CN106451338A - 一种磁感应转移式直流断路器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种磁感应转移式直流断路器，所述断路器包括并联的主电流电路和转移电流电路；所述主电流电路用于通过正常工作状态下的电流；当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，所述转移电流电路用于将短路故障电流从主电流电路转移。所述转移电流电路采用桥式结构，通过控制转移电路中导通控件的动作时序，可避免主电流电路高速开关断口反向电流，提高分断能力；通过采用互感器加速短路电流的转移速度，通过一组全控型功率半导体器件实现对电流的双向分断。

Description

一种磁感应转移式直流断路器

技术领域

本公开属于中高压断路器领域，具体涉及一种磁感应转移式直流断路器。

背景技术

随着电力系统容量的不断提升，直流输变电设备蓬勃发展，同时也对系统稳定和安全提出了更高的要求。在电力系统可能会发生的各种故障里面，对于电网危害最大，发生概率很高的就是短路故障。当电力系统中发生短路故障后，快速上升的短路电流会造成十分严重的后果。

典型的零电流型结构混合式断路器利用串联在转移电流电路中的预充电电容放电产生的反向脉冲电流来抵制高速机械开关中的电流，进而在高速机械开关中创造一个电流过零点。这种结构简单、可靠，但是开断结束后预充电电容电压等于系统电压，给电容充电的充电单元必须能承受较高的系统电压，增加了充电单元的制造成本、难度和体积，成为限制该种混合式断路器推广的原因之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本公开的目的在于提供一种磁感应转移式直流断路器，所述断路器包括主电流电路、转移电流电路，其中：

所述主电流电路用于通过正常工作状态下的电流；

当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，所述转移电流电路用于将短路故障电流从主电流电路转移。

进一步地，所述转移电流电路包括电路1、电路2、电路3、电路4、电路5、电路6；

当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，由电路1、电路5、电路6、电路4形成第一转移电流支路，或者由电路2、电路5、电路6、电路3形成第二转移电流支路；

其中：

所述电路1、电路3、电路6用于控制第一转移电流支路的导通与断开，所述电路2、电路4、电路6用于控制第二转移电流支路的导通或断开；

所述电路3，用于当所述第一转移电流支路工作时续流，并在断路器的断开达到隔离安全时断开；

所述电路4，用于当所述第二转移电流支路工作时续流，并在所述主电流电路机械开关无弧打开形成的断口的绝缘强度大于电流击穿强度时断开；

所述电路5，用于在发生短路故障时放电，以加速主电流电路向第一转移电流支路或者第二转移电流支路转移；以及

所述电路6，在短路电流达到阈值时断开，并进行过电压保护。

优选地，所述电路1与电路2串联，所述电路3与电路4串联，所述电路5与电路6串联；

串联后的电路1与电路2与串联后的电路3与电路4并联；

串联后的电路1与电路2与主电流电路并联；

串联后的电路5与电路6一端连接电路1与电路2之间的连接处，另一端连接电路3与电路4之间的连接处。

具体地，所述主电流电路包括第一机械开关；

所述第一机械开关的类型包括：基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

具体地，所述电路1包括第一导通控件，所述电路2包括第二导通控件；

所述第一导通控件、第二导通控件均包括下述任一或者其任意组合：

真空触发间隙、气体触发间隙、基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关、基于爆炸驱动的高速机械开关。

