一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高壓直流斷路器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]直流輸電方式是歷史上出現(xiàn)最早的輸電方式，但由于未能解決電壓變化等關(guān)鍵技術(shù)，所以很快被交流輸電技術(shù)所取代。但近年來隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和特殊輸電技術(shù)的需要以及大功率電力電子技術(shù)的進步，高壓直流輸電以其獨特的優(yōu)勢又得到了重視和應(yīng)用發(fā)展。與交流輸電相比，高壓直流輸電具有線路費用經(jīng)濟、兩端系統(tǒng)無需穩(wěn)定運行、功率調(diào)節(jié)簡單易行等優(yōu)點，特別適合于超高壓、大容量、遠距離輸電。
[0003]目前，世界上投入運行的HVDC工程有90多個，總?cè)萘砍^70000麗。但世界上運行的高壓直流輸電系統(tǒng)均為無分支的雙端網(wǎng)絡(luò)，原因在于沒有可供使用的高壓直流斷路器。這一缺陷不僅限制了高壓直流輸電優(yōu)越性的發(fā)揮，也制約著多端直流電網(wǎng)的建立和發(fā)展。
[0004]當(dāng)發(fā)生短路故障時，直流系統(tǒng)的低阻抗導(dǎo)致短路電流迅速上升，因此必須保證直流斷路器在盡可能短的時間內(nèi)可靠地切除短路故障。同時，由于直流斷路器在開斷電流期間需要承受較高的暫態(tài)恢復(fù)電壓，必須保證主開關(guān)支路滿足較高的耐壓要求。
[0005]目前直流斷路器主要分為三種類型:機械式直流斷路器、全固態(tài)式直流斷路器、結(jié)合機械開關(guān)和固態(tài)開關(guān)的混合式直流斷路器。但是適用于高壓領(lǐng)域的直流斷路器目前只有兩種方案:第一，強制過零型機械直流斷路器，通過預(yù)充電電容與電感產(chǎn)生的反向高頻振蕩電流與機械開關(guān)中直流故障電流疊加以產(chǎn)生“人工電流零點”，從而熄滅電弧，開斷直流電流；第二，主要由ABB等公司提出的使用機械隔離斷口與固態(tài)開關(guān)的混合型直流斷路器。對于第一種方案，反向過零回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果需要雙向開斷以及重合閘等功能則投入過高，體積大，控制復(fù)雜程度顯著提高。混合式高壓直流斷路器，采用IGBT和避雷器并聯(lián)組成另一條旁路，需要串并聯(lián)的IGBT數(shù)量太多，結(jié)構(gòu)、控制，可靠性差，價格昂貴且體積龐大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明的目的是提供一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，在滿足直流系統(tǒng)對高壓直流斷路器本身動作迅速、開斷大電流和承受高電壓的基礎(chǔ)上，解決現(xiàn)有高壓直流斷路器無法進行雙向開斷的問題，在開斷高電壓大電流時，降低觸發(fā)模塊數(shù)量，使斷路器成本顯著降低，同時降低對充電電源的要求。
[0007]本發(fā)明提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括η個串聯(lián)連接的斷路器模塊，與η個斷路器模塊并聯(lián)連接的吸能限壓模塊和與η個斷路器模塊中模塊并聯(lián)的觸發(fā)模塊；所述斷路器模塊包括機械開關(guān)和與所述機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的充電換流模塊和換流電容；所述充電換流模塊用于給所述換流電容充電并產(chǎn)生高頻反向電流使所述機械開關(guān)實現(xiàn)開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述觸發(fā)模塊與所述充電換流模塊并聯(lián)，用于故障后觸發(fā)所述換流充電模塊使其導(dǎo)通；n為大于等于1的正整數(shù)。
[0008]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括吸能限壓模塊，η個串聯(lián)連接的機械開關(guān)，與η個機械開關(guān)中任意一個機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路和觸發(fā)模塊；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的充電換流模塊和換流電容；所述充電換流模塊用于給所述換流電容充電并產(chǎn)生高頻反向電流使所述機械開關(guān)實現(xiàn)開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述觸發(fā)模塊與所述充電換流模塊并聯(lián)，用于故障后觸發(fā)所述換流充電模塊使其導(dǎo)通；η為大于等于1的正整數(shù)。
[0009]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括η個串聯(lián)連接的斷路器模塊，與每個斷路器模塊并聯(lián)連接的吸能限壓模塊和與η個斷路器模塊中模塊并聯(lián)的觸發(fā)模塊；所述斷路器模塊包括機械開關(guān)和與所述機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的充電換流模塊和換流電容；所述充電換流模塊用于給所述換流電容充電并產(chǎn)生高頻反向電流使所述機械開關(guān)實現(xiàn)開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述觸發(fā)模塊與所述充電換流模塊并聯(lián)，用于故障后觸發(fā)所述換流充電模塊使其導(dǎo)通；11為大于等于1的正整數(shù)。
[0010]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括η個串聯(lián)連接的機械開關(guān)及與之并聯(lián)的吸能限壓模塊，與η個機械開關(guān)中任意一個機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路和觸發(fā)模塊；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的充電換流模塊和換流電容；所述充電換流模塊用于給所述換流電容充電并產(chǎn)生高頻反向電流使所述機械開關(guān)實現(xiàn)開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述觸發(fā)模塊與所述充電換流模塊并聯(lián)，用于故障后觸發(fā)所述換流充電模塊使其導(dǎo)通為大于等于1的正整數(shù)。
