用于高壓直流傳輸路徑的開(kāi)關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明說(shuō)明了一種用于高壓直流傳輸路徑的開(kāi)關(guān)，其具有用于切斷傳輸路徑的真空功率開(kāi)關(guān)（3）和用于切斷傳輸路徑的氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)（5），其中，所述氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)（5）和所述真空功率開(kāi)關(guān)（3）串聯(lián)安置。此外設(shè)有裝置（4）用于建立傳輸路徑中電流的反向電流以降低經(jīng)過(guò)真空功率開(kāi)關(guān)（3）的電流。開(kāi)關(guān)元件由控制裝置控制，使得在處于電流的過(guò)零或接近其處進(jìn)行關(guān)斷。
【專利說(shuō)明】用于高壓直流傳輸路徑的開(kāi)關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高壓直流傳輸?shù)膫鬏斅窂降拈_(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于高壓直流傳輸(HVDC或HGti)，尤其是建造HVDC-多終端和HVDC-網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要功率開(kāi)關(guān)。該功率開(kāi)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(lái)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_(kāi)關(guān)必須額外確保電流隔離。截至目前的HGij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(lái)執(zhí)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，給出一種用于高壓直流傳輸?shù)膫鬏斅窂降拈_(kāi)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。
[0004]該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)帶有權(quán)利要求1的特征的開(kāi)關(guān)解決。從屬權(quán)利要求涉及開(kāi)關(guān)的有利構(gòu)型。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的用于高壓直流傳輸?shù)膫鬏斅窂降拈_(kāi)關(guān)具有由第一和第二開(kāi)關(guān)裝置組成的串聯(lián)電路，其中，第一開(kāi)關(guān)裝置構(gòu)造用于電流中斷而第二開(kāi)關(guān)裝置構(gòu)造用于電壓絕緣。最終，開(kāi)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(guò)開(kāi)關(guān)裝置的電流。在此第一開(kāi)關(guān)裝置具有真空功率開(kāi)關(guān)。第二開(kāi)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(kāi)關(guān)。
[0006]對(duì)于本發(fā)明公知的是，有利地可以如此達(dá)到開(kāi)關(guān)過(guò)程的改進(jìn)，即建立反向電流，其將流經(jīng)真空功率開(kāi)關(guān)的電流降低。尤其在此產(chǎn)生電流的過(guò)零。這些都是可行的，因?yàn)樵贖Gii設(shè)備的情況下極性從開(kāi)始就是已知的，而且其不像交流電那樣持續(xù)改變。
[0007]用于建立反向電流的裝置優(yōu)選具有高壓電容器和開(kāi)關(guān)。合乎目的的是這些元件和真空功率開(kāi)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(guò)開(kāi)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(kāi)關(guān)?？梢允褂冒雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)例如晶閘管或者也可以使用第二氣體絕緣功率開(kāi)關(guān)來(lái)作為開(kāi)關(guān)。
[0008]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(kāi)關(guān)裝置并且該用于建立反向電流的裝置與第一開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)連接?？梢允褂冒雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)例如晶閘管或者其它氣體絕緣功率開(kāi)關(guān)來(lái)作為第三開(kāi)關(guān)裝置。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)有利構(gòu)造和改進(jìn)方案中，開(kāi)關(guān)具有限制第一開(kāi)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)。
[0010]該開(kāi)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(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)。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(kāi)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(guò)零時(shí)將該電流關(guān)斷。
[0011 ] 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(guò)真空功率開(kāi)關(guān)的關(guān)斷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]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:
[0013]圖1示出用于高壓直流傳輸路徑的開(kāi)關(guān)的示意性結(jié)構(gòu)，
[0014]圖2示出電流變化限制器的結(jié)構(gòu)，和
[0015]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】