具体地，所述电路3包括串联的第三导通控件和第四导通控件；

所述电路4包括串联的第五导通控件和第六导通控件；

所述第三导通控件、第五导通控件的类型均包括：

基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关；

所述第四导通控件、第六导通控件均包括任一个功率半导体器件或者任意功率半导体器件的组合。

具体地，所述电路5包括原边电感器、副边电感器、储能元件、第八导通控制件，其中：

所述原边电感和副边电感组成互感器；

所述储能元件，第八导通控制件串联后与副边电感器并联。

优选地，所述储能元件包括预充电电容、超导电感；

所述第八导通控制件包括下述任一或者其任意组合：

半控型功率半导体器件、全控型功率半导体器件、触发间隙。

具体地，所述电路6包括并联的第七导通控件、钳位电路，其中：

所述第七导通控件包括一个全控型功率半导体器件或者任意全控型功率半导体器件的组合；

所述钳位电路包括金属氧化物压敏电阻(MOV)，所述金属氧化物压敏电阻包括压敏电阻或氧化锌阀片组成的避雷器。

优选地，所述避雷器的最小导通电流为1mA。

本公开涉及的断路器通过控制转移电流电路的功率半导体器件按照一定时序导通，可以实现高速机械开关触头无弧打开，并且避免了反向电流的出现，触头间介质恢复特性好。转移电流电路使用桥式结构，仅用一组单向具有可关断能力功率半导体器件就可以实现对电流的双向分断，相对于现有设计，最少节省了50％的单向具有可关断能力功率半导体器件，有效降低断路器控制复杂程度与制造成本。

通过在转移电流电路中串联互感器，控制互感器与直流系统隔离的原边侧的电容放电产生脉冲电流，在与直流系统连接的互感器副边侧感应出脉冲电流来转移高速机械开关中的电流，产生电流过零点。可以实现电容充电单元与直流系统的隔离，显著减小充电单元的电压等级与体积，提高开断的可靠性。

附图说明

图1是本公开一个实施例中断路器本体结构示意图；

图2是本公开一个实施例中断路器单向工作时的一种电流转移示意图；

图3是本公开一个实施例中断路器单向工作时的另一种电流转移示意图；

图4是本公开一个实施例的一种具体实施实例图；

图中：第一导通控件A1、第一导通控件A2为真空触发间隙；第四导通控件A3、第六导通控件A4为电力二极管；第七导通控件A6为IGBT串并联组成；储能元件B1为预充电电容器；第八导通控制件B2为晶闸管；

图5是本公开一个实施例的另一种具体实施实例图；

图中：第一导通控件A1、第一导通控件A2为空气触发间隙；第四导通控件A3、第六导通控件A4为晶闸管；第七导通控件A6为IGCT串并联组成；储能元件B1为超导电感；第八导通控制件B2为电力二极管；

图6是本公开一个实施例中分断电流时转移电流电路电流标志示意图；

图7是根据图6中的电流标识，在分断电流时一条转移电流支路上各电路的电流变化曲线图；

图8(a)是本公开一个实施例中分断电流时系统正常运行时电流的方向；

图8(b)是图8(a)电流方向下分断电流时电流向第一导通控件A1，第七导通控件A6，副边电感器L1，第六导通控件A4和第五导通控件S2组成的转移支路转移过程电流的方向；

图8(c)是图8(a)电流方向下第四导通控件A3和第三导通控件S1组成支路续流过程电流的方向；

图8(d)是图8(a)电流方向下分断电流时电流完全转移到第一导通控件A1，第七导通控件A6，副边电感器L1，第六导通控件A4和第五导通控件S2组成的转移支路转移过程电流的方向；

图8(e)是图8(a)电流方向下电流向避雷器转移示意图；

图8(f)是图8(a)电流方向下断路器两端的电压达到最高值时，避雷器导通的示意图；

图9(a)是本公开一个实施例中分断电流时系统正常运行时电流的方向；

图9(b)是图9(a)电流方向下分断电流时电流向第二导通控件A2，副边电感器L1，第七导通控件A6，第四导通控件A3和第三导通控件S1组成的转移支路转移过程电流的方向；

图9(c)是图9(a)电流方向下第六导通控件A4和第五导通控件S2组成支路续流过程电流的方向；

图9(d)是图9(a)电流方向下分断电流时电流完全转移到第二导通控件A2，副边电感器L1，第七导通控件A6，第四导通控件A3和第三导通控件S1组成的转移支路转移过程电流的方向；

图9(e)是图9(a)电流方向下电流向避雷器转移示意图；

图9(f)是图9(a)电流方向下断路器两端的电压达到最高值避雷器导通的示意图。

具体实施方式

在一个基础的实施例中，本公开公开了一种磁感应转移式直流断路器，所述断路器包括主电流电路、转移电流电路；

所述主电流电路用于通过正常工作状态下的电流；

当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，所述转移电流电路用于将短路故障电流从主电流电路转移。

进一步地，当所述断路器所在电路系统正常运行时，电流从所述主电流电路流过，此时转移电流电路没有电流流过。

在一个实施例中，上述断路器中的转移电流电路进一步实现下述形式：

所述转移电流电路包括电路1、电路2、电路3、电路4、电路5、电路6；当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，由电路1、电路5、电路6、电路4形成第一转移电流支路，或者由电路2、电路5、电路6、电路3形成第二转移电流支路；其中：所述电路1、电路3、电路6用于控制第一转移电流支路的导通与断开，所述电路2、电路4、电路6用于控制第二转移电流支路的导通或断开；所述电路3，用于当所述第一转移电流支路工作时续流，并在断路器的断开达到隔离安全时断开；所述电路4，用于当所述第二转移电流支路工作时续流，并在所述主电流电路机械开关无弧打开形成的断口的绝缘强度大于电流击穿强度时断开；所述电路5，用于在发生短路故障时放电，以加速主电流电路向第一转移电流支路或者第二转移电流支路转移；以及所述电路6，在短路电流达到阈值时断开，并进行过电压保护。。

在一个实施例中，提供了包括上述电路的一种连接方式：

所述电路1与电路2串联，所述电路3与电路4串联，所述电路5与电路6串联；串联后的电路1与电路2与串联后的电路3与电路4并联；串联后的电路1与电路2与主电流电路并联；串联后的电路5与电路6一端连接电路1与电路2之间的连接处，另一端连接电路3与电路4之间的连接处。

转移电流电路使用桥式结构，仅用一组单向具有可关断能力功率半导体器件就可以实现对电流的双向分断，相对于现有设计，最少节省了50％的单向具有可关断能力功率半导体器件，有效降低断路器控制复杂程度与制造成本。

在一个实施例中，所述主电流电路包括第一机械开关；所述第一机械开关触头间介质恢复特性好，其可采用的类型包括：基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

在一个实施例中，所述电路1包括第一导通控件，所述电路2包括第二导通控件；所述第一导通控件、第二导通控件均包括下述任一或者其任意组合：真空触发间隙、气体触发间隙、基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关、基于爆炸驱动的高速机械开关。所述电路3包括串联的第三导通控件和第四导通控件；所述电路4包括串联的第五导通控件和第六导通控件；所述第三导通控件、第五导通控件的类型均包括：基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关；所述第四导通控件、第六导通控件均包括任一个功率半导体器件或者任意功率半导体器件的组合。

在一个实施例中，所述电路5包括原边电感器、副边电感器、储能元件、第八导通控制件，其中：所述原边电感和副边电感组成互感器；所述储能元件，第八导通控制件串联后与副边电感器并联。优选的，组成互感器的原边电感器和副边电感器为空心电感或含磁芯的电感器。

通过在转移电流电路中串联互感器，控制互感器与直流系统隔离的原边侧的电容放电产生脉冲电流，在与直流系统连接的互感器副边侧感应出脉冲电流来转移高速机械开关中的电流，产生电流过零点。可以实现电容充电单元与直流系统的隔离，显著减小充电单元的电压等级与体积，提高开断的可靠性。

优选地，所述储能元件包括预充电电容、超导电感；所述第八导通控制件包括下述任一或者其任意组合：半控型功率半导体器件、全控型功率半导体器件、触发间隙。

优选地，电路5中互感器的数目可以是两个或多个组合。

优选地，电路5中储能元件的数目可以是两个或多个组合。

优选地，电路5中第八导通控制件的数目可以是两个或多个组合。

在一个实施例中，所述电路6包括并联的第七导通控件、钳位电路，其中：所述第七导通控件包括一个全控型功率半导体器件或者任意全控型功率半导体器件的组合；所述钳位电路包括金属氧化物压敏电阻(MOV)，所述金属氧化物压敏电阻包括压敏电阻或氧化锌阀片组成的避雷器。优选地，所述避雷器的最小导通电流为1mA。

下述实施例结合附图进行阐述。

在一个实施例中，提供了一种断路器结构如图1所示，包括主电流电路、转移电流电路。其中，主电流电路包括高速机械开关S。所述转移电流电路包括电路1、电路2、电路3、电路4、电路5以及电路6，这些电路之间存在下述连接关系：所述电路1与电路2串联，电路3与电路4串联，电路5与电路6串联，电路1与电路2之间的端点、电路3与电路4之间的端点处连接有电路5和电路6，串联后的电路1与电路2与主电流电路并联。并且，所述电路1包括第一导通控件A1，所述电路2包括第二导通控件A2。所述电路3包括串联的第三导通控件S1和第四导通控件A3。所述电路4包括串联的第五导通控件S2和第六导通控件A4。所述电路5包括原边电感器L0、副边电感器L1、储能元件B1、第八导通控制件B2，其中：所述原边电感和副边电感组成互感器；所述储能元件，第八导通控制件串联后与副边电感器并联。所述电路6包括并联的第七导通控件A6、钳位电路。

