專利名稱：高壓dc斷路器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓DC斷路器裝置，其配置成中斷在高壓DC導(dǎo)體中出現(xiàn)的故障電流，所述裝置包括
電流限制設(shè)置，具有至少一個(gè)段，該段具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器，所述至少一個(gè)段配置成與所述DC導(dǎo)體串聯(lián)連接，
配置成檢測(cè)所述DC導(dǎo)體中的故障電流的出現(xiàn)的部件，以及 配置成當(dāng)檢測(cè)到所述故障電流出現(xiàn)時(shí)控制所述故障電流的中斷的單元，所述控制包括關(guān)斷所述設(shè)置的全部半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
高壓意思是彡IOkV的電壓并且常常是相對(duì)于地幾百kV的電壓。這樣的高壓DC斷路器裝置可設(shè)置在高DC電壓輸運(yùn)系統(tǒng)中用于獲得所述DC導(dǎo)體中出現(xiàn)的故障電流的中斷，該故障電流一般是對(duì)地短路的結(jié)果。于是當(dāng)這樣的故障電流出現(xiàn)時(shí)能夠在非常短的時(shí)間(例如大約幾百μ s等)限制該故障電流以便防止對(duì)連接到系統(tǒng)的設(shè)備的嚴(yán)重影響是很重要的，這是使用關(guān)斷型半導(dǎo)體器件(其可在幾μ s內(nèi)斷開)作為這樣的斷路器裝置的電流限制設(shè)置中的開關(guān)的原因。該類型的裝置通過US 5 999 388已知并且相似已知的這樣的裝置在附圖I中示出，其中電流限制設(shè)置I具有串聯(lián)連接的八段2，并且每段具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件3 (這里是IGBT (絕緣柵雙極晶體管))和與其并聯(lián)連接的至少一個(gè)放電器4。每個(gè)IGBT符號(hào)實(shí)際上可代表大量(例如10個(gè))串聯(lián)連接的IGBT，并且這同樣可適用于放電器4。采用至少一個(gè)二極管的形式的整流元件也將與在該公開的圖中示出的每個(gè)半導(dǎo)體器件反并聯(lián)連接。然而，這些二極管為了簡(jiǎn)單的原因在圖中省略了。設(shè)置I配置成與處于高電壓電勢(shì)的DC導(dǎo)體5串聯(lián)連接。示出裝置如何具有部件6用于檢測(cè)DC導(dǎo)體中的故障電流的出現(xiàn)并且發(fā)送關(guān)于其的信息給控制單元7，其配置成通過控制半導(dǎo)體器件3而控制所述故障電流的中斷。在故障期間關(guān)斷個(gè)體段2的IGBT 3將對(duì)應(yīng)的放電器4插入線路。盡管與故障電流無關(guān)，該段兩端的電壓由所述段的該放電器或放電器組(多個(gè)放電器)的保護(hù)水平給出。假設(shè)在圖I中示出的完整設(shè)置的保護(hù)電壓水平對(duì)應(yīng)于對(duì)DC導(dǎo)體規(guī)定的DC電壓的I. 60倍，超過五個(gè)放電器(放電器組)的插入將減小故障電流。五個(gè)放電器組的插入將在中斷時(shí)刻將故障電流限制于當(dāng)前水平。盡管這樣的固態(tài)DC斷路器(即基于半導(dǎo)體開關(guān))幾乎立刻響應(yīng)于控制和保護(hù)系統(tǒng)的需求，這樣的斷路器裝置的劣勢(shì)是它具有大量要串聯(lián)連接的半導(dǎo)體器件(例如IGBT等)用于能夠取得對(duì)應(yīng)于放電器組的保護(hù)電壓的電壓，其導(dǎo)致相當(dāng)大的成本以及當(dāng)DC導(dǎo)體的電流流過半導(dǎo)體器件時(shí)導(dǎo)致相當(dāng)大的電力轉(zhuǎn)移損耗?；谌缭诟邏褐绷鲬?yīng)用中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)AC斷路器的機(jī)械DC斷路器的損耗與這相比是非常小的。然而這樣的現(xiàn)有機(jī)械DC斷路器技術(shù)方案的劣勢(shì)是來自保護(hù)系統(tǒng)的控制信號(hào)和中斷動(dòng)作之間的時(shí)間延遲。即使利用改良的標(biāo)準(zhǔn)AC斷路器，將花費(fèi)10-20ms直到機(jī)械接觸斷開，這對(duì)于例如在DC輸電網(wǎng)中的高壓DC導(dǎo)體中的應(yīng)用太慢了。