【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用于断开高压直流电(hvdc)的设备。这种设备旨在实现在hvdc网络或网络单元中，在网络的至少一个电导体中出现产生故障电流的电气故障时使用。在本文中，以下设备将被视为高压直流设备：“中高压”设备，其中，额定直流工作电压大于1500v，但小于或等于75000v(75kv)；或“高压”设备，当额定直流工作电压高于75000v(75kv)。因此，高压直流电包络线(envelope)包括“中高压”包络线和“高压”包络线。断开这种网络中的电流是一个关键的问题，直接决定了这种网络的可行性和发展。在电路中，人们通常会发现至少一个电压源和至少一个电力消费者，该至少一个电力消费者可以包括使用电能将其转换为另一种形式的能量(例如，转换为机械能和/或热能和/或电磁能等)的任何电器或一系列电器或具有这种电器的任何网络。在电路中，人们通常会发现至少一个电流断开设备，用于切断流经电路的电流流动，通常位于电压源和电力消费者之间。已知有各种类型的电流断开设备，旨在插接在电路的电导体中。例如，已知的断路器，其设计和尺寸设计为尤其允许在负载情况下或在断路器所插接的电路的故障情况下断开。此外，还有一些设计较为简单的电气断开设备，如隔离开关，其设计通常不是为了确保在负载情况下断开电路，而是为了在电流循环已被另一个断开电器切断的电路中，通过确保电路的导体(例如，与电压源连接的)的上游部分与该电路的导体的下游部分之间的电气隔离达到给定的高水平，从而在干预过程中确保资产和人员的安全。电流断开设备是已知的机械类型，电流断开是通过打开机械开关元件来获得的。这种机械开关元件包括两个接触
技术介绍
1、文件wo2020/259924描述了一种保险丝，其能够被用于确保高压直流电的断开。
2、文件us2020/0411271描述了包括保险丝的高压直流电断开设备。
3、当然，在其中断开电流的构件为保险丝的电流断开设备中，与保险丝的存在直接相关的限制是众所周知的，其使得直到更换保险丝之前，受该断开设备保护的电路中的电流的循环无法复位。因此，保险丝是一种消耗品，而更换保险丝需要对断开设备进行维修操作，通常是人为操作。
4、另一方面，只要这种限制在所设想的应用中是可以接受的，那么其中确保电流断开的构件为保险丝的电流设备就具有许多优点。尤其是，与上文所述的半导体或真空机械设备相比，对于给定的断开能力而言，这种设备通常体积较小，成本也低得多。此外，除了更换保险丝的可能操作外，这种设备通常对操作维护的要求不高。
5、在这种设备中，断开电流的构件是保险丝，因此能够更可靠地确保断开最大故障电流，因为电流安培数越大，保险丝熔断和切断电流的速度就越快。因此，这种设备对低阻抗故障(例如，接地故障)产生的故障电流非常有效。
6、另一方面，在阻抗较高的故障中，故障电流安培数的最大值以及故障电流安培数的增加速度可能意味着故障电流不足以确保包含保险丝的设备快速断开。具体而言，众所周知保险丝的断开性能通常由一个量来描述，这个量是通过保险丝的安培数的平方乘以该电流通过保险丝的时间(i^2×t)，二者同质。
7、以这种方式，由此看来虽然在某些情况下，尤其是出现低阻抗故障时，使用保险丝断开电流能被证明非常有效，但在其它情况下，尤其是出现高阻抗故障时，使用保险丝断开电流可能被证明是不够的。
8、在本专利技术之外的另一个领域，尤其是在高压直流电领域之外，在文件us-3.868.552中，已知有一种电流断开设备，其中包括过载系统，用于向保险丝注入过载电流，从而导致熔断保险丝。然而，就通过过载系统注入保险丝的电流的方向而言，这种设备是单向的。因此，如果故障电流在相反的方向上循环，两个电流往往会相互抵消，这可能会导致该设备无法工作，或需要对过载系统进行超尺寸设计。
9、本专利技术旨在提供一种用于断开高压直流电的设备和方法，该设备和方法提供有效的保护，即在短时间内断开电流，与高压直流电领域的已知解决方案相比，成本低、体积小。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供了一种用于断开高压直流电的设备，该设备包括：
2、-主电路，在断开设备的导电配置中，在所述设备的直流额定工作高压下的工作电流在所述主电路中循环；
3、-至少一个断开模块，插接在所述主电路的第一点和第二点之间的用于所述断开模块的所述主电路中，所述断开模块包括在所述断开模块的所述第一点和所述第二点之间的主支路，具有插接在所述第一点和所述第二点之间的所述主支路中的至少一个保险丝，所述工作电流在所述断开设备的导电配置中在所述主支路中循环。
4、所述断开设备为其中所述断开模块包括过载系统的类型，在所述设备的过载配置中，在所述主电路中存在故障电流的情况下，所述过载系统能够产生过载电流，以确保熔断所述保险丝。
5、该设备的特征在于，所述过载电流为振荡电流，在所述主支中，在至少一个半周期的振荡中，所述振荡电流与所述故障电流以绝对值相加，以确保熔断所述保险丝。
6、下文将介绍本专利技术的其它可选特征，这些特征可单独或组合使用。
7、所述过载系统可以包括与所述主支路并联、具有过载导体的过载支路，所述过载支路在所述断开模块的所述第一点和所述第二点之间延伸。然后过载系统包括：
8、-至少一个过载电容器，插接在所述断开模块的所述第一点和所述第二点之间的所述过载支路的所述过载导体中，
9、-双向过载断路器，插接在所述过载支路的所述过载导体中，所述过载断路器和所述过载电容器依次一个接一个地插接在所述断开模块的所述第一点和所述第二点之间的所述过载支路的所述过载导体中，所述过载断路器在断开状态下，阻止电流在所述断开模块的所述第一点和所述第二点之间的所述过载支路中循环，以及所述过载断路器在闭合状态下，允许电流在所述断开模块的所述第一点和所述第二点之间的所述过载支路中双向循环，以及
10、-过载电容器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于断开高压直流电的设备(10)，所述设备(10)包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述过载系统(30)包括与所述主支路(24)并联、具有过载导体(33)的过载支路(32)，所述过载支路(32)在所述断开模块(18)的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间延伸，