[0011]更進一步地，所述充電換流模塊包括親合電抗器，與所述親合電抗器一次側(cè)的一端串聯(lián)連接的耦合電容C2以及與所述耦合電容C2并聯(lián)連接的續(xù)流電路；所述耦合電抗器二次側(cè)用于與所述換流電容串聯(lián)連接；所述耦合電抗器一次側(cè)的另一端用于與所述觸發(fā)模塊并聯(lián)連接。
[0012]更進一步地，續(xù)流電路包括依次串聯(lián)連接的電阻R1和二極管D1。
[0013]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器包括η個串聯(lián)連接的斷路器模塊、與η個斷路器模塊并聯(lián)連接的吸能限壓模塊、正向觸發(fā)模塊和反向觸發(fā)模塊；每個斷路器模塊包括機械開關(guān)以及與所述機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的正向充電換流模塊、換流電容和反向充電換流模塊；正向充電換流模塊用于正向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷，反向充電換流模塊用于反向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述正向觸發(fā)模塊分別與η個斷路器模塊中的所述正向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于正向故障時導(dǎo)通所述正向充電換流模塊；所述反向觸發(fā)模塊分別與η個斷路器模塊中的所述反向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于反向故障時導(dǎo)通所述反向充電換流模塊；η為大于等于1的正整數(shù)。
[0014]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括吸能限壓模塊、η個串聯(lián)連接的機械開關(guān)、與η個機械開關(guān)中任意一個機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路、正向觸發(fā)模塊和反向觸發(fā)模塊；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的正向充電換流模塊、換流電容和反向充電換流模塊；所述正向充電換流模塊用于正向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷，所述反向充電換流模塊用于反向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述正向觸發(fā)模塊與所述正向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于正向故障時導(dǎo)通所述正向充電換流模塊；所述反向觸發(fā)模塊與所述反向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于反向故障時導(dǎo)通反向充電換流模塊；η為大于等于1的正整數(shù)。
[0015]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器包括η個串聯(lián)連接的斷路器模塊、與每個斷路器模塊并聯(lián)連接的吸能限壓模塊、正向觸發(fā)模塊和反向觸發(fā)模塊；每個斷路器模塊包括機械開關(guān)以及與所述機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的正向充電換流模塊、換流電容和反向充電換流模塊；正向充電換流模塊用于正向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷，反向充電換流模塊用于反向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述正向觸發(fā)模塊分別與η個斷路器模塊中的所述正向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于正向故障時導(dǎo)通所述正向充電換流模塊；所述反向觸發(fā)模塊分別與η個斷路器模塊中的所述反向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于反向故障時導(dǎo)通所述反向充電換流模塊；η為大于等于1的正整數(shù)。
[0016]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括η個串聯(lián)連接的機械開關(guān)及與之并聯(lián)的吸能限壓模塊、與η個機械開關(guān)中任意一個機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路、正向觸發(fā)模塊和反向觸發(fā)模塊；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的正向充電換流模塊、換流電容和反向充電換流模塊；所述正向充電換流模塊用于正向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷，所述反向充電換流模塊用于反向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷；所述吸能限壓模塊用于吸收故障電流被切斷后電力系統(tǒng)中感性元件存儲的能量來實現(xiàn)對所述機械開關(guān)的限壓保護；所述正向觸發(fā)模塊與所述正向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于正向故障時導(dǎo)通所述正向充電換流模塊；所述反向觸發(fā)模塊與所述反向充電換流模塊并聯(lián)連接，用于反向故障時導(dǎo)通反向充電換流模塊為大于等于1的正整數(shù)。
[0017]本發(fā)明還提供了一種帶耦合電抗器的高壓直流斷路器，包括η個串聯(lián)連接的斷路器模塊、與η個斷路器模塊并聯(lián)連接的吸能限壓模塊、正向觸發(fā)模塊和反向觸發(fā)模塊；所述斷路器模塊包括機械開關(guān)以及與所述機械開關(guān)并聯(lián)連接的換流支路；所述換流支路包括依次串聯(lián)連接的正向充電換流模塊和換流電容以及與所述正向充電換流模塊并聯(lián)連接的反向充電換流模塊；所述正向充電換流模塊用于正向故障發(fā)生后通過耦合電抗器在換流支路產(chǎn)生反向電流使機械開關(guān)過零開斷，所述反向充電換流模塊用于反向故障發(fā)生后