用于在功率传输系统中使用的开关组件技术方案

公开了一种用于在配置为在第一电导体(102)和第二电导体(103)之间承载电流的电路(101)中的开关组件(100)。开关组件包括至少第一电流路径(104)和第二电流路径(105)，其中的每一个包括能够选择性地连接到第二电导体(103)或与第二电导体(103)断开的电触头(106，107)。第一电流路径(104)和第二电流路径(105)中的至少一个被配置为使得其具有频率依赖性的电抗或阻抗，以便于促使或使得电流以至少在更大程度上经由第一电流路径(104)和第二电流路径(105)中所选择的一个流动，该电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在第一电导体(102)和第二电导体(103)之间流动。

Switch assembly for use in a power transmission system

A switch assembly (100) configured for carrying current between a first electrical conductor (102) and a second electric conductor (103) is disclosed for use in a circuit (101) configured to load current between a first electrical conductor (two) and a second electric conductor. The switch assembly includes at least a first current path (104) and second (105), the current paths each of which includes can be selectively connected to the second electrical conductor (103) or second (103) and electrical conductor electrical contact disconnect (106107). The first current path (104) and second (105) in the current path at least one is configured such that its frequency dependent impedance or reactance, in order to promote or make the current to a greater extent at least through the first current path (104) and second (105) of a current path in the flow the current selection, which accords with the standard of the selected frequency and frequency in the first electrical conductor (102) and second (103) between the flow of electrical conductors.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在功率传输系统中使用的开关组件
本专利技术一般地涉及诸如配电或传输系统的电力系统的领域，例如高压直流(HVDC)电力传输系统。具体地，本专利技术涉及用于在第一电导体和第二电导体之间的电路中使用的开关组件，该电路被配置为在第一电导体和第二电导体之间承载电流。
技术介绍
诸如配电或传输系统的电力系统用于供应、传输和使用电力。由于对电源或递送以及互连的电力传输和分配系统的需求的增加而导致高压直流(HVDC)电力传输变得越来越重要。诸如电力分配或传输系统的电力系统通常包括用于保护、监视和控制包括在电力系统中的其他部件的操作和/或功能的保护系统，因此其他部件可以被称为受保护单元。这种保护系统可以例如能够检测电力线、变压器和/或电力系统的其他部分或部件中的短路、过电流和过电压。保护系统能够包括诸如断路器的保护设备，用于通过断开或使断路器跳闸来隔离例如在输电和配电线路中发生的任何可能的故障。在例如通过对检测到故障的部件执行维修和/或维护而将故障清除之后，可以通过闭合断路器来恢复功率流。替代地或附加地，保护系统能够被布置为在检测到用于功率流的具体路由中的故障(例如，在该路由中布置的特定部件中)时，隔离其中已经检测到故障的路由，并且选择例如通过所谓的旁路开关来选择用于功率流的替代路由，旁路开关在闭合时可以路由功率流以旁路已经检测到故障的路由。HVDC转换器站是被配置为将高压直流(DC)转换为交流(AC)或反向的站的类型。HVDC转换器站可以包括多个元件，诸如转换器本身(或者串联或并联连接的多个转换器)、交流开关装置、变压器、电容器、滤波器、直流开关装置和/或其他辅助元件。