[0016]圖1示意性示出開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。所述開(kāi)關(guān)安置在高壓直流傳輸路徑I中并且可通過(guò)端子2和其它線路相連。所述開(kāi)關(guān)包括真空功率開(kāi)關(guān)3。所述真空功率開(kāi)關(guān)3以公知方式實(shí)現(xiàn)。
[0017]該開(kāi)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(kāi)關(guān)，例如IGBT。
[0018]該開(kāi)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)。
[0019]此外該開(kāi)關(guān)包括氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)5，例如SF6開(kāi)關(guān)。所述氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)
5、真空功率開(kāi)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(kāi)關(guān)3并聯(lián)安置。
[0020]在需要的情況下，控制裝置7與前述元件相連。如此在該實(shí)施例中產(chǎn)生了由控制裝置7到電流變化限制器6的連接，通過(guò)該電流變化限制器，控制裝置7獲得關(guān)于電流變化dl/dt的測(cè)量信號(hào)。其它控制連接存在于控制裝置7和真空功率開(kāi)關(guān)3之間，以及在控制裝置7和用于產(chǎn)生反向電流的裝置4之間。最后在控制裝置7和氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)5之間存在有連接。
[0021]控制裝置7在工作中監(jiān)控電流時(shí)間變化的測(cè)量值。在短路的情況下流過(guò)的電流將強(qiáng)烈上升。電流變化限制器6首先阻止該強(qiáng)烈上升。所述控制裝置7仍根據(jù)該電流上升識(shí)別出短路的存在。接下來(lái)控制裝置7為開(kāi)關(guān)的其它元件產(chǎn)生開(kāi)關(guān)命令。該控制命令是，斷開(kāi)真空功率開(kāi)關(guān)3、氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)5，并且接通用于建立反向電流的裝置4中的晶閘管22。在此控制裝置7確定該命令的時(shí)間順序。合乎目的地迅速產(chǎn)生反向電流。在此反向電流的產(chǎn)生如此控制，使得理想情況下經(jīng)過(guò)電流過(guò)零。在電流過(guò)零處或者接近電流過(guò)零的情況下真空功率開(kāi)關(guān)3被關(guān)斷。氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)5的附加關(guān)斷負(fù)責(zé)耐高壓性，以及負(fù)責(zé)排除真空功率開(kāi)關(guān)3的再點(diǎn)燃。
【權(quán)利要求】
1.一種用于高壓直流傳輸路徑的開(kāi)關(guān)，具有: -由第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置(3，5)組成的串聯(lián)電路，其中，所述第一開(kāi)關(guān)裝置(3)構(gòu)造用于電流中斷而所述第二開(kāi)關(guān)裝置(5)構(gòu)造用于電壓絕緣， -用于建立反向電流的裝置(4)，以降低經(jīng)過(guò)所述開(kāi)關(guān)裝置(3，5)的電流，所述反向電流是逆著所述傳輸路徑中的電流的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)關(guān)，其中，所述第一開(kāi)關(guān)裝置(3)具有真空功率開(kāi)關(guān)(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的開(kāi)關(guān)，其中，所述第二開(kāi)關(guān)裝置(5)具有氣體絕緣的、油絕緣的或少油的功率開(kāi)關(guān)(5)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)，其中，所述用于建立反向電流的裝置(4)具有高壓電容器(21)以及與其串聯(lián)的第三開(kāi)關(guān)裝置(22)，并且所述用于建立反向電流的裝置(4)與所述第一開(kāi)關(guān)裝置(3)并聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)，其中，所述第三開(kāi)關(guān)裝置(22)是晶閘管(22)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開(kāi)關(guān)，其中，所述第三開(kāi)關(guān)裝置(22)構(gòu)造為氣體絕緣的功率開(kāi)關(guān)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)，帶有用于限制所述第一開(kāi)關(guān)裝置(3)的串聯(lián)電路中的電流上升的裝置(6 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開(kāi)關(guān)，其中，所述用于限制電流上升的裝置(6)具有與由非線性電感器(12)和電容器(13)組成的并聯(lián)電路串聯(lián)的電感器(11)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)，帶有控制裝置(7)，其構(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)，使得所述第一開(kāi)關(guān)裝置(3)斷開(kāi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開(kāi)關(guān)，其中，所述控制裝置(7)構(gòu)造為，將所述用于建立反向電流的裝置(4)在存在短路的情況下控制為建立反向電流，并且將所述第一開(kāi)關(guān)裝置(3)控制為在電流的絕對(duì)值盡可能小的情況下、尤其在電流過(guò)零的情況下關(guān)斷。
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK103430414SQ201280014011
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月22日
【發(fā)明者】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)人:西門子公司