[發明專利]具有反向電流生成的DC斷路器

有效

• 申請號: 201680007906.3
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN107210598B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: J-P.迪普拉斯
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: H02H3/087
• 分類號: H02H3/087
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭浩;劉春元

本發明公開了一種斷路器裝置(10)，包括：主支路(B_M)和與所述主支路電并聯的輔助支路(B_A)，其中，所述主支路包括與由至少一個半導體開關(Q_P)構成的斷路器單元串聯的至少一個機械隔離開關(S1、S2)和與所述至少一個斷路器單元并聯的緩沖器電路(Sn2)，所述緩沖器電路包括能量儲存元件(C_P)，其中，所述機械隔離開關(S1、S2)可開關以選擇性允許在第一操作模式中電流在所述主支路中流動，或者在第二操作模式中電流從所述主支路換向到所述輔助支路，其特征在于，所述緩沖器電路(Sn2)還包括泄流電阻器(R2)，所述泄流電阻器(R2)被設置成當電流從所述主支路換向到所述輔助支路時，通過對所述能量儲存元件(C_P)放電在所述主支路中產生反向電流。

技術領域

本發明涉及用在高壓直流(HVDC)電力傳輸中的斷路器裝置。

背景技術

電網運營商越來越多地使用高壓直流(HVDC)來在長距離上有效地運送大功率。主要原因是對于這種大功率長距離鏈路，直流(DC)優于交流(AC)，原因是直流能夠沒有電容或電感損耗地傳送電力。

DC換流站還通過去耦連這些網絡的頻率和相位提高關聯的AC網絡的穩定性。HVDC鏈路因此對穩定電網是非常有用的，電網受到來自分布式和間歇式電源，諸如風能或太陽能的電力的越來越多的貢獻的挑戰。

電力網絡中的關鍵元件是斷路器。其作用是通過快速地切斷故障元件中的電流保護網絡，從而防止故障和停電(例如在雷擊或海底電纜斷開之后)。以此方式，斷路器將故障與電網的剩余部分隔離。不管是AC或DC，斷路器對保護復雜的互連電網至關重要。

在AC網絡中，電流周期性地驅動通過零點(對于50Hz網絡，每秒100次)，電流零點是中斷的理想時刻。

但是在DC網絡中，沒有自然的電流零點，一個主要技術挑戰是不停止升高的故障電流。

在缺少電流零點時，在由斷路器的開關分開的觸點之間產生電弧。這可能侵蝕并使觸點惡化，由此不利地影響介質承受，降低開關的壽命。

因此已經開發出具有能夠產生人工電流零點的DC斷路器。

如圖1上所示，并且對于在Dag Andersson Dr.和Anders Henriksson的文章“Passive and Active DC Breakers in the Three Gorges-Changzhou HVDC Project”(Cigré International Conference on Power Systems(國際大電網會議)，中國，武漢，2001年9月3-5日，391頁)中描述的情況，通過增加與斷路器B并聯的LC振蕩電流，可以實現這種人工的電流零點。這里，LC電路包括電感器L、中斷器I和被永久性預充電的電容器C的串聯布置。

圖1的DC斷路器包括并聯的三個支路：具有斷路器B的低阻抗支路(主支路)，其中，電流穩態流動；具有LC電路的輔助支路；和具有浪涌捕獲器(surge arrester)P的能量吸收支路。

開關情形是一個兩步驟過程。

-步驟1：在斷路器B的閉合位置，電流流動通過主支路，輔助和能量吸收支路不起作用。按跳閘次序，為了發起從主支路到輔助支路的電流換向，在電流仍流動通過主支路時，斷路器的觸點被分開。由此在斷路器的觸點之間拉出長度增長的電弧。當觸點充分分開時，輔助支路的中斷器I閉合。預充電的電容器C通過電感器L和斷路器B以由此振蕩電路的電容和電感強加的頻率放電。如果電容器的電壓足夠高，則放電電流超過DC電流，電流穿過零點，主支路中的電流在小于一個周期中被中斷。否則，放電引起由主支路和輔助支路形成的回路中的電流振蕩。振蕩電流增加，最終超過要被中斷的DC電流?，F在，流動通過主支路的電流具有過零點，斷路器能夠中斷該電流。