通过控制转移电流电路中各电路按照一定时序导通，可以实现高速机械开关触头无弧打开，并且避免了反向电流的出现。当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，由电路1、电路5、电路6、电路4形成第一转移电流支路，或者由电路2、电路5、电路6、电路3形成第二转移电流支路。

图2和图3示意了主电流电路不同流向情况下的两种转移电流支路电流流向。其中，图2给出了断路器电流从左侧向右侧的电流转移支路示意图，图3给出电流从右侧向左侧的电流转移支路示意图。由图可以看出，所述断路器能够接受不同方向的系统电流，即为双向断路器。

进一步地，第一导通控件A1、第二导通控件A2可以为真空、气体触发间隙或者高速机械开关及其组合。第三导通控件S1、第五导通控件S2可以是高速机械开关。高速机械开关S、第三导通控件S1、第五导通控件S2可以是基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

第四导通控件A3、第六导通控件A4可以是功率半导体器件，包括可以为但不限于电力二极管、晶闸管、IGBT、IGCT、GTO等。

第八导通控制件B2为具有半控功能的功率半导体器件一个或两个或多个串并联而成，包括但不限于晶闸管、IGBT、IGCT、GTO等。第八导通控制件B2还可以为触发间隙。

储能元件B1为预充电电容或超导电感。

第七导通控件A6为全控型功率半导体器件，包括但不限于IGBT、IGCT、GTO中任一或者其任意组合。

钳位电路可以包括金属氧化物压敏电阻(MOV)，所述金属氧化物压敏电阻包括压敏电阻或氧化锌阀片组成的避雷器。

图4示意了本公开断路器的一种结构。其中，第一导通控件A1、第二导通控件A2为真空触发间隙。第四导通控件A3、第六导通控件A4为电力二极管。第七导通控件A6为IGBT串并联组成。储能元件B1为预充电电容器，第八导通控制件B2为晶闸管

图5示意了本公开断路器的另一种结构。其中，第一导通控件A1、第二导通控件A2为空气触发间隙。第四导通控件A3、第六导通控件A4为晶闸管。第七导通控件A6为IGCT串并联组成。储能元件B1为超导电感，第八导通控制件B2为电力二极管。

当所述断路器在正常工作状态下，电流从所述主电流电路流过，此时转移电流电路没有电流流过。但当发生短路故障，需要分断短路电流时：

如果短路电流的方向为从左向右，控制电路1，电路4导通，电路2，电路3中仍处于断开状态，将电路6中第七导通控件A6按导通方向接入电路，电流由主电流电路向电路1、电路5、电路6和电路4组成的1-5-6-4支路转移；

如果短路电流的方向为从右向左，控制电路2，电路3导通，电路1，电路4中仍处于断开状态，将电路6中第七导通控件A6按导通方向接入电路，电流由主电流电路向电路2、电路5、电路6和电路3组成的2-5-6-3支路转移。

下面进一步阐述电流从主电流电路向转移电流电路转移的各电路的控制动作。

图6给出了分断电流时转移电流电路各支路电流标志，其中i为流经断路器的电流，i0为流经主电流电路的电流，i1为流经电路1的电流，i2为流经电路2的电流，i3为流经电路3的电流，i4为流经电路4的电流，i5为流经电路5中储能元件B1、第八导通控制件B2和原边电感器L0的电流，i6为流经电路5中副边电感器L1和电路6的电流，i7为流经过电路6中MOV的电流。

图7给出了在分断电流时一条转移电流支路上各电路的电流变化曲线图，电流标识为图6中对应的标识。

图8(a)-图8(f)给出了电流的流向为从左向右的情况下，电流转移到相应支路时电流方向示意图。下面结合图7中的电流变化时刻，讲述各电路控制动作。

S101、系统正常运行，电流全部从主电流电路流过，电流流向如图8(a)所示，其中系统额定电流为i。储能元件B1预充电，电路1、2、6均处于断开状态，第三导通控件S1、第五导通控件S2闭合。

S102、t0时刻，系统发生短路故障，主电流电路电流开始上升。在t0和t1间，当超过系统短路阈值时，控制第八导通控制件B2导通，同时控制第一导通控件A1、第六导通控件A4和第七导通控件A6导通。

S103、t1时刻，储能元件B1、第八导通控制件B2和原边电感器L0形成放电回路，同时在副边电感器L1中感应出电流。主电流回路电流逐渐向转移电流支路1-5-6-4转移，主电流电路电流减小。电流流向如图8(b)所示。

S104、t1和t2间，控制第四导通控件A3导通，电路3续流，电流流向如图8(c)所示。此时控制S无弧打开，形成断口。

S105、t2时刻，所述断口获得足够绝缘强度，满足隔离安全，打开第三导通控件S1，主电流电路电流完全转移至转移电流支路1-5-6-4，电流流向如图8(d)所示。

S106、在t2至t3间，支路1-5-6-4承受全部短路电流。待短路电流上升至阈值，在t3时刻，控制第七导通控件A6中断开。

S107、t3至t4间，第七导通控件A6中断开时产生的过电压达到了避雷器的导通阈值，避雷器导通。电流流向如图8(e)所示，电流开始向避雷器转移。由于避雷器的电压钳位作用，断路器两端电压上升幅度很小。

S108、t4时刻，支路1-5-6-4中的电流全部转移至电路6中的避雷器，电流流向如图8(f)所示，此时断路器两端的电压达到最高值，为开断过程中断路器两端过电压峰值。此后，避雷器中的电流将开始下降，断路器两端的电压也开始缓慢下降，当系统电流小于避雷器的最小导通电流1mA时，避雷器关闭，避雷器两端电压迅速下降。

S109、t5时刻，避雷器中的电流为0，断路器开断完成，断路器两端的电压降为系统电压。

图9(a)-图9(f)给出了电流的流向为从右向左的情况下，电流转移到相应支路时电流方向示意图。下面结合图7中的电流变化时刻，讲述各电路控制动作。

S201、系统正常运行，电流全部从主电流电路流过，电流流向如图9(a)所示，其中系统额定电流为i。储能元件B1预充电。电路1、2、6均处于断开状态，第三导通控件S1、第五导通控件S2闭合。

S202、t0时刻，系统发生短路故障，主电流电路电流开始上升，在t0和t1间，当超过系统短路阈值时，控制第八导通控制件B2导通，同时控制第二导通控件A2、第四导通控件A3和第七导通控件A6导通。

S203、t1时刻，储能元件B1、第八导通控制件B2和原边电感器L0形成放电回路，同时在副边电感器L1中感应出电流。主电流回路电流逐渐向转移电流支路2-5-6-3转移，主电流电路电流减小。电流流向如图9(b)所示。

S204、t1和t2间，控制第六导通控件A4导通，电路4续流，电流流向如图9(c)所示。此时控制S打开，形成断口。

S205、t2时刻，主电流电路断口获得足够绝缘强度，满足隔离安全要求，打开第五导通控件S2，主电流电路电流完全转移至转移电流支路2-5-6-3，电流流向如图9(d)所示。

S206、在t2至t3间，支路2-5-6-3承受全部短路电流。待短路电流上升至阈值，在t3时刻，控制第七导通控件A6中断开。

S207、t3至t4间，第七导通控件A6断开时产生的过电压达到了避雷器的导通阈值，避雷器导通。电流流向如图9(e)所示，电流开始向避雷器转移。由于避雷器的电压钳位作用，断路器两端电压上升幅度很小。

S208、t4时刻，支路2-5-6-3中的电流全部转移至电路6中避雷器，如图9(f)所示，此时断路器两端的电压达到最高值，为开断过程中断路器两端过电压峰值。此后，避雷器中的电流将开始下降，断路器两端的电压也开始缓慢下降，当系统电流小于避雷器的最小导通电流1mA时，避雷器关闭，避雷器两端电压迅速下降。

S209、t5时刻，避雷器中的电流为0，断路器开断完成，断路器两端的电压降为系统电压。

综上，本公开涉及的一种磁感应转移式直流断路器包括主电流电路，转移电流电路。主电流电路用于通过正常工作状态下的电流。转移电流电路由真空、气体或者高速开关组成桥式结构，仅需使用一组单向全控型功率半导体器件就可完成分断双向电流，成为双向混合断路器。

当断路器需要开断电流时，通过控制主电流电路以及转移电流电路的真空、气体或者高速开关以及功率半导体器件按一定时序动作，可以实现高速机械开关触头无弧打开，触头间介质恢复特性好，结合过电压限制电路，可以显著提高开断的可靠性。

转移电流电路包含一种互感器，使用该转移电流电路可以完成快速分断电流，并实现电容充电侧与直流系统的隔离。可以显著减小充电单元的电压等级与体积，提高开断的可靠性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本公开所作的进一步详细说明，不能认定本公开的具体实施方式仅限于此，对于本公开所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本公开由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (10)

1.一种磁感应转移式直流断路器，其特征在于：

所述断路器包括主电流电路、转移电流电路，其中：

所述主电流电路用于通过正常工作状态下的电流；

当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，所述转移电流电路用于将短路故障电流从主电流电路转移。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：

优选的，所述转移电流电路包括电路1、电路2、电路3、电路4、电路5、电路6；

当所述断路器所在电路系统出现短路故障时，由电路1、电路5、电路6、电路4形成第一转移电流支路，或者由电路2、电路5、电路6、电路3形成第二转移电流支路；

其中：

所述电路1、电路3、电路6用于控制第一转移电流支路的导通与断开，所述电路2、电路4、电路6用于控制第二转移电流支路的导通或断开；

所述电路3，用于当所述第一转移电流支路工作时续流，并在断路器的断开达到隔离安全时断开；

所述电路4，用于当所述第二转移电流支路工作时续流，并在所述主电流电路机械开关无弧打开形成的断口的绝缘强度大于电流击穿强度时断开；

所述电路5，用于在发生短路故障时放电，以加速主电流电路向第一转移电流支路或者第二转移电流支路转移；以及

所述电路6，在短路电流达到阈值时断开，并进行过电压保护。

3.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：

所述电路1与电路2串联，所述电路3与电路4串联，所述电路5与电路6串联；

串联后的电路1与电路2与串联后的电路3与电路4并联；

串联后的电路1与电路2与主电流电路并联；

串联后的电路5与电路6一端连接电路1与电路2之间的连接处，另一端连接电路3与电路4之间的连接处。

4.根据权利要求1-3任一所述的断路器，其特征在于：

所述主电流电路包括第一机械开关；

所述第一机械开关的类型包括：基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关。

5.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：

所述电路1包括第一导通控件，所述电路2包括第二导通控件；

所述第一导通控件、第二导通控件均包括下述任一或者其任意组合：

真空触发间隙、气体触发间隙、基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关、基于爆炸驱动的高速机械开关。

6.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：

所述电路3包括串联的第三导通控件和第四导通控件；

所述电路4包括串联的第五导通控件和第六导通控件；

所述第三导通控件、第五导通控件的类型均包括：

基于电磁斥力的高速机械开关、基于高速电机驱动的机械开关或基于爆炸驱动的高速机械开关；

所述第四导通控件、第六导通控件均包括任一个功率半导体器件或者任意功率半导体器件的组合。

7.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：

所述电路5包括原边电感器、副边电感器、储能元件、第八导通控制件，其中：

所述原边电感和副边电感组成互感器；

所述储能元件，第八导通控制件串联后与副边电感器并联。

8.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于：

所述储能元件包括预充电电容、超导电感；

所述第八导通控制件包括下述任一或者其任意组合：

半控型功率半导体器件、全控型功率半导体器件、触发间隙。

9.根据权利要求2或3所述的断路器，其特征在于：

所述电路6包括并联的第七导通控件、钳位电路，其中：

所述第七导通控件包括一个全控型功率半导体器件或者任意全控型功率半导体器件的组合；

所述钳位电路包括金属氧化物压敏电阻(MOV)，所述金属氧化物压敏电阻包括压敏电阻或氧化锌阀片组成的避雷器。

10.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于：

所述避雷器的最小导通电流为1mA。