配置成中斷高壓DC導體（15）中出現的故障電流的高壓DC斷路器裝置包括具有至少一個段（12）的電流限制設置（11）和與該電流限制設置串聯連接并且包括機械開關（19）的機械DC斷路器（18），該段具有至少一個關斷型半導體器件（13）和至少一個與其并聯連接的放電器（14）。該機械DC斷路器配置成一旦所述設置的所述半導體器件關斷則實現所述DC導體（15）中故障電流的中斷。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及高壓DC斷路器裝置，其配置成中斷在高壓DC導體中出現的故障電流，所述裝置包括 電流限制設置，具有至少一個段，該段具有至少一個關斷型半導體器件和至少一個與其并聯連接的放電器，所述至少一個段配置成與所述DC導體串聯連接， 配置成檢測所述DC導體中的故障電流的出現的部件，以及 配置成當檢測到所述故障電流出現時控制所述故障電流的中斷的單元，所述控制包括關斷所述設置的全部半導體器件。
技術介紹
高壓意思是彡IOkV的電壓并且常常是相對于地幾百kV的電壓。這樣的高壓DC斷路器裝置可設置在高DC電壓輸運系統中用于獲得所述DC導體中出現的故障電流的中斷，該故障電流一般是對地短路的結果。于是當這樣的故障電流出現時能夠在非常短的時間(例如大約幾百μ s等)限制該故障電流以便防止對連接到系統的設備的嚴重影響是很重要的，這是使用關斷型半導體器件(其可在幾μ s內斷開)作為這樣的斷路器裝置的電流限制設置中的開關的原因。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，其中電流限制設置I具有串聯連接的八段2，并且每段具有至少一個關斷型半導體器件3 (這里是IGBT (絕緣柵雙極晶體管))和與其并聯連接的至少一個放電器4。每個IGBT符號實際上可代表大量(例如10個)串聯連接的IGBT，并且這同樣可適用于放電器4。采用至少一個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半導體器件反并聯連接。然而，這些二極管為了簡單的原因在圖中省略了。設置I配置成與處于高電壓電勢的DC導體5串聯連接。示出裝置如何具有部件6用于檢測DC導體中的故障電流的出現并且發送關于其的信息給控制單元7，其配置成通過控制半導體器件3而控制所述故障電流的中斷。在故障期間關斷個體段2的IGBT 3將對應的放電器4插入線路。盡管與故障電流無關，該段兩端的電壓由所述段的該放電器或放電器組(多個放電器)的保護水平給出。假設在圖I中示出的完整設置的保護電壓水平對應于對DC導體規定的DC電壓的I. 60倍，超過五個放電器(放電器組)的插入將減小故障電流。五個放電器組的插入將在中斷時刻將故障電流限制于當前水平。盡管這樣的固態DC斷路器(即基于半導體開關)幾乎立刻響應于控制和保護系統的需求，這樣的斷路器裝置的劣勢是它具有大量要串聯連接的半導體器件(例如IGBT等)用于能夠取得對應于放電器組的保護電壓的電壓，其導致相當大的成本以及當DC導體的電流流過半導體器件時導致相當大的電力轉移損耗。基于如在高壓直流應用中發現的標準AC斷路器的機械DC斷路器的損耗與這相比是非常小的。然而這樣的現有機械DC斷路器技術方案的劣勢是來自保護系統的控制信號和中斷動作之間的時間延遲。即使利用改良的標準AC斷路器，將花費10-20ms直到機械接觸斷開，這對于例如在DC輸電網中的高壓DC導體中的應用太慢了。這是為什么具有在圖I中示出的外觀的固態DC斷路器到目前為止用于實現高壓DC斷路器裝置的原因。
技術實現思路