這是為什么具有在圖I中示出的外觀的固態(tài)DC斷路器到目前為止用于實(shí)現(xiàn)高壓DC斷路器裝置的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供在引言中限定的類型的高壓DC斷路器裝置，其相對(duì)于已知的這樣的裝置在至少某方面得到改進(jìn)。該目的根據(jù)本發(fā)明通過提供這樣的裝置獲得，該裝置進(jìn)一步包括與所述電流限制設(shè)置串聯(lián)連接并且包括機(jī)械開關(guān)的機(jī)械DC斷路器，并且所述機(jī)械DC斷路器配置成一旦所述設(shè)置的所述半導(dǎo)體器件關(guān)斷則實(shí)現(xiàn)所述DC導(dǎo)體中故障電流的中斷。這意味在正常條件期間，即沒有故障期間，所述DC導(dǎo)體中的電流將流過電流限制設(shè)置的半導(dǎo)體器件和所述機(jī)械開關(guān)。通過所述機(jī)械DC斷路器配置成實(shí)現(xiàn)故障電流的中斷 的實(shí)際情況，所述電流限制設(shè)置的半導(dǎo)體器件僅完成故障電流的限制而不完成故障電流的中斷，使得所述電流限制設(shè)置的保護(hù)電壓水平可相對(duì)于在圖I中示出的類型的裝置減小。這意味較少數(shù)目的例如IGBT等半導(dǎo)體器件串聯(lián)連接。這則將導(dǎo)致正常傳導(dǎo)條件期間所述裝置中電力轉(zhuǎn)移損耗的顯著減少。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，由所述至少一個(gè)放電器限定的所述設(shè)置的保護(hù)電壓水平是對(duì)DC導(dǎo)體規(guī)定的相對(duì)于地的DC電壓±10%。與根據(jù)圖I的裝置的典型保護(hù)電壓水平比較，這可大約是對(duì)DC導(dǎo)體規(guī)定的DC電壓的150-160%。從而，所述電流限制設(shè)置中串聯(lián)連接的半導(dǎo)體器件的數(shù)目以及這樣的裝置的電力轉(zhuǎn)移損耗由此可減少大約40%。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)段具有多個(gè)所述半導(dǎo)體器件，其串聯(lián)連接并且通過所述控制單元共同可控。在配置成連接到輸運(yùn)非常高的電壓(例如高于IOOkV等)的DC導(dǎo)體的斷路器的情況下，具有相對(duì)大數(shù)目(例如差不多十個(gè)或更多)的串聯(lián)連接半導(dǎo)體器件用于獲得要由所述段獲得的保護(hù)電壓水平是合適的并且有時(shí)甚至是必需的。當(dāng)這些半導(dǎo)體器件是共同可控時(shí)，它們將充當(dāng)一個(gè)單半導(dǎo)體器件，即開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述設(shè)置包括多個(gè)所述段，其由所述控制單元通過控制所述段的所述至少一個(gè)半導(dǎo)體器件而單獨(dú)可控。這使選擇電流限制設(shè)置的電流限制動(dòng)作用于可能適應(yīng)于發(fā)生的故障的特征成為可能。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述機(jī)械DC斷路器包括與所述機(jī)械開關(guān)并聯(lián)連接的至少一個(gè)模塊，所述模塊具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器，并且所述控制單元配置成按下列順序通過控制機(jī)械DC斷路器而控制所述故障電流的中斷導(dǎo)通所述至少一個(gè)模塊的半導(dǎo)體器件，斷開所述機(jī)械開關(guān)用于將故障電流換向以流過緊接前面提及的半導(dǎo)體器件以及關(guān)斷這些半導(dǎo)體器件。在這樣的裝置中的電力轉(zhuǎn)移損耗可相對(duì)于根據(jù)圖I的已知裝置而減少，因?yàn)殡娏鲗⒃谡２僮髌陂g僅流過電流限制設(shè)置的半導(dǎo)體器件，但由于與機(jī)械開關(guān)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體器件，將仍然獲得中斷故障電流的相同可能性。