本发明专利技术涉及用于高压或中压DC网络的断路器，包括具有插入在网络的线路中的机械断路器(S1)的支路(A‑A')，并且与该支路并联安装的，一方面是浪涌保护器支路(5)，另一方面是第一组电容器(C)、跳闸开关(S2)和电感器的串联连接。根据本发明专利技术，该断路器包括至少一个第一电阻分压器(Rs)，其链接到所述网络的电压并且具有与电容器组(C)并联连接以便对电容器组充电的低电压级(R1s)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有强制电流振荡的用于高压DC网络的断路器
本专利技术涉及断路器装置的一般
，尤其是设计为在负载上断开其所插入的电路，更确切地说，本专利技术涉及带有强制注入振荡电流的用于高压或中压直流网络的断路器装置。
技术介绍
本专利技术在保护多点高压直流(HVDC)网络或多点中压直流(MVDC)网络的
中找到特别有利的应用。本专利技术的断路器装置能够在这种网络中出现故障的情况下保护这种网络以及相关联的交流/直流(AC/DC)转换器。随着DC网络和基于DC转换器的多点DC网络的发展，DC断路器装置已成为确保稳定、安全和可靠运行的关键因素。在AC网络中，电流在每个周期内两次过零，这样AC断路器就利用自然电流过零点来中断电流。在DC网络中，直流电流没有自然过零点，因此中断电流更为复杂。在DC网络的现有技术中，已知利用基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的电力电子系统来直接中断故障DC电流。虽然这样的系统能够使电流快速中断，但该解决方案过于昂贵，并且在正常运行中导致大的传导损耗。另一种已知的解决方案被称为“混合”或“机电一体化”，并且其首先包括具有与超快速机械隔离开关串联连接的电子功率器件的主支路，并且其次并联地包括电子功率器件。出现故障时，主支路中的电子功率器件将中断电流，并且机械隔离开关断开。电流切换到并联支路中，这样消除了故障。该解决方案具有降低传导损耗和以非常高的速度进行断路的优点。然而，该解决方案需要多个器件被串联和并联连接，因此需要复杂的控制。还从专利申请WO2012/100831已知用于HVDC网络的断路器装置，其包括具有插入在网络线路中的机械断路器的一个支路，以及与该支路并联连接的避雷器和串联连接在一起且与该支路并联连接的跳闸开关、电感和预充负电压的电容。在出现故障电流时，跳闸开关用于将电流传送到电容器支路，以便减少和停止机械断路器支路中的电流流动。另一种解决方案也是已知的，其使用一种机械断路器，该机械断路器只要呈现过零点就能够消除故障电流。然而，在DC网络中，由于故障电流不存在过零点，所以这样的机械断路器与用于注入振荡电流的电路相关联，使得可以人为引起故障电流呈现过零点。典型地，与机械断路器并联连接了包括第一电容器组、跳闸开关和电感器的一个串联连接。在出现故障电流时，跳闸开关使电容器组通过电感器放电，从而在流过具有机械断路器的支路的电流中产生过零点。在出版物AORCTechnicalMeeting2014，B4-1120，Mitsubishi，“HVDCbreakersforHVDCgridapplications(用于HVDC电网应用的HVDC断路器)”中描述的变型实施例中，AC电源用于给电容器组充电。因此，该解决方案是昂贵的，因为它需要使用在网络电压下工作的辅助电源和跳闸开关(晶闸管或绝缘栅极双极型晶体管的堆叠，或等离子体控制的放电间隙(sparkgap))。同样，出版物IEEETransactionsonPowerApparatusSystems，Hitachi，1985“Developmentandinterruptingtestson250kV8kAHVDCcircuitbreaker(在250kV8kAHVDC断路器上开发和中断测试)”提出，网络应该将电容器组充电到网络电压，使得跳闸开关也在网络电压下工作。专利申请CN10333785没有描述用于给电容器组充电的电路，并且提供了使用具有控制监测的多个电子功率器件，这些器件也用于在网络电压下工作。
技术实现思路
本专利技术寻求通过提出用于高压或中压直流网络的断路器装置来弥补上述缺点，该装置使用与用于注入振荡电流的电路相关联的机械断路器，该断路器装置被设计成避免需要使用辅助电压源，而不需要各种电子元件在网络电压下工作。为了实现这样的目的，用于高压或中压DC网络的断路器装置包括具有插入网络线路中的机械断路器的支路，并且与该支路并联连接的首先是避雷器支路，其次是串联连接着的第一电容器组、跳闸开关(makeswitch)和电感器，跳闸开关在出现故障电流时动作以使电容器组通过电感器放电，从而在机械断路器支路中流动的电流中产生过零点。根据本专利技术，所述断路器装置包括至少一个电阻分压器，所述至少一个电阻分压器与网络电压连接并具有与电容器组并联连接以对电容器组充电的低电压级。本专利技术的断路器装置进一步包括以下特征中的一个和/或多个特征：·第一个电阻分压器与电容器组一起具有短于100毫秒(ms)的充电时间常数；·第一电阻分压器具有高电压级和低电压级之间的比率，所述比率在0.05至0.25的范围内；·第二电阻分压器，连接到网络电压并具有与电容器组并联的低电压级，第一分压器的低电压级的电阻小于第二分压器的低电压级的电阻，其中第一电阻分压器的分压比等于第二电阻分压器的比率，第一分压器的各级包括受控开关，所述受控开关首先闭合以便对所述电容器组快速充电，然后在充电后断开以便使所述第二分压器保持所述电容器组的电荷。