一种限压器(40)，用于控制DC电力传输介质(28)的电压，包括：第一和第二DC端子(42，44)，所述第一DC端子(42)可操作地能够连接至所述DC电力传输介质(28)，所述第二DC端子(44)可操作地能够连接至地；电流传输路径(46)，在所述第一与第二DC端子(42，44)之间延伸且包括第一和第二电流传输路径部(48，50)，所述第一和第二电流传输路径部(48，50)在所述第一与第二DC端子(42，44)之间串联连接，所述第一电流传输路径部(48)包括第一非线性电阻元件(52)，所述第二电流传输路径部(50)包括第二非线性电阻元件(54)；电流旁路臂(56)，与所述第二电流传输路径部(50)并联连接，所述电流旁路臂(56)包括至少一个开关元件(58a)；以及控制单元(60)，被配置为控制可切换的所述电流旁路臂(56)的所述或每个开关元件(58a)的切换，以在所述DC电力传输介质(28)的故障状态期间选择性地将所述电流旁路臂(56)从第一模式切换到第二模式，其中在所述第一模式下的所述电流旁路臂(56)允许在所述第一与第二DC端子(42，44)之间流动的电流通过所述电流旁路臂(56)流动，并因此绕过所述第二电流传输路径部(50)；以及在所述第二模式下的所述电流旁路臂(56)抑制在所述第一与第二DC端子(42，44)之间流动的电流通过所述电流旁路臂(56)流动，并因此允许在所述第一与第二DC端子(42，44)之间流动的所述电流通过所述第二电流传输路径部(50)流动。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种限压器。
技术介绍
在电力传输网络中，交流(AC)电力被转换为经由架空线路和/或海底电缆进行传输的直流(DC)电力。此转换不需要补偿由电力传输介质(即传输线路或电缆)导致的AC电容性负载的影响，并且降低了线路和/或电缆的每公里成本，因此当需要长距离传输电力时，变得具有成本效益。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种限压器，用于限制DC电力传输介质的电压，包括:第一DC端子和第二DC端子，第一DC端子可操作地能够连接至DC电力传输介质，第二 DC端子可操作地能够连接至地；电流传输路径，在第一DC端子与第二 DC端子之间延伸且包括第一电流传输路径部和第二电流传输路径部，第一电流传输路径部和第二电流传输路径部在第一 DC端子与第二DC端子之间串联连接，第一电流传输路径部包括第一非线性电阻元件，第二电流传输路径部包括第二非线性电阻元件；电流旁路臂，与第二电流传输路径部并联连接，该电流旁路臂包括至少一个开关元件；以及控制单元，被配置为控制电流旁路臂的所述开关元件或每个开关元件的切换，以在DC电力传输介质的故障状态期间选择性地将电流旁路臂从第一模式切换到第二模式，其中在第一模式下的电流旁路臂允许在第一DC端子与第二 DC端子之间流动的电流通过电流旁路臂流动，并因此绕过第二电流传输路径部，以及在第二模式下的电流旁路臂抑制在第一 DC端子与第二 DC端子之间流动的电流通过电流旁路臂流动，并因此允许在第一 DC端子与第二 DC端子之间流动的电流通过第二电流传输路径部流动。DC电力传输介质可以是任何介质，该介质能够在两个或更多个电气元件之间传输电力。这种介质可以是，但不限于，水下DC电力传输电缆、架空DC电力传输线路或电缆、以及地下DC电力传输电缆。这种电气元件可以是，但不限于，DC电源、负载、DC电网的DC端子、或DC电网。在DC电力传输介质的正常操作期间，DC电力传输的电压保持在正常工作电压(或正常工作电压范围内)。根据正常工作电压(或电压范围)或者任何长时间过电压条件中的更加艰巨的那一个来协调DC电力传输介质以及与其连接的任何进一步设备的绝缘额定值。在DC电力传输介质与地之间的限压器的连接意味着限压器两端的电压对应于DC电力传输介质的电压，因此，限压器两端的电压在DC电力传输介质的正常操作期间对应于DC电力传输介质的正常工作电压(或电压范围)。第一非线性电阻元件的防护等级被设置，使得当限压器经历对应于DC电力传输介质的正常工作电压(或电压范围)的电压时，第一非线性电阻元件对经由限压器在DC电力传输介质与地之间流动的电流呈现高阻抗。同时，电流旁路臂处于第一模式，使得经由限压器在DC电力传输介质与地之间流动的电流不通过第二非线性电阻元件流动。以这种方式配置限压器减少了流经限压器的电流对DC电力传输介质的正常操作的影响。DC电力传输介质可能经受故障状态，该故障状态导致DC电力传输介质经历高于其正常工作电压(或电压范围)的电压上升。该故障状态可能由于DC电力传输介质(例如施加到DC电力传输介质的闪电或开关脉冲)的故障而出现，或者当DC电力传输介质为连接至功率变换器的一对DC电力传输介质中的一个时，由于另一 DC电力传输介质由于极对地故障被短路接地而出现。由于在DC电力传输介质与地之间的限压器的连接意味着限压器两端的电压对应于DC电力传输介质的电压，因此，当DC电力传输介质经历高于其正常工作电压(或电压范围)的电压上升时，限压器经历相应的电压上升。第一非线性电阻元件的防护等级被设置，使得当限压器经历由DC电力传输介质(其经历高于其正常工作电压(或电压范围)的电压上升)导致的相应的电压上升时，第一非线性电阻元件对经由限压器在DC电力传输介质与地之间流动的电流呈现低阻抗。