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，機(jī)械DC斷路器的所述至少一個(gè)模塊的放電器的保護(hù)電壓水平是對(duì)所述DC導(dǎo)體規(guī)定的相對(duì)于地的DC電壓的30-80%。從而，這意味在DC導(dǎo)體屬于的系統(tǒng)的正常操作期間，裝置的半導(dǎo)體器件中的所述電力轉(zhuǎn)移損耗的對(duì)應(yīng)可能減少。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述機(jī)械DC斷路器的所述至少一個(gè)模塊具有多個(gè)串聯(lián)連接并且通過所述控制單元共同可控的半導(dǎo)體器件。該特征以及所述機(jī)械DC斷路器包括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的所述模塊的特征的動(dòng)因從上文的論述顯現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述機(jī)械DC斷路器具有與所述機(jī)械開關(guān)并聯(lián)連接的電感和電容的串聯(lián)連接，并且控制單元配置成通過斷開所述機(jī)械開關(guān)控制所述故障電流的中斷。這樣的經(jīng)典DC斷路器作為與高壓DC斷路器裝置中的電流限制設(shè)置串聯(lián)連接的所述機(jī)械DC斷路器的使用結(jié)果不僅具有正常操作期間相對(duì)于已知這樣的裝置的電力轉(zhuǎn)移損耗的減少，而且半導(dǎo)體器件的總數(shù)相對(duì)于這樣的已知裝置也減少了，其可對(duì)裝置的成本具有明顯的積極影響并且也簡(jiǎn)化了其控制方案。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述電流限制設(shè)置的所述至少一個(gè)段具有與所述設(shè)置的每個(gè)放電器并聯(lián)連接的電阻器，并且所述機(jī)械DC斷路器的保護(hù)電壓水平是對(duì)所述DC導(dǎo)體規(guī)定的DC電壓的100%-200%。然后用于耗散電力的這樣的電阻器的設(shè)置則可導(dǎo)致當(dāng)故 障發(fā)生時(shí)裝置的能量吸收能力的成本效率增加。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述半導(dǎo)體器件/多個(gè)器件是IGBT/多個(gè)IGBT、GT0/多個(gè)GTO或IGCT/多個(gè)IGCT。這樣的絕緣柵雙極晶體管、門極關(guān)斷晶閘管和集成門極換流晶閘管是該類型裝置的合適的關(guān)斷型半導(dǎo)體器件。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，裝置配置成中斷在規(guī)定在相對(duì)于地> IOkV,IOkV-1OOOkV、IOOkV-1OOOkV或300kV_1000kV的電壓水平上的高壓DC導(dǎo)體中出現(xiàn)的故障電流。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，裝置配置成連接到作為這樣的裝置的一個(gè)適合的應(yīng)用和位置的AC/DC轉(zhuǎn)換器站中的所述高壓DC導(dǎo)體，并且它然后可根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例配置成設(shè)置在DC輸電網(wǎng)中用于保護(hù)連接到其的設(shè)備。本發(fā)明還涉及用于通過高壓直流傳輸電力的設(shè)施，其特征在于，它提供有根據(jù)本發(fā)明的DC斷路器裝置。這樣的設(shè)施可獲益于這樣的裝置的上文提到的積極特征。本發(fā)明還涉及用于控制根據(jù)本發(fā)明的高壓DC斷路器裝置的方法，以便根據(jù)附上的獨(dú)立方法權(quán)利要求以及在從屬方法權(quán)利要求中限定的其實(shí)施例中斷在所述高壓DC導(dǎo)體中檢測(cè)到的故障電流。同樣這樣的方法的優(yōu)勢(shì)從上文根據(jù)本發(fā)明的裝置與已知的這樣的裝置的比較的論述清楚地顯現(xiàn)。本發(fā)明的另外的優(yōu)勢(shì)以及有利特征將從下列描述顯現(xiàn)。


參照附圖，下文接著是引用為示例的本發(fā)明的實(shí)施例的具體描述。在圖中
圖I是圖示連接成中斷在高壓DC導(dǎo)體中出現(xiàn)的故障電流的已知高壓DC斷路器裝置的簡(jiǎn)單示意圖，