电子转换器可以包括多个基于固态的器件，诸如半导体器件，并且可以被分类为使用例如晶闸管作为开关的线换向转换器、或者使用诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的晶体管作为开关(或开关器件)的电压源转换器。诸如晶闸管或IGBT的多个固态半导体器件可以例如串联连接在一起，以形成HVDC转换器的构建块或单元，其也可以被称为HVDC转换器阀。根据一个示例，诸如晶闸管或IGBT的多个固态半导体器件可以串联连接在HVDC转换器的单元中。在例如HVDC电力传输系统或包括HVDC转换器的HVDC电网的正常操作期间，HVDC转换器中的固态半导体器件有时可以处于传导电流的传导模式，并且在其他时间处于阻断模式，以便于获得期望的或所需的电流波形，如本领域中已知的。这可能使固态半导体器件暴露于连续的电流应力，这特别是在HVDC应用中可能相对高。如果固态半导体器件中的任何一个例如由于连续的电流应力将失效或故障，则通过HVDC转换器的电流将被中断，并且然后，可能需要修复和/或替换任何故障的固态半导体器件，以便于使HVDC转换器恢复操作。在基于电压源转换器的HVDC转换器站中，可以存在DC电容器或DC电容器组，其用作电压源并且例如并联连接到一个或若干固态半导体器件，诸如包括在HVDC转换器的单元中的IGBT。
技术实现思路
如果HVDC电力传输系统中的保护系统检测到固态半导体器件中的一个的故障，则其可以触发布置在旁路电路中的旁路开关的闭合，被布置用于路由功率流以旁路故障的固体状态半导体器件。旁路开关的闭合可能导致连接到故障固态半导体器件的DC电容器或DC电容器组的短路，此时，DC电容器或DC电容器组可能放电。在HVDC应用中，由这种DC电容器或DC电容器组的放电所生成的电流可以是数千kA或甚至更高。在下文中，由这样的DC电容器或DC电容器组的放电所生成的这种电流可以被称为短路电流。这样的旁路开关可以例如在HVDC转换器单元中使用。构建或实现这种旁路开关的挑战是使其能够承受短路电流，其因此可能相对大，例如在HVDC应用中为数千kA或甚至更高。这种高电流可能由于高电流所产生的高温而导致旁路开关中的触头的故障。这种短路电流通常具有瞬态性能。如果电路没有被紧急抑制，则短路电流谐振频率将是f0＝(2π)-1(LC)-1/2，其中L是短路电流被放电到其中的电流路径的电感，并且C是DC电容器或DC电容器组的电容。这可能需要短路电流将在kHz频率范围内起作用并且在DC电容器或DC电容器组中的能量被耗尽之前持续在毫秒范围内的时间段。具体地，通过开关或开关组件放电的相对大的可能异常的电流可能由于高电流而产生的高温而导致开关中的“主”电触头的故障。一种用于处理如上所述的大的短路电流的技术包括偏转来自旁路开关中的“主”电触头的短路电流。鉴于上述，本专利技术的一个考虑是提供一种开关或开关组件，其减轻或缓和或甚至消除由于相对大的可能异常的电流而产生的开关或开关组件中的“主”电触头的故障，该相对大的可能异常的电流可能是预期的或甚至需要通过开关或开关组件放电的。为了解决该考虑和其他考虑中的至少一个，提供了根据独立权利要求的开关组件。优选实施例由从属权利要求限定。应当理解，尽管在本文的描述中可以将开关或开关组件作为旁路开关进行引用，但是这不应当被解释为限制本专利技术的任何实施例，并且开关组件或在旁路开关中的使用根据示例。本专利技术的实施例通常包括开关或开关组件，特别是在需要或预期通过开关或开关组件放电相对大的可能异常的电流的应用中。本专利技术的实施例基于上述使来自旁路开关中的“主”电触头的短路电流偏转的技术。根据本专利技术的实施例，旁路开关包括布置在电流路径中的第一电导体和第二电导体，其根据上述讨论例如可以用于旁路一个或若干固态半导体器件，诸如包括在HVDC转换器的单元中的IGBT，或用于旁路可能失效或故障的另一单元。本专利技术人已经认识到，为了处理如上所述的旁路开关中的大的短路电流，可以利用短路电流，其如上所述在HVDC应用中可以是数千kA或甚至更高，具有相对高的频率，而在短路电流已经停止流动之后流动的“主”电流通常具有与短路电流的频率相比更低或甚至明显更低的频率。根据与HVDC相关的示例，短路电流可以具有一个或几个kHz或更高的频率，而“主”电流可以具有约100Hz的频率。根据本专利技术的实施例，在第一电导体和第二电导体“之间”布置至少两个电流路径。一个电流路径从第一电导体行进到电“预触头”，并且另一电流路径从第一电导体行进到电“主触头”。预触头和主触头中的每一个可以通过导电构件被连接到第二电导体，导电构件可以以下面将进一步描述的方式移动。根据本专利技术的实施例，旁路开关被布置为使得对于具有相对高的频率的短路电流，从第一电导体到主触头的电流路径具有比从第一电导体到预触头的电流路径更高的电抗。这用于促使短路电流经由预触头流动到第二电导体，直至电流的频率被充分减小，即当短路电流已经停止流动时(通常在毫秒范围中的时间内)，此时，与从第一电导体到预触头的电流路径中相比，电流能够替代地由于在从第一电导体到主触头的电流路径中的电流的较低电抗而经由主触头流动到第二电导体。这能够例如通过在从第一电导体到主触头的电流路径中具有带有频率依赖性阻抗(即感抗)的电感器来实现。