本專利技術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，其相對于已知的這樣的裝置在至少某方面得到改進。該目的根據本專利技術通過提供這樣的裝置獲得，該裝置進一步包括與所述電流限制設置串聯連接并且包括機械開關的機械DC斷路器，并且所述機械DC斷路器配置成一旦所述設置的所述半導體器件關斷則實現所述DC導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導體中的電流將流過電流限制設置的半導體器件和所述機械開關。通過所述機械DC斷路器配置成實現故障電流的中斷 的實際情況，所述電流限制設置的半導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置的保護電壓水平可相對于在圖I中示出的類型的裝置減小。這意味較少數目的例如IGBT等半導體器件串聯連接。這則將導致正常傳導條件期間所述裝置中電力轉移損耗的顯著減少。根據本專利技術的實施例，由所述至少一個放電器限定的所述設置的保護電壓水平是對DC導體規定的相對于地的DC電壓±10%。與根據圖I的裝置的典型保護電壓水平比較，這可大約是對DC導體規定的DC電壓的150-160%。從而，所述電流限制設置中串聯連接的半導體器件的數目以及這樣的裝置的電力轉移損耗由此可減少大約40%。根據本專利技術的另一個實施例，所述至少一個段具有多個所述半導體器件，其串聯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非常高的電壓(例如高于IOOkV等)的DC導體的斷路器的情況下，具有相對大數目(例如差不多十個或更多)的串聯連接半導體器件用于獲得要由所述段獲得的保護電壓水平是合適的并且有時甚至是必需的。當這些半導體器件是共同可控時，它們將充當一個單半導體器件，即開關。根據本專利技術的另一個實施例，所述設置包括多個所述段，其由所述控制單元通過控制所述段的所述至少一個半導體器件而單獨可控。這使選擇電流限制設置的電流限制動作用于可能適應于發生的故障的特征成為可能。根據本專利技術的另一個實施例，所述機械DC斷路器包括與所述機械開關并聯連接的至少一個模塊，所述模塊具有至少一個關斷型半導體器件和至少一個與其并聯連接的放電器，并且所述控制單元配置成按下列順序通過控制機械DC斷路器而控制所述故障電流的中斷導通所述至少一個模塊的半導體器件，斷開所述機械開關用于將故障電流換向以流過緊接前面提及的半導體器件以及關斷這些半導體器件。在這樣的裝置中的電力轉移損耗可相對于根據圖I的已知裝置而減少，因為電流將在正常操作期間僅流過電流限制設置的半導體器件，但由于與機械開關并聯連接的半導體器件，將仍然獲得中斷故障電流的相同可能性。根據本專利技術的另一個實施例，機械DC斷路器的所述至少一個模塊的放電器的保護電壓水平是對所述DC導體規定的相對于地的DC電壓的30-80%。從而，這意味在DC導體屬于的系統的正常操作期間，裝置的半導體器件中的所述電力轉移損耗的對應可能減少。根據本專利技術的另一個實施例，所述機械DC斷路器的所述至少一個模塊具有多個串聯連接并且通過所述控制單元共同可控的半導體器件。該特征以及所述機械DC斷路器包括多個根據本專利技術的另一個實施例的所述模塊的特征的動因從上文的論述顯現。根據本專利技術的另一個實施例，所述機械DC斷路器具有與所述機械開關并聯連接的電感和電容的串聯連接，并且控制單元配置成通過斷開所述機械開關控制所述故障電流的中斷。這樣的經典DC斷路器作為與高壓DC斷路器裝置中的電流限制設置串聯連接的所述機械DC斷路器的使用結果不僅具有正常操作期間相對于已知這樣的裝置的電力轉移損耗的減少，而且半導體器件的總數相對于這樣的已知裝置也減少了，其可對裝置的成本具有明顯的積極影響并且也簡化了其控制方案。根據本專利技術的另一個實施例，所述電流限制設置的所述至少一個段具有與所述設置的每個放電器并聯連接的電阻器，并且所述機械DC斷路器的保護電壓水平是對所述DC導體規定的DC電壓的100%-200%。然后用于耗散電力的這樣的電阻器的設置則可導致當故 障發生時裝置的能量吸收能力的成本效率增加。根據本專利技術的另一個實施例，所述半導體器件/多個器件是IGBT/多個IGBT、GT0/多個GTO或IGCT/多個IGCT。這樣的絕緣柵雙極晶體管、門極關斷晶閘管和集成門極換流晶閘本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
【專利技術屬性】
技術研發人員：J赫夫納，G阿斯普倫，
申請(專利權)人：ABB技術有限公司，
類型：
國別省市：
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