[发明专利]断路布置

说明书

技术领域

本发明通常涉及例如用于电力输送的电力系统。具体而言，本发明涉及用于例如电力系统中的断路布置。

背景技术

电力系统，例如配电或输电系统通常包括用于保护、监测和控制电力系统中所包含的其它组件的操作和/或功能的保护系统。这些保护系统例如能够检测输电线、变压器和/或电力系统的其它部分或组件中的短路、过电流和过电压。保护系统可包括保护设备，例如断路器，所述断路器用于通过打开或使断路器跳闸，隔离例如输电和配电线路上发生的任何可能的故障。对检测到故障的组件进行例如修理和/或维护清除故障后，通过闭合断路器可恢复电力流。作为替代或作为附加，所述保护系统可被设置为在电力流的特定路径上检测到故障时，隔离检测到故障的所述路径并选择替代的电力流路径。

断路器可响应于检测到故障状态或故障电流而动作。在检测到故障状况或故障电流时，机构可操作所述断路器来中断流经其上的电流流动。一旦检测到故障，断路器内的触点可分离以中断流经其上的电流。可采用弹簧装置、气动装置或利用机械储能的一些其它手段将所述触点分离。因此，在断路器中例如可采用机械电流断续器。作为替代或作为附加，在断路器中也可采用基于半导体器件的固态断路器。当中断流经电路的电流时，通常会产生电弧。这种电弧可称之为故障电流电弧。为切断电路中的电流，可能要求或需要熄灭这种电弧。一旦故障状况已经被减轻或消除，触点可以闭合，从而恢复流经所述断路器的电流。

随着对电力供应或传输以及互联输配电系统的需求的日益增加，高压直流(HVDC)电力传输越来越重要。HVDC电网或DC电网可包括多个通过例如地下电缆和/或架空线等传输线互连的交流(AC)/DC转换器端子。在电网中，一个端子可连接到多个端子，从而形成不同类型的拓扑结构。DC断路器可用于隔离例如HVDC和DC电网中的故障元件，例如传输线。与AC断路器不同，DC断路器中没有可熄灭故障电流电弧的自然电流零点。相反，使用DC断路器时，可能期望或甚至需要生成一个或多个电流零点。

生成电流零点以便熄灭DC断路器中电流断续器上的故障电流电弧的一个示例性方法是采用与电流断续器并联的所谓的谐振电路。作为替代，谐振电路可被称为振荡电路或注入电路。所述谐振电路可被操作以启动振荡，其中在所述谐振电路中生成的高频电流、或共振电流或注入电流与故障电流叠加并产生一个或多个电流零点，在所述零点处可熄灭故障电流电弧。谐振电路例如包括串联的电感器、电容器和可能的开关元件。在正常操作期间，即没有检测到故障或没有感测到故障电流时，所述电流断续器闭合，谐振电路中的开关元件打开。当接收到例如由外部控制单元或包含DC断路器的HVDC输电系统中的保护单元发出的跳闸信号时，通过分离其中的触点可打开所述电流断续器以中断流经DC断路器的直流电。一旦中断或断开所述直流电，电流断续器的触点之间通过电弧引入电流。因此，在电流断续器的触点之间产生了故障电流电弧。通常需要或甚至要求熄灭所述故障电流电弧来断开流经所述DC断路器的电流。断路器打开一小段时间之后，通常经过约一个或数个毫秒，这取决于例如触头多久分离，谐振电路中的开关元件闭合。为了在电流断续器打开(并且开关元件闭合)后启动振荡，需要对谐振电路中的电容器总是充电。以某个极性充电后的电容器，通过其一端或电容器板经由谐振电路中的电感器放电。电容器放电时，电感器将产生磁场。然后，一旦电容器已放电，所述电感器将对电容器充电。一旦电感器的磁场衰弱，电容器已重新充电(但是以相反的极性)，则其可通过电感器再次放电。这样产生的谐振电流可用于叠加所述故障电流并生成一个或多个电流零点，此时可消灭所述故障电流电弧。可替代地或除了利用电压对电容器充电启动振荡，可通过电流或磁脉冲装置在电感器中生成磁场。因此，通过在电感器中生成磁场，可激活所述谐振电路启动振荡生成谐振电流。

然而，本领域仍然需要改进直流断路布置，以相对于已知的DC断路布置能够具有改进的操作性能。

EP0108279A1公开了一种具有由线路电压充电的反向电流插入系统的高压直流断路器装置，其包括换向开关，与所述换向开关并联连接的电容器、电感器和开关的串联电路、以及被连接用于由线路电压为所述电容器充电的电阻器(R)。

DE2038624A1公开了一种用于断开高压直流和交流电的方法和装置。由电容器、电感器、开关以及电阻器构成的串联电路与换向开关并联。

发明内容