；·具有第二电容器组的支路，该第二电容器组与第一电阻分压器的低电压级并联连接并且具有与第一电容器组的电容相同的电容，第一电容器组和第二电容器组各自与相应的受控开关串联连接，其中一个受控开关在出现故障电流时被闭合，以使相关联的电容器组放电，以便在机械断路器支路中流动的电流中产生过零点，并且另一个受控开关在基于故障而再次闭合时被闭合，以使相关联的电容器组放电，以便在机械断路器支路中流动的电流中产生过零点；·用于在消除所述故障电流之后对所述电容器组进行放电的系统；·作为用于对所述电容器组进行放电的系统，所述第一电阻分压器的所述受控开关和所述第一分压器的所述高电压级，所述受控开关被闭合以使所述电容器组放电；以及·用于所述跳闸开关和隔离开关的控制电路，所述控制电路用于，首先在断开机械断路器之后，快速闭合跳闸开关以产生交流电流，其次断开隔离开关以重新初始化对所述电容器组的充电，以便为随后的断路操作做准备。附图说明从参考附图进行的以下描述中可以看出各种其他特征，附图示出了本专利技术的实施例作为非限制性示例。图1是根据本专利技术的断路器装置的电路图。图2是本专利技术的断路器装置的第一变型实施例的示意图，其包括两个电阻分压器。图3A是示出对图2所示的断路器装置的电容器组进行充电的步骤的图。图3B示出了在图3A的步骤中对断路器装置的电容器组进行充电的电压的波形，并且示出了在网络线路中流动的电流的波形。图4A是断路器装置的示意图，示出了保持电容器组的充电的步骤。图4B示出了在图4A的步骤中用于给断路器装置的电容器组进行充电的电压的波形。图5A是示出出现故障电流时的断路器装置的图。图5B示出出现故障电流时的网络电流波形以及用于给电容器组充电的电压波形。图6A是示出断开断路器装置的机械断路器的步骤的断路器装置的图。图6B示出了出现故障电流时的网络电流波形以及用于给电容器组充电的电压波形。图7A是断路器装置的示意图，示出了对电容器组进行放电以产生振荡电流的步骤。图7B对应于图7A中所示的放电步骤，并且示出了网络电流的波形和用于给电容器组充电的电压的波形。图8A是断路器装置的示意图，示出了对电容器组进行放电以使其能够重新初始化的第一阶段。图8B对应于图8A所示的放电步骤，示出了电容器组的电压波形。图9A是断路本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高压或中压直流网络的断路器装置，所述断路器装置包括具有插入在网络线路中的机械断路器(S1)的支路(A‑A')，并且与所述支路并联连接的，首先是避雷器(5)支路，其次是串联连接着的第一电容器组(C)、跳闸开关(S2)和电感器(L1)，所述跳闸开关(S2)在出现故障电流时动作，以使所述电容器组通过电感器(L1)放电，从而产生振荡电流并在机械断路器支路中流动的电流中产生过零点，所述断路器装置的特征在于其包括至少一个电阻分压器(Rs)，所述电阻分压器(Rs)连接到网络电压并具有与所述电容器组(C)并联连接以便对所述电容器组充电的低电压级(R1s)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.17 FR 15610221.一种用于高压或中压直流网络的断路器装置，所述断路器装置包括具有插入在网络线路中的机械断路器(S1)的支路(A-A')，并且与所述支路并联连接的，首先是避雷器(5)支路，其次是串联连接着的第一电容器组(C)、跳闸开关(S2)和电感器(L1)，所述跳闸开关(S2)在出现故障电流时动作，以使所述电容器组通过电感器(L1)放电，从而产生振荡电流并在机械断路器支路中流动的电流中产生过零点，所述断路器装置的特征在于其包括至少一个电阻分压器(Rs)，所述电阻分压器(Rs)连接到网络电压并具有与所述电容器组(C)并联连接以便对所述电容器组充电的低电压级(R1s)。2.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述第一电阻分压器(Rs)与所述电容器组一起具有短于100ms的充电时间常数。3.根据权利要求1或权利要求2所述的断路器装置，其特征在于，所述第一电阻分压器(Rs)具有所述高电压级(R2s)和所述低电压级(R1s)之间的比率，所述比率在0.05至0.25的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的断路器装置，其特征在于，所述断路器装置包括连接到所述网络电压并具有与所述电容器组(C)并联连接的低电压级(R1l)的第二电阻分压器(Rl)，所述第一分压器(Rs)的低电压级(R1l)的电阻小于第二分压器(Rl)的低电压级(R1l)的电阻，所述第一电阻分压器(Rs)的分压比等于所述第二电阻分压器(Rl)的比率，所述第一分压器(Rl)的各级包括受控开关(T1s，T2s)...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·克勒索，阿兰·吉罗代，M·梅尔梅居耶内，阿尔贝托·伯丁纳托，
申请(专利权)人：超级电力研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR
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