电感L向晶闸管阀T2反向注入电流，电流从第一电流转移支路向第二电流转移支路转移，晶闸管阀T4在其电流降为零后关断；
[0063]④短路电流经电感L、晶闸管阀T4所在的第二电流转移支路对电容C’进行充电，直至电容C’极性反转，当其幅值达到避雷器动作阈值时，避雷器动作；短路电流转移至避雷器中，直流系统能量将被其所消耗吸收，所述直流断路器完成分断。
[0064]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种混合式高压直流断路器，所述直流断路器包括并联的主支路、电流转移支路和能量吸收支路，所述直流断路器串联连接于直流系统中，其特征在于，所述主支路包括串联连接的至少一个高速机械开关K和至少一个包含全控器件的电流转移模块；所述电流转移支路包括第一电流转移支路和第二电流转移支路；所述能量吸收支路由非线性电阻器构成。
2.如权利要求1所述的混合式高压直流断路器，其特征在于，所述电流转移模块采用由四个IGBT模块和电容器Cl组成的全桥结构；每个IGBT模块均由IGBT器件以及与其反并联的续流二极管组成。
3.如权利要求2所述的混合式高压直流断路器，其特征在于，所述电流转移模块采用由四个二极管和并联连接的电容器C2、IGBT模块组成的桥式电路结构，所述IGBT模块由IGBT器件以及与其反并联的续流二极管组成。
4.如权利要求2所述的混合式高压直流断路器，其特征在于，所述电流转移模块由反向串联连接的IGBT模块构成，电容器C3并联在反向串联连接的IGBT模块支路的两端；所述IGBT模块由IGBT器件以及与其反并联的续流二极管组成。
5.如权利要求1所述的混合式高压直流断路器，其特征在于，所述第一电流转移支路由两组反并联的晶闸管阀构成；两组晶闸管阀分别用Tl和T2表示； 所述第二电流转移支路包括串联连接的电感L和晶闸管阀-电容模块；所述晶闸管阀-电容模块由并联的两组晶闸管阀-电容串联支路构成；两组晶闸管阀-电容串联支路均由串联的晶闸管阀和电容器组成，两组晶闸管阀通流方向相反；每组电容都被预充电至设定值；两组晶闸管阀分别用T3和T4表示；电容器分别用C和C’表示。
6.如权利要求1所述的混合式高压直流断路器，其特征在于，所述非线性电阻器为避雷器。
7.一种混合式高压直流断路器的实现方法，其特征在于，当电流转移模块采用由四个IGBT模块和电容器组成的全桥结构时，所述实现方法包括: 一)当直流系统正常运行时，高速机械开关K闭合，电流转移模块中四个IGBT器件处于触发状态；稳态电流流经主支路中串联连接的闻速机械开关K和电流转移|旲块，稳态电流在电流转移模块两条并联连接的IGBT和续流二极管组成的串联支路中被均分；在直流系统正常运行期间，第二电流转移支路中的电容C和C’被充电至设定值； 二)直流系统发生单侧短路故障:①当直流系统在断路器右侧端口发生接地短路故障时，对第一电流转移支路中的晶闸管阀T2施加长触发脉冲，再闭锁主支路电流转移模块中的四个IGBT器件； ②主支路中电流通过续流二极管Dl、D2对电流转移模块中电容Cl进行充电，当电容Cl两端电压高于触发晶闸管阀T2所需的最低正向电压时，晶闸管阀T2将被触发开通，流经主支路电流开始向晶闸管阀T2转移直至过零，随后分断高速机械开关K ； ③维持晶闸管阀T2导通2ms，保障高速机械开关K无弧分断并产生足够耐受直流系统过电压的开距；触发第二电流转移支路中的晶闸管阀T4，与之串联的带有预充电压的电容C’经电感L向晶闸管阀T2反向注入电流，电流从第一电流转移支路向第二电流转移支路转移，晶闸管阀T4在其电流降为零后关断； ④短路电流经电感L、晶闸管阀T4所在的第二电流转移支路对电容C’进行充电，直至电容C’极性反转，当其幅值达到避雷器动作阈值时，避雷器动作；短路电流转移至避雷器中，直流系统能量将被其所消耗吸收，所述直流断路器完成分断。
