第二機械開關(guān)(20)在電流過零時斷開第二接點(4)之后故障電流續(xù)流回路，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷。
8.一種混合型直流斷路器，其特征在于:所述的直流斷路器包括第一機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、第二機械開關(guān)(20)、第一電感(21)、第一電容(25)、第二電容(26)、第二電子開關(guān)(23)和第二電感(22);第一機械開關(guān)(18)的第二引出端子和第一電子開關(guān)(19)的第一引出端子連接，第一電子開關(guān)(19)的第二引出端子、第一電容(25)的第一引出端子和第二機械開關(guān)(20)的第一引出端子連接作為第一連接點(4)，第二機械開關(guān)(20)的第二引出端子與第一電感(21)的第一引出端子連接，第一電感(21)的第二引出端子、第二電子開關(guān)(23)的第一引出端子和第二電感(22)的第一引出端子連接作為第二連接點(6)，第二電子開關(guān)(23)的第二引出端子和第二電容(26)的第一引出端子連接，第一電容(25)的第二引出端子、第二電容(26)的第二引出端子和接地或中性線連接，第一機械開關(guān)(18)的第一引出端子作為直流斷路器的第一引出端子與直流輸電線連接，第二電感(22)的第二引出端子作為直流斷路器的第二引出端子與直流輸電線的另一端連接。
9.按照權(quán)利要求8所述的直流斷路器，其特征在于:在直流輸電線路無故障時，所述的第一機械開關(guān)(18)、第二機械開關(guān)(20)和第一電子開關(guān)(19)均處于閉合狀態(tài)為線路電流提供通路；當(dāng) 檢測到線路短路故障或當(dāng)檢測到第二電感(22)上流過的電流超過限定值時，立即開始分斷第一機械開關(guān)(18)、第一電子開關(guān)(19)、和第二機械開關(guān)(20);在完全斷開第一機械開關(guān)(18)之前，第二機械開關(guān)(20)、第一電感(21)、第二電感(22)和第一電容(25)為第一連接點(4)之后故障電流提供續(xù)流通路，以便于第一機械開關(guān)(18)快速斷開；第二機械開關(guān)(20)在電流過零時斷開第一連接點(4)之后故障電流續(xù)流回路，從而實現(xiàn)對整個故障線路的分斷。
10.按照權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于:第二電子開關(guān)(13)、第三電子開關(guān)(14)和限壓器(27)可以用直流輸電線代替。
11.按照權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于:所述的第一電容(24)、第二電容(15)、第三電容(25)和第四電容(26)含有預(yù)充電電路。
12.按照權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于:可以在第一電容(24)兩端、第二電容(15)兩端、第三電容(25)兩端和第四電容(26)兩端并聯(lián)限壓器；在第一連接點(2)和第二連接點(3)之間并聯(lián)限壓器。
13.按照權(quán)利要求1所述的直流斷路器，其特征在于:所述的第三機械開關(guān)(20)放置于第三電容(25)支路中；第三機械開關(guān)(20)的第二引出端子和第三電容(25)的第一引出端子連接；第三機械開關(guān)(20)的第一引出端子、第三電子開關(guān)(14)的第二引出端子、限壓器(27)的第二引出端子和第二電感(21)的第一引出端子連接作為第三連接點(4)。
【文檔編號】H01H9/54GK103839710SQ201410077459
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】肖立業(yè), 韋統(tǒng)振, 霍群海, 王玨, 朱晉, 齊智平, 李耀華 申請人:中國科學(xué)院電工研究所