短路电流的相对高的频率(f)意味着，针对布置有电感器的电流路径中的短路电流而产生相对高的阻抗(·L，其中L是电感器的电感；L可以是可配置和/或可调节的)。频率依赖性的阻抗可以替代地或者附加地例如通过从第一电导体到主触头的电流路径来实现，主触头具有特定形状、长度和/或横截面的，例如具有管、基本上平的条(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在第一电导体(102)和第二电导体(103)之间的电路(101)中使用的开关组件(100)，所述电路被配置为在所述第一电导体和所述第二电导体之间承载电流，所述电流具有能够变化的频率，其中，所述开关组件被布置为使得所述第一电导体和所述第二电导体能够选择性地被连接和断开，使得当所述第一电导体和所述第二电导体断开时，所述第一电导体和所述第二电导体之间的电流中断，并且当所述第一电导体和所述第二电导体被连接时，电流能够在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动，所述开关组件包括：至少第一电流路径(104)和第二电流路径(105)，其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的每一个包括电触头(106，107)，所述电触头(106，107)能够选择性地被连接到所述第二电导体或与所述第二电导体断开，以允许在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的电流经由所述第一电流路径和所述第二电流路径中的一个或二者流动；其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗(X)，以便于促使电流至少在更大程度上经由所述第一电流路径和所述第二电流路径中所选择的一个流动，所述电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在第一电导体(102)和第二电导体(103)之间的电路(101)中使用的开关组件(100)，所述电路被配置为在所述第一电导体和所述第二电导体之间承载电流，所述电流具有能够变化的频率，其中，所述开关组件被布置为使得所述第一电导体和所述第二电导体能够选择性地被连接和断开，使得当所述第一电导体和所述第二电导体断开时，所述第一电导体和所述第二电导体之间的电流中断，并且当所述第一电导体和所述第二电导体被连接时，电流能够在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动，所述开关组件包括：至少第一电流路径(104)和第二电流路径(105)，其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的每一个包括电触头(106，107)，所述电触头(106，107)能够选择性地被连接到所述第二电导体或与所述第二电导体断开，以允许在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的电流经由所述第一电流路径和所述第二电流路径中的一个或二者流动；其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗(X)，以便于促使电流至少在更大程度上经由所述第一电流路径和所述第二电流路径中所选择的一个流动，所述电流具有符合所选择的频率标准的频率并且在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动。2.根据权利要求1所述的开关组件，其中，所述第一电流路径和所述第二电流路径中的至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗，使得对于在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的电流具有符合所选择的频率标准的频率，所述第一电流路径和所述第二电流路径中所选择的一个电流路径具有比所述第一电流路径和所述第二电流路径中的另一个电流路径更高的阻抗。3.根据权利要求1或2所述的开关组件，其中，在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的所述电流具有至少在时间段期间变化的频率，并且其中，所述第一电流路径和第二电流路径中的所述至少一个电流路径被布置为使得其具有频率依赖性电抗，使得当在所述第一电导体和所述第二电导体之间流动的所述电流的所述频率不符合所述所选择的频率标准时，所述电流替代地或者也在所述第一电流路径和所述第二电流路径中的所述另一个电流路径中流动。4.根据权利要求1-3中任一项所述的开关组件，进一步包括：可移动导电构件(108)，所述可移动导电构件(108)分别相对于所述第一电流路径和所述第二电流路径的所述电触头布置，使得通过所述导电构件的移动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·多雷，O·杰普森，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH