[發(fā)明專利]高壓直流電路斷路器設備和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880132114.4
• 申請日: 2008-11-26
• 公開（公告）號: CN102227796A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 維克托·萊斯卡勒
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H01H33/59
• 分類號: H01H33/59;H01H33/14
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊林森;李春暉

技術領域

本發(fā)明一般地涉及電力傳輸系統(tǒng)領域，并且特別地涉及用于中斷高壓直流或?qū)Ω邏褐绷鬟M行換流的裝置。本發(fā)明還涉及相應的方法。

背景技術

高壓直流(HVDC)電力系統(tǒng)包括配置為保護、監(jiān)測和控制形成電力系統(tǒng)一部分的設備的運行的保護和控制系統(tǒng)。所述保護系統(tǒng)尤其防止在例如HVDC系統(tǒng)的電力傳輸線路中的短路、過電流和過電壓等等。

保護繼電器遍及HVDC系統(tǒng)而被使用來提供這種保護和控制。所述保護繼電器檢測傳輸和分配線路上的故障并通過斷開和閉合電路斷路器來隔離故障。并非總是必須執(zhí)行完全的中斷，可取而代之的是執(zhí)行換流到可替換的路徑。本質(zhì)上，原始電流路徑的部件中的電流將停止流動，但不是被中斷，而僅是改變方向。為了實現(xiàn)此目的，使用了HVDC斷路器。

圖1示意性地示出了基本的傳統(tǒng)直流(DC)電路斷路器，其還被稱為DC斷路器，其沿承載直流I的DC線路L配置。DC斷路器1被設計為使得能夠切斷直流I或?qū)χ绷鱅換流。為此，DC斷路器1包括交流電路斷路器2，其在以下被表示為斷流器，其與諧振LC支路3、4(即與電感器4串聯(lián)連接的電容器3)并聯(lián)連接。非線性電阻器5與LC支路3、4并聯(lián)連接，用以在直流I流經(jīng)電容器而不是流經(jīng)斷流器2時限制電容器電壓。電感器4可以但不必須是物理組件，電路中的漏電感通常可以是足夠的。

以下，說明常規(guī)的中斷過程。一旦中斷或切斷直流I，電流通過電弧承載在斷流器2的觸點之間，并且這種電弧電流I_arc必須被熄滅。圖2示出了斷流器2中的電弧電流I_arc的電弧特性。對于達到約5kA的斷流器電流I_arc，電弧電壓/電流斜率為負，這導致針對LC支路3、4的不斷增大的振蕩。當振蕩電流達到足夠大時，即，大到等于直流I時，電弧電流I_arc達到電流過零點，于是電弧被熄滅并且全部直流經(jīng)過電容器3。然后電容器3的電壓快速增大直至其達到非線性電阻器5(例如電涌捕獲器)的曲線拐點，非線性電阻器5配置為限制電容器3上的電壓。電容器電壓構(gòu)成電路中的反電壓，使得電流I減小直至其停止。

上述傳統(tǒng)DC電路斷路器1對于達到約4-5kA的傳輸線路或HVDC電路直流I運行恰當。對于更大的電流，在剛才描述的中斷處理中存在兩個主要的限制因素：

斷流器的穩(wěn)態(tài)電流能力目前被限制為大約5kA。

如圖2所示，電孤特性是曲線，該曲線超過特定的電弧電流I_arc的部分失去其負斜率并且變得平直，這使其難以具有足夠大到引起電弧電流I_arc的過零點的振蕩。在特性變?yōu)槠街碧幍南鄳闹绷鱅并非一個精確點，但是在大約4到5kA的某處。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供改進的DC電路斷路器設備，其能夠比現(xiàn)有的DC電路斷路器處理更大的電流水平。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠使用現(xiàn)有組件實現(xiàn)的DC電路斷路器設備。

這些目的以及其他方面均由獨立權利要求中限定的DC電路斷路器設備以及方法實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于中斷線路上的直流的DC電路斷路器設備，其中所述線路被理解為在承載了將被中斷的直流的HVDC電路中的電力傳輸線路或連接線路。所述DC電路斷路器設備包括沿所述線路并聯(lián)配置的至少第一和第二DC斷路器，并且所述線路的電流在所述至少第一和第二DC斷路器之間分割。

特別地，所述DC電路斷路器設備包括第一DC斷路器，該第一DC斷路器又包括連接到所述線路的第一斷流器。所述第一DC斷路器進一步包括第一諧振LC支路和與所述第一斷流器并聯(lián)連接的第一非線性電阻器。所述DC電路斷路器設備進一步包括和所述第一DC斷路器相同的第二DC斷路器。因此，所述第二DC斷路器包括第二斷流器、第二諧振LC支路和與第二斷流器并聯(lián)連接的第二非線性電阻器。所述第二DC斷路器與所述線路上的第一DC斷路器并聯(lián)連接，其中第一和第二DC斷路器的并聯(lián)連接與所述線路串聯(lián)連接。所述直流在第一和第二DC斷路器之間分割。通過引入將電流分割為兩個或更多個支路，每個支路承載所述電流的一部分，每個斷流器中的穩(wěn)態(tài)電流被減半或減少得更多。進一步地，每個斷流器中將被中斷的電流同樣被減半或減少得更多。通過本發(fā)明，提供了一種DC電路斷路器設備，其能夠處理達到10kA或更大的直流。所述DC電路斷路器設備能夠通過使用易于獲得的傳統(tǒng)組件制造，使得所述DC電路斷路器設備具有成本效益并且易于制造。提供了一種在額定直流或在過載狀態(tài)期間的電流超過了現(xiàn)有DC斷路器的能力的應用中使用的DC電路斷路器設備。