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的裝置的對(duì)應(yīng)于圖I的視圖，
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的裝置的對(duì)應(yīng)于圖I的視圖，
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的裝置的對(duì)應(yīng)于圖I的視圖，以及 圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的第四可能實(shí)施例的非常簡(jiǎn)化的裝置的視圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高壓DC斷路器裝置10在圖2中示意圖示。該裝置包括具有五個(gè)段12的電流限制設(shè)置11，該段12具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件13(這里是IGBT)和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器14。該五個(gè)段12串聯(lián)連接并且配置成與高壓DC導(dǎo)體15串聯(lián)連接，該裝置對(duì)于該高壓DC導(dǎo)體15配置成當(dāng)在其中出現(xiàn)故障電流時(shí)中斷該故障電流。每個(gè)IGBT符號(hào)13可代表多個(gè)串聯(lián)連接并且共同受控來起一個(gè)單半導(dǎo)體開關(guān)的作用的IGBT。裝置還具有配置成檢測(cè)DC導(dǎo)體15中的故障電流的出現(xiàn)的部件16，并且這樣的故障電流出現(xiàn)由箭頭F指示。裝置還包括配置成當(dāng)檢測(cè)到所述故障電流出現(xiàn)時(shí)控制所述故障電流的中斷的單 元17，其中該控制包括關(guān)斷電流限制設(shè)置的全部半導(dǎo)體器件。根據(jù)本發(fā)明的斷路器裝置還包括與電流限制設(shè)置11串聯(lián)連接并且具有機(jī)械開關(guān)19的機(jī)械DC斷路器18，機(jī)械開關(guān)19的操作也由所述控制單元17控制。該機(jī)械DC斷路器具有與所述機(jī)械開關(guān)19并聯(lián)連接的三個(gè)模塊20，該模塊20具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件21 (這里是IGBT)和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器22。機(jī)械DC斷路器的這些模塊20配置成一旦電流限制設(shè)置11的半導(dǎo)體器件13關(guān)斷則實(shí)現(xiàn)DC導(dǎo)體中故障電流的中斷。現(xiàn)將解釋在圖2中示出的高壓DC斷路器裝置的操作。在正常操作中，DC導(dǎo)體15中的電流將流過電流限制設(shè)置11那時(shí)導(dǎo)通的半導(dǎo)體器件13，并且通過機(jī)械DC斷路器那時(shí)閉合的機(jī)械開關(guān)19。這將導(dǎo)致比在圖I中示出的對(duì)應(yīng)裝置(其中電流將流過更大數(shù)目的半導(dǎo)體器件)中更低的電力轉(zhuǎn)移損耗。當(dāng)故障電流出現(xiàn)F并且由所述部件16檢測(cè)到時(shí)，控制單元17將首先控制段12中的至少一些段的半導(dǎo)體器件13被關(guān)斷，其意味將施加這些段的保護(hù)電壓用于抵消可能損傷連接到DC導(dǎo)體15的設(shè)備的故障電流。電流限制設(shè)置的保護(hù)電壓水平優(yōu)選地是對(duì)DC導(dǎo)體規(guī)定的相對(duì)于地的DC電壓土 10%，并且如果我們假設(shè)該保護(hù)電壓水平與DC導(dǎo)體相對(duì)于地的電壓相同，所有段12的半導(dǎo)體器件的關(guān)斷可在幾μ s中將故障電流限制到可接受水平。控制單元然后將控制機(jī)械開關(guān)19斷開同時(shí)確保機(jī)械DC斷路器的模塊20的半導(dǎo)體器件21導(dǎo)通。機(jī)械開關(guān)19的斷開將在故障的檢測(cè)時(shí)刻后花費(fèi)幾ms并且將導(dǎo)致流過其的電流換向而流過與其并聯(lián)連接的半導(dǎo)體器件21。