[發明專利]用于高壓直流傳輸路徑的開關

有效

• 申請號: 201280014011.4
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN103430414B
• 公開（公告）日: 2016-09-07
• 發明（設計）人: W.哈特曼;L-R.賈尼克;S.科斯;R.梅爾;N.特拉普;A.帕納古
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H01H89/00;H01H33/59
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于高壓直流傳輸的傳輸路徑的開關。

背景技術

用于高壓直流傳輸（HVDC或），尤其是建造HVDC-多終端和HVDC-網絡系統，需要功率開關。該功率開關必須能夠既可靠地關斷額定電流又可靠地關斷短路電流。當前的額定電壓為550kV。在未來額定電壓可以達到800kV或者甚至1000kV。額定電流為2kA到5kA。待關斷的短路電流可達到額定電流的多倍。用于高壓直流傳輸的功率開關必須額外確保電流隔離。截至目前的設備以點對點解決方案實施。該設備的關斷由相應的換流站的閉環控制來執行。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，給出一種用于高壓直流傳輸的傳輸路徑的開關，利用其以盡可能簡單的結構可以實現額定電流和短路電流的安全關斷。

該技術問題通過帶有權利要求1的特征的開關解決。從屬權利要求涉及開關的有利構型。

根據本發明的用于高壓直流傳輸的傳輸路徑的開關具有由第一和第二開關裝置組成的串聯電路，其中，第一開關裝置構造用于電流中斷而第二開關裝置構造用于電壓絕緣。最終，開關包括建立傳輸路徑中電流的反向電流的裝置，以降低經過開關裝置的電流。在此第一開關裝置具有真空功率開關。第二開關裝置優選具有氣體絕緣的、油絕緣的或少油的功率開關。

對于本發明公知的是，有利地可以如此達到開關過程的改進，即建立反向電流，其將流經真空功率開關的電流降低。尤其在此產生電流的過零。這些都是可行的，因為在設備的情況下極性從開始就是已知的，而且其不像交流電那樣持續改變。

用于建立反向電流的裝置優選具有高壓電容器和開關。合乎目的的是這些元件和真空功率開關并聯連接。在此在正常工作時高壓電容器充電，但是通過開關至少單側地電去耦。如果應發生電流降低，則可以閉合開關。可以使用半導體開關例如晶閘管或者也可以使用第二氣體絕緣功率開關來作為開關。

用于建立反向電流的裝置優選具有高壓電容器和與其串聯的第三開關裝置并且該用于建立反向電流的裝置與第一開關裝置并聯連接。可以使用半導體開關例如晶閘管或者其它氣體絕緣功率開關來作為第三開關裝置。

在本發明的一個有利構造和改進方案中，開關具有限制第一開關裝置的串聯電路中的電流上升的裝置。該裝置例如可以包括與由非線性電感器和電容器組成的并聯電路串聯的電感器。在該解決方案中省去源自現有技術公知的高成本高能耗的超導解決方案，其始終需要依靠自動防止故障的低溫技術。

該開關合乎目的地包括控制裝置。該控制裝置優選構造用于確定電流的時間變化和由此確定短路的存在，并且在存在短路的情況下發出控制信號，使得第一開關裝置斷開。所述控制裝置還進一步被優選構造用于，將用于建立反向電流的裝置在存在短路時控制為建立反向電流，并且將真空功率開關控制為在電流的絕對值盡可能小時、尤其在電流過零時將該電流關斷。

所述控制裝置在本發明的另外的構造中根據測得的電流變化調節反向電壓的電平。據此達到快速和可靠的通過真空功率開關的關斷。

附圖說明

現在借助附圖中的圖詳細闡述本發明的優選但絕非限制性的實施例。在此所有特征被示意性示出。其中：

圖1示出用于高壓直流傳輸路徑的開關的示意性結構，

圖2示出電流變化限制器的結構，和

圖3示出用于建立反向電流的裝置的結構。

具體實施方式

圖1示意性示出開關的一個實施例的結構。所述開關安置在高壓直流傳輸路徑1中并且可通過端子2和其它線路相連。所述開關包括真空功率開關3。所述真空功率開關3以公知方式實現。

該開關此外包括用于產生反向電流的裝置4。這種用于建立反向電流的裝置4的實施例在圖3中示出。所述用于建立反向電流的裝置4包括串聯的高壓電容器21和晶閘管22。替代晶閘管22在此可以使用其它半導體開關，例如IGBT。

該開關另外包括電流變化限制器6。所述電流變化限制器6的示例性的結構在圖2中示出。在此所述電流變化限制器6包括由非線性電感器12和電容器13組成的并聯電路。該并聯電路在其方面和另外的電感器11串聯。

此外該開關包括氣體絕緣的功率開關5，例如SF₆開關。所述氣體絕緣的功率開關5、真空功率開關3和電流變化限制器6在此串聯連接。用于產生反向電流的裝置4在此和真空功率開關3并聯安置。