8.如权利要求7所述的实现方法，其特征在于，当电流转移模块采用由四个二极管、并联的电容器和IGBT模块支路组成的桥式电路结构时，所述实现方法包括: 一)当直流系统正常运行时，高速机械开关K闭合，电流转移模块中IGBT器件处于触发状态；稳态电流经主支路中串联连接的高速机械开关K和电流转移模块流通；在直流系统正常运行期间，第二电流转移支路中的电容C和C’被充电至设定值； 二)直流系统发生单侧短路故障:①当直流系统在断路器右侧端口发生接地短路故障时，对第一电流转移支路中的晶闸管阀T2施加长触发脉冲，再闭锁主支路电流转移模块中的IGBT器件； ②主支路中电流通过续流二极管Dl、D2对电流转移模块中电容Cl进行充电，当电容Cl两端电压高于触发晶闸管阀T2所需的最低正向电压时，晶闸管阀T2将被触发开通，流经主支路电流开始向晶闸管阀T2转移直至过零，随后分断高速机械开关K ； ③维持晶闸管阀T2导通2ms，保障高速机械开关K无弧分断并产生足够耐受直流系统过电压的开距；触发第二电流转移支路中的晶闸管阀T4，与之串联的带有预充电压的电容C’经电感L向晶闸管阀T2反向注入电流，电流从第一电流转移支路向第二电流转移支路转移，晶闸管阀T4在其电流降为零后关断； ④短路电流经电感L、晶闸管阀T4所在的第二电流转移支路对电容C’进行充电，直至电容C’极性反转，当其幅值达到避雷器动作阈值时，避雷器动作；短路电流转移至避雷器中，直流系统能量将被其所消耗吸收，所述直流断路器完成分断。
9.如权利要求7所述的实现方法，其特征在于，当电流转移模块由反向串联连接的IGBT模块构成时，所述实现方法包括: 一)当直流系统正常运行时，高速机械开关K闭合，电流转移模块中两个IGBT器件处于触发状态；稳态电流流经主支路中串联连接的高速机械开关K和电流转移模块；在直流系统正常运行期间，第二电流转移支路中的电容C和C’被充电至设定值； 二)直流系统发生单侧短路故障:①当直流系统在断路器右侧端口发生接地短路故障时，对第一电流转移支路中的晶闸管阀T2施加长触发脉冲，再闭锁主支路电流转移模块中的两个IGBT器件； ②主支路中电流对电流转移模块中电容Cl进行充电，当电容Cl两端电压高于触发晶闸管阀T2所需的最低正向电压时，晶闸管阀T2将被触发开通，流经主支路电流开始向晶闸管阀T2转移直至过零，随后分断高速机械开关K ； ③维持晶闸管阀T2导通2ms，保障高速机械开关K无弧分断并产生足够耐受直流系统过电压的开距；触发第二电流转移支路中的晶闸管阀T4，与之串联的带有预充电压的电容C’经电感L向晶闸管阀T2反向注入电流，电流从第一电流转移支路向第二电流转移支路转移，晶闸管阀T4在其电流降为零后关断； ④短路电流经电感L、晶闸管阀T4所在的第二电流转移支路对电容C’进行充电，直至电容C’极性反转，当其幅值达到避雷器动作阈值时，避雷器动作；短路电流转移至避雷器中，直流系统能量将被其所消耗吸收，所述直流断路器完成分断。
【专利摘要】本发明涉及一种断路器及其实现方法，具体涉及一种混合式高压直流断路器及其实现方法。该直流断路器基于二次电流转移原理，主支路由快速机械开关和包含全控器件的电流转移模块构成，保证了正常导通时低损耗和灵活控制电流转移的优点；第一次电流转移支路采用半控型器件晶闸管串联构成，使得该断路器具有很强故障通流能力和分断能力，且能维持机械开关“零电压、零电流”足够长时间，实现机械开关无电弧开断；第二次电流转移支路由带有预充电压电容、电感和串联晶闸管构成，在第一电流转移支路晶闸管可靠关断后，电容将迅速建立起抵抗足够抵抗系统的直流电压，并由能量吸收回路对电容电压进行限制，较好控制了电容的体积和成本。
【IPC分类】H02H3-087
【公开号】CN104767170
【申请号】CN201410003980
【发明人】汤广福, 周万迪, 曹均正, 邱宇峰
【申请人】国家电网公司, 国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年1月6日