由模塊20的放電器22限定的模塊20的保護(hù)電壓水平將是對(duì)DC導(dǎo)體規(guī)定的相對(duì)于地的DC電壓的30-80%，優(yōu)選地大約50%，其意味控制單元17然后可通過控制要關(guān)斷的半導(dǎo)體器件21來獲得通過裝置的電流的中斷。然而，由于電流限制設(shè)置，它可在斷開機(jī)械開關(guān)19后等待進(jìn)行該動(dòng)作如此之長(zhǎng)以至于萬一由所述部件16做出的檢測(cè)不是采用對(duì)地短路的形式的真實(shí)故障的結(jié)果則可避免中斷。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的高壓DC斷路器裝置在圖3中示意圖示，并且與圖2中示出的那個(gè)區(qū)別于在于機(jī)械DC斷路器18’的設(shè)計(jì)。該DC斷路器具有LC電路23 (其具有與機(jī)械開關(guān)19’并聯(lián)連接的電感24和可能預(yù)充電的電容25)以及與該LC電路并聯(lián)連接的放電器27?？刂茊卧?7在這里配置成通過如對(duì)于在圖2中示出的實(shí)施例在關(guān)斷電流限制設(shè)置的半導(dǎo)體器件13后斷開所述機(jī)械開關(guān)19’而控制所述故障電流的中斷。在根據(jù)圖3的裝置中需要的半導(dǎo)體器件相對(duì)于根據(jù)圖2的裝置的較低數(shù)目可導(dǎo)致成本的減少和裝置的控制的簡(jiǎn)化。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的高壓DC斷路器裝置在圖4中示意圖示，并且與根據(jù)圖2的那個(gè)僅區(qū)別在于電流限制設(shè)置11’’的每段12’’具有與每個(gè)放電器并聯(lián)連接的電阻器26的實(shí)際情況，使得由高故障電流引起的電力損耗可通過這些電阻器耗散，使得從而獲得裝置的能量吸收能力的成本效率增加。在該情況下，電流中斷部分(即，機(jī)械DC斷路器18’ ’)的保護(hù)電壓水平必須超過導(dǎo)體15相對(duì)于地的DC電壓水平，并且典型的這樣的保護(hù)電壓水平是后者的150%。最后，圖5示意圖示根據(jù)本發(fā)明的高壓DC斷路器裝置的最簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，其具有電流限制設(shè)置11’ ’ ’和機(jī)械DC斷路器18’ ’ ’，該電流限制設(shè)置11’ ’ ’僅帶有一個(gè)所述段12’ ’ ’，該機(jī)械DC斷路器18’’’與該電流限制設(shè)置11’’’串聯(lián)連接并且具有機(jī)械開關(guān)19’’’和與其并聯(lián)的在這里是所述段的電流中斷部分20’ ’ ’。然而，應(yīng)指出，該機(jī)械DC斷路器可具有任何可想到的類型，例如根據(jù)在圖3中示出的實(shí)施例的經(jīng)典DC斷路器或根據(jù)任何其他機(jī)械
DC斷路器概念的斷路器等。根據(jù)本發(fā)明的高壓DC斷路器裝置優(yōu)選地設(shè)置在AC/DC轉(zhuǎn)換器站中的轉(zhuǎn)換器的靠近該轉(zhuǎn)換器的DC側(cè)上或設(shè)置在DC開關(guān)站中。該轉(zhuǎn)換器站可以是用于通過高壓直流傳輸電力的設(shè)施的一部分，該設(shè)施進(jìn)而可包括由互連的例如長(zhǎng)距離高壓電纜等高壓DC導(dǎo)體形成的DC輸電網(wǎng)。本發(fā)明當(dāng)然不以任何方式限制于上文描述的實(shí)施例，但對(duì)其的修改的許多可能性對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將是明顯的而不偏離如在附上的權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍。在圖2、4和5中示出的實(shí)施例中，例如IGBT等關(guān)斷型半導(dǎo)體器件可與機(jī)械開關(guān)串聯(lián)并且與半導(dǎo)體器件(其與所述開關(guān)并聯(lián)連接)并聯(lián)連接，用于簡(jiǎn)化故障電流從機(jī)械開關(guān)路徑換向進(jìn)入緊接前面提及的這些半導(dǎo)體器件的路徑。
權(quán)利要求
