[發(fā)明專利]用于高壓直流傳輸路徑的開關(guān)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280014011.4
• 申請(qǐng)日: 2012-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN103430414B
• 公開（公告）日: 2016-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36;H01H89/00;H01H33/59
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 謝強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于高壓直流傳輸?shù)膫鬏斅窂降拈_關(guān)。

背景技術(shù)

用于高壓直流傳輸（HVDC或），尤其是建造HVDC-多終端和HVDC-網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要功率開關(guān)。該功率開關(guān)必須能夠既可靠地關(guān)斷額定電流又可靠地關(guān)斷短路電流。當(dāng)前的額定電壓為550kV。在未來額定電壓可以達(dá)到800kV或者甚至1000kV。額定電流為2kA到5kA。待關(guān)斷的短路電流可達(dá)到額定電流的多倍。用于高壓直流傳輸?shù)墓β书_關(guān)必須額外確保電流隔離。截至目前的設(shè)備以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)解決方案實(shí)施。該設(shè)備的關(guān)斷由相應(yīng)的換流站的閉環(huán)控制來執(zhí)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，給出一種用于高壓直流傳輸?shù)膫鬏斅窂降拈_關(guān)，利用其以盡可能簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)額定電流和短路電流的安全關(guān)斷。

該技術(shù)問題通過帶有權(quán)利要求1的特征的開關(guān)解決。從屬權(quán)利要求涉及開關(guān)的有利構(gòu)型。

根據(jù)本發(fā)明的用于高壓直流傳輸?shù)膫鬏斅窂降拈_關(guān)具有由第一和第二開關(guān)裝置組成的串聯(lián)電路，其中，第一開關(guān)裝置構(gòu)造用于電流中斷而第二開關(guān)裝置構(gòu)造用于電壓絕緣。最終，開關(guān)包括建立傳輸路徑中電流的反向電流的裝置，以降低經(jīng)過開關(guān)裝置的電流。在此第一開關(guān)裝置具有真空功率開關(guān)。第二開關(guān)裝置優(yōu)選具有氣體絕緣的、油絕緣的或少油的功率開關(guān)。

對(duì)于本發(fā)明公知的是，有利地可以如此達(dá)到開關(guān)過程的改進(jìn)，即建立反向電流，其將流經(jīng)真空功率開關(guān)的電流降低。尤其在此產(chǎn)生電流的過零。這些都是可行的，因?yàn)樵谠O(shè)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(xù)改變。

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

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

在本發(fā)明的一個(gè)有利構(gòu)造和改進(jìn)方案中，開關(guān)具有限制第一開關(guān)裝置的串聯(lián)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(lián)電路串聯(lián)的電感器。在該解決方案中省去源自現(xiàn)有技術(shù)公知的高成本高能耗的超導(dǎo)解決方案，其始終需要依靠自動(dòng)防止故障的低溫技術(shù)。

該開關(guān)合乎目的地包括控制裝置。該控制裝置優(yōu)選構(gòu)造用于確定電流的時(shí)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(fā)出控制信號(hào)，使得第一開關(guān)裝置斷開。所述控制裝置還進(jìn)一步被優(yōu)選構(gòu)造用于，將用于建立反向電流的裝置在存在短路時(shí)控制為建立反向電流，并且將真空功率開關(guān)控制為在電流的絕對(duì)值盡可能小時(shí)、尤其在電流過零時(shí)將該電流關(guān)斷。

所述控制裝置在本發(fā)明的另外的構(gòu)造中根據(jù)測(cè)得的電流變化調(diào)節(jié)反向電壓的電平。據(jù)此達(dá)到快速和可靠的通過真空功率開關(guān)的關(guān)斷。

附圖說明

現(xiàn)在借助附圖中的圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的優(yōu)選但絕非限制性的實(shí)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(guān)的示意性結(jié)構(gòu)，

圖2示出電流變化限制器的結(jié)構(gòu)，和

圖3示出用于建立反向電流的裝置的結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

圖1示意性示出開關(guān)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。所述開關(guān)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(guān)包括真空功率開關(guān)3。所述真空功率開關(guān)3以公知方式實(shí)現(xiàn)。

該開關(guān)此外包括用于產(chǎn)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(shí)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(lián)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(dǎo)體開關(guān)，例如IGBT。

該開關(guān)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(jié)構(gòu)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(lián)電路。該并聯(lián)電路在其方面和另外的電感器11串聯(lián)。

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