这使得限压器能够在DC电力传输介质与地之间传导更高的电流等级，以在DC电力传输介质经受故障状态时限制DC电力传输介质的电压，从而减小了 DC对电力传输介质的绝缘的压力。限压器的用于限制由经受故障状态的DC电力传输介质经历的电压等级的能力允许DC电力传输介质通过对于DC电力传输介质以及与其连接的任何进一步设备的绝缘额定值的过度增加的最小需求，或者对于在使用中将DC电力传输介质与相关电力传输网络暂时断开(这将导致通过DC电力传输介质以及与其连接的相关电力传输网络的任何进一步元件的电力传输完全停止)的最小需求来适应高于其正常工作电压(或电压范围)的电压上升。当DC电力传输介质经受故障状态时，长时间通过第一非线性电阻元件的电流的流动可能导致第一非线性电阻元件的热失控。非线性电阻元件的热失控由于以下持续循环而发生:.非线性电阻元件的温度升高导致非线性电阻元件的阻抗降低；.非线性电阻元件的阻抗降低导致流经非线性电阻元件的电流增加；.流经非线性电阻元件的电流增加导致非线性电阻元件的温度升高，此时该循环重演。由于穿过第一非线性电阻元件的能量的量以及第一非线性电阻元件的有限的质量，第一非线性电阻元件的热失控可能导致第一非线性电阻元件被破坏。为了防止第一非线性电阻元件的热失控，电流旁路臂可以被切换到第二模式，这样，经由限压器在DC电力传输介质与地之间流动的电流通过第一电流传输路径部和第二电流传输路径部这两者(并因此通过第一非线性电阻元件和第二非线性电阻元件这两者)流动。将电流旁路臂切换到第二模式增加了限压器的整体防护等级，并因此降低了流经限压器的电流等级。这种流经第一电阻非线性电阻元件的电流等级的降低可用于防止由长时间流经第一非线性电阻元件的电流导致的第一非线性电阻元件的热失控。在由DC电力传输介质的故障状态导致的故障已经被清除之后，电流旁路臂然后可以从第二模式被切换到第一模式，以使限压器的防护等级返回到第一非线性电阻元件的防护等级。因而，限压器中包括第二电流传输路径部和电流旁路臂导致限压器不仅能够在DC电力传输介质经受故障状态时提供DC电力传输介质的电压限制，而且还能够选择性地增加限压器的防护等级，以降低对于给定过电压条件而言流经限压器的电流等级，并因此延长该过电压条件可持续的时间。与此相反，在省略了第二电流传输路径部和电流旁路臂的传统限压器中，第一非线性电阻元件将具有过低的防护等级而不能防止热失控发生，或者需要增加其防护等级以降低热失控的风险。增加第一非线性电阻元件的防护等级将需要相应增加DC电力传输介质以及与其连接的任何进一步设备的绝缘额定值，以使DC电力传输介质能够适应高于其正常工作电压(或电压范围)的电压上升。这不仅增加了 DC电力传输介质以及与其连接的任何进一步设备的成本，而且还降低了在涉及到选择可用于特定电力应用的DC传输电力介质的类型时的设计灵活性。可以改变在限压器中使用的非线性电阻元件的类型。例如，每个非线性电阻元件可以是电涌放电器。优选地，第一电流传输路径部被固定在第一DC端子与第二DC端子之间，使得在第一 DC端子与第二 DC端子之间流动的电流总是通过第一非线性电阻元件流动。在本专利技术的实施例中，限压器还可包括与第二电流传输路径部并联连接的电容性臂。该电容性臂可包括至少一个电容性元件。当电流旁路臂处于第一模式且当电流旁路臂的所述开关元件或每个开关元件最初被打开以将电流旁路臂从第一模式切换到第二模式时，电容性臂对经由限本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种限压器，用于限制DC电力传输介质的电压，包括：第一DC端子和第二DC端子，所述第一DC端子可操作地能够连接至所述DC电力传输介质，所述第二DC端子可操作地能够连接至地；电流传输路径，在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间延伸且包括第一电流传输路径部和第二电流传输路径部，所述第一电流传输路径部和所述第二电流传输路径部在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间串联连接，所述第一电流传输路径部包括第一非线性电阻元件，所述第二电流传输路径部包括第二非线性电阻元件；电流旁路臂，与所述第二电流传输路径部并联连接，所述电流旁路臂包括至少一个开关元件；以及控制单元，被配置为控制所述电流旁路臂的所述开关元件或每个开关元件的切换，以在所述DC电力传输介质的故障状态期间选择性地将所述电流旁路臂从第一模式切换到第二模式，其中在所述第一模式下的所述电流旁路臂允许在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间流动的电流通过所述电流旁路臂流动，并因此绕过所述第二电流传输路径部，以及在所述第二模式下的所述电流旁路臂抑制在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间流动的电流通过所述电流旁路臂流动，并因此允许在所述第一DC端子与所述第二DC端子之间流动的所述电流通过所述第二电流传输路径部流动。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·大卫·巴尔克，A·P·卡尼汉斯，A·亚当奇克，
申请(专利权)人：通用电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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