1.一種高壓DC斷路器裝置，其配置成中斷高壓DC導(dǎo)體(15)中出現(xiàn)的故障電流，所述裝置包括 具有至少一個(gè)段(12、12’’、12’’’)的電流限制設(shè)置(11、11’’’)，所述段具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件(13)和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器(14)，所述至少一個(gè)段與所述DC導(dǎo)體串聯(lián)連接， 部件(16)，配置成檢測(cè)所述DC導(dǎo)體中的故障電流的出現(xiàn)，以及 單元(17)，配置成當(dāng)檢測(cè)到所述故障電流出現(xiàn)時(shí)控制所述故障電流的中斷，所述控制包括關(guān)斷所述設(shè)置的全部半導(dǎo)體器件， 其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括與所述電流限制設(shè)置串聯(lián)連接并且包括機(jī)械開關(guān)(19、19’ ’ ’)的機(jī)械DC斷路器(18、18’、18’ ’ ’)，并且所述機(jī)械DC斷路器配置成一旦所述設(shè)置的所述半導(dǎo)體器件(13)關(guān)斷則實(shí)現(xiàn)所述DC導(dǎo)體中故障電流的中斷。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，由所述至少一個(gè)放電器(14)限定的所述設(shè)置(11、11’’’)的保護(hù)電壓水平是對(duì)所述DC導(dǎo)體規(guī)定的相對(duì)于地的DC電壓±10%。
3.如權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，每個(gè)所述至少一個(gè)段(12、12’’、12’ ’ ’)具有多個(gè)所述半導(dǎo)體器件(13)，其串聯(lián)連接并且通過所述控制單元(17)共同可控。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述設(shè)置(11)包括多個(gè)所述段(12、12’’)，其由所述控制單元(17)通過控制所述段的所述至少一個(gè)半導(dǎo)體器件而分別可控。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械DC斷路器(18、18’’ ’ )包括與所述機(jī)械開關(guān)(19、19’ ’ ’)并聯(lián)連接的至少一個(gè)模塊，所述模塊具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件(21)和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器(22)，并且所述控制單元(17)配置成按下列順序通過控制所述機(jī)械DC斷路器而控制所述故障電流的中斷導(dǎo)通所述至少一個(gè)模塊的半導(dǎo)體器件(21)，斷開所述機(jī)械開關(guān)用于將所述故障電流換向以流過緊接前面提及的該半導(dǎo)體器件，以及關(guān)斷這些半導(dǎo)體器件。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，機(jī)械DC斷路器(18、18’’ ’)的所述至少一個(gè)模塊的放電器(22)的保護(hù)電壓水平是對(duì)所述DC導(dǎo)體規(guī)定的相對(duì)于地的DC電壓的30-80%。
7.如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械DC斷路器(18、18’’ ’)的所述至少一個(gè)模塊具有多個(gè)串聯(lián)連接并且通過所述控制單元(17)共同可控的半導(dǎo)體器件(21)。
8.如權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械DC斷路器(18)包括多個(gè)所述模塊(20)。
9.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述機(jī)械DC斷路器(18’)具有與所述機(jī)械開關(guān)(19’)并聯(lián)連接的電感(24)和電容(25)的串聯(lián)連接，并且所述控制單元(17)配置成通過斷開所述機(jī)械開關(guān)而控制所述故障電流的中斷。
