一种带耦合电抗器的高压直流断路器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高压直流断路器领域，更具体地，涉及一种带耦合电抗器的高压直流断路器。
【背景技术】
[0002]直流输电方式是历史上出现最早的输电方式，但由于未能解决电压变化等关键技术，所以很快被交流输电技术所取代。但近年来随着电力系统的发展和特殊输电技术的需要以及大功率电力电子技术的进步，高压直流输电以其独特的优势又得到了重视和应用发展。与交流输电相比，高压直流输电具有线路费用经济、两端系统无需稳定运行、功率调节简单易行等优点，特别适合于超高压、大容量、远距离输电。
[0003]目前，世界上投入运行的HVDC工程有90多个，总容量超过70000丽。但世界上运行的高压直流输电系统均为无分支的双端网络，原因在于没有可供使用的高压直流断路器。这一缺陷不仅限制了高压直流输电优越性的发挥，也制约着多端直流电网的建立和发展。
[0004]当发生短路故障时，直流系统的低阻抗导致短路电流迅速上升，因此必须保证直流断路器在尽可能短的时间内可靠地切除短路故障。同时，由于直流断路器在开断电流期间需要承受较高的暂态恢复电压，必须保证主开关支路满足较高的耐压要求。
[0005]目前直流断路器主要分为三种类型:机械式直流断路器、全固态式直流断路器、结合机械开关和固态开关的混合式直流断路器。但是适用于高压领域的直流断路器目前只有两种方案:第一，强制过零型机械直流断路器，通过预充电电容与电感产生的反向高频振荡电流与机械开关中直流故障电流叠加以产生“人工电流零点”，从而熄灭电弧，开断直流电流；第二，主要由ABB等公司提出的使用机械隔离断口与固态开关的混合型直流断路器。对于第一种方案，反向过零回路结构复杂，如果需要双向开断以及重合闸等功能则投入过高，体积大，控制复杂程度显著提高。混合式高压直流断路器，采用IGBT和避雷器并联组成另一条旁路，需要串并联的IGBT数量太多，结构、控制，可靠性差，价格昂贵且体积庞大。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的是提供一种带耦合电抗器的高压直流断路器，在满足直流系统对高压直流断路器本身动作迅速、开断大电流和承受高电压的基础上，解决现有高压直流断路器无法进行双向开断的问题，在开断高电压大电流时，降低触发模块数量，使断路器成本显著降低，同时降低对充电电源的要求。
[0007]本发明提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括η个串联连接的断路器模块，与η个断路器模块并联连接的吸能限压模块和与η个断路器模块中模块并联的触发模块；所述断路器模块包括机械开关和与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述换流充电模块使其导通；n为大于等于1的正整数。
[0008]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括吸能限压模块，η个串联连接的机械开关，与η个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路和触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述换流充电模块使其导通；η为大于等于1的正整数。
[0009]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括η个串联连接的断路器模块，与每个断路器模块并联连接的吸能限压模块和与η个断路器模块中模块并联的触发模块；所述断路器模块包括机械开关和与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述换流充电模块使其导通；11为大于等于1的正整数。
[0010]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括η个串联连接的机械开关及与之并联的吸能限压模块，与η个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路和触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的充电换流模块和换流电容；所述充电换流模块用于给所述换流电容充电并产生高频反向电流使所述机械开关实现开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述触发模块与所述充电换流模块并联，用于故障后触发所述换流充电模块使其导通为大于等于1的正整数。
[0011]更进一步地，所述充电换流模块包括親合电抗器，与所述親合电抗器一次侧的一端串联连接的耦合电容C2以及与所述耦合电容C2并联连接的续流电路；所述耦合电抗器二次侧用于与所述换流电容串联连接；所述耦合电抗器一次侧的另一端用于与所述触发模块并联连接。
[0012]更进一步地，续流电路包括依次串联连接的电阻R1和二极管D1。
[0013]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器包括η个串联连接的断路器模块、与η个断路器模块并联连接的吸能限压模块、正向触发模块和反向触发模块；每个断路器模块包括机械开关以及与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块分别与η个断路器模块中的所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块分别与η个断路器模块中的所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；η为大于等于1的正整数。
[0014]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括吸能限压模块、η个串联连接的机械开关、与η个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路、正向触发模块和反向触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块与所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块与所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通反向充电换流模块；η为大于等于1的正整数。
[0015]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器包括η个串联连接的断路器模块、与每个断路器模块并联连接的吸能限压模块、正向触发模块和反向触发模块；每个断路器模块包括机械开关以及与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块分别与η个断路器模块中的所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块分别与η个断路器模块中的所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通所述反向充电换流模块；η为大于等于1的正整数。
[0016]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括η个串联连接的机械开关及与之并联的吸能限压模块、与η个机械开关中任意一个机械开关并联连接的换流支路、正向触发模块和反向触发模块；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块、换流电容和反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断；所述吸能限压模块用于吸收故障电流被切断后电力系统中感性元件存储的能量来实现对所述机械开关的限压保护；所述正向触发模块与所述正向充电换流模块并联连接，用于正向故障时导通所述正向充电换流模块；所述反向触发模块与所述反向充电换流模块并联连接，用于反向故障时导通反向充电换流模块为大于等于1的正整数。
[0017]本发明还提供了一种带耦合电抗器的高压直流断路器，包括η个串联连接的断路器模块、与η个断路器模块并联连接的吸能限压模块、正向触发模块和反向触发模块；所述断路器模块包括机械开关以及与所述机械开关并联连接的换流支路；所述换流支路包括依次串联连接的正向充电换流模块和换流电容以及与所述正向充电换流模块并联连接的反向充电换流模块；所述正向充电换流模块用于正向故障发生后通过耦合电抗器在换流支路产生反向电流使机械开关过零开断，所述反向充电换流模块用于反向故障发生后