10.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述電流限制設(shè)置(11’’)的所述至少一個(gè)段具有與所述設(shè)置的每個(gè)放電器并聯(lián)連接的電阻器(26)，并且所述機(jī)械DC斷路器(18’’)的保護(hù)電壓水平是對(duì)所述DC導(dǎo)體規(guī)定的DC電壓的100%-200%。
11.如權(quán)利要求ι- ο中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件/多個(gè)器件(13,21)是 IGBT/ 多個(gè) IGBT, GTO/ 多個(gè) GTO 或 IGCT/ 多個(gè) IGCT。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，其配置成中斷在規(guī)定在相對(duì)于地彡IOkV, 10kV-1000kV、100kV-1000kV或300kV_1000kV的電壓水平上的高壓DC導(dǎo)體中出現(xiàn)的故障電流。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，其配置成連接到AC/DC轉(zhuǎn)換器站中的所述高壓DC導(dǎo)體。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，其配置成設(shè)置在DC輸電網(wǎng)中用于保護(hù)連接到其的設(shè)備。
15.一種用于通過高壓直流傳輸電力的設(shè)施，其特征在于，其提供有根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的DC斷路器裝置(10)。
16.一種用于控制根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的高壓DC斷路器裝置的方法，用于中斷在所述高壓DC導(dǎo)體中檢測(cè)到的故障電流，其特征在于，其包括步驟 &)關(guān)斷所述電流限制設(shè)置(11、11’’、11’’’)的半導(dǎo)體器件(13)，以及 b)控制所述機(jī)械DC斷路器(18、18’、18’’、18’ ’ ’)來中斷所述故障電流。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，其應(yīng)用在裝置上，其中所述機(jī)械DC斷路器(18、18’ ’ ’)包括與所述機(jī)械開關(guān)(19、19’ ’)并聯(lián)連接的至少一個(gè)模塊，所述模塊具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件(21)和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器(22)， 并且步驟b)包括下列子步驟 c)導(dǎo)通所述機(jī)械DC斷路器的所述至少一個(gè)模塊(20、20’’、20’ ’ ’ )的半導(dǎo)體器件(21)， d)斷開所述機(jī)械開關(guān)(18、18’’、18’ ’ ’)用于將流過所述機(jī)械開關(guān)的電流換向以流過緊接前面提及的所述半導(dǎo)體器件，以及 e)關(guān)斷所述機(jī)械DC斷路器(18、18’’、18’ ’ ’)的所述模塊的所述半導(dǎo)體器件(21)用于中斷所述故障電流。
全文摘要
配置成中斷高壓DC導(dǎo)體(15)中出現(xiàn)的故障電流的高壓DC斷路器裝置包括具有至少一個(gè)段(12)的電流限制設(shè)置(11)和與該電流限制設(shè)置串聯(lián)連接并且包括機(jī)械開關(guān)(19)的機(jī)械DC斷路器(18)，該段具有至少一個(gè)關(guān)斷型半導(dǎo)體器件(13)和至少一個(gè)與其并聯(lián)連接的放電器(14)。該機(jī)械DC斷路器配置成一旦所述設(shè)置的所述半導(dǎo)體器件關(guān)斷則實(shí)現(xiàn)所述DC導(dǎo)體(15)中故障電流的中斷。
文檔編號(hào)H01H33/59GK102870181SQ201080066687
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者J.赫夫納, G.阿斯普倫 申請(qǐng)人:Abb 技術(shù)有限公司