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述断开设备(10)包括电子控制单元(100)，在所述主电路(16)中存在故障电流的情况下，所述电子控制单元(100)通过编程命令所述过载断路器(36)进入其闭合状态。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述过载断路器(36)在其断开状态下具有最大耐压值，当超过所述最大耐压值时，所述过载断路器自动切换到其闭合状态，以及其特征在于，所述主支路(24)具有电感(51)，当在所述主支路中的电流变化速度超过给定的允许值时，所述电感的尺寸设计为在所述主支路(24)的端子的两端上产生大于所述过载断路器(36)的所述最大耐压值的电压。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述主支路(24)
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述振荡回路包括专用电感组件(51、52)。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述过载支路包括专用电感组件(51、52)，所述专用电感组件插接在所述断开模块的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述过载导体(33)中。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述过载支路(32)包括专用电阻组件，所述专用电阻组件插接在所述断开模块的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述过载导体(33)中。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述断开模块(18)包括至少一个与所述保险丝(26)电气并联布置的通用浪涌抑制器(54)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述断开模块(18)包括吸收支路(56)，所述吸收支路(56)与所述断开模块(18)的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述主支路(24)和所述过载支路(32)电气并联布置，以及其特征在于，所述通用浪涌抑制器(54)插接在所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述吸收支路(56)中。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述过载电容器(34)的所述预充电电路(38)包括到电位参考(40、64)的爬电距离(40)，所述爬电距离在所述电位参考(40、64)和所述过载支路(32)中的分接点(44)之间延伸，所述分接点(44)在所述过载电容器(34)和所述过载断路器(36)之间布置在所述过载支路(32)的所述过载导体(33)中。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，到所述电位参考(40、64)的所述爬电距离(40)包括电阻组件(46)。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述过载断路器(36)为双向静态开关。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述过载断路器(36)为双向半导体开关。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述过载断路器(36)为具有一个或多个电子管或一个或多个火花隙的双向开关。
16.根据权利要求2至15中任一项所述的设备，其特征在于，所述断开模块(18)包括与所述主支路(24)和所述过载支路(32)并联的附加过载支路(32’)，所述附加过载支路(32’)具有在所述断开模块(18)的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间延伸的附加过载导体(33’)，
17.根据权利要求2至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述断开模块包括所述过载电容器的用于维护操作的至少一个放电电路。
18.根据权利要求2至17中任一项所述的设备，结合权利要求12，其特征在于，所述断开模块包括与所述过载电容器(34)电气并联的电容器保护电阻(60)。
19.根据权利要求2至18中任一项所述的设备，结合权利要求12，其特征在于，所述断开模块包括与所述过载断路器(36)电气并联的断路器保护电阻(62)。
20.根据权利要求2至19中任一项所述的设备，结合权利要求12，其特征在于，所述断开模块包括与所述过载电容器(34)电气并联的电容器保护电阻(60)、以及与所述过载断路器(36)电气并联的断路器保护电...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于断开高压直流电的设备(10)，所述设备(10)包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述过载系统(30)包括与所述主支路(24)并联、具有过载导体(33)的过载支路(32)，所述过载支路(32)在所述断开模块(18)的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间延伸，
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述断开设备(10)包括电子控制单元(100)，在所述主电路(16)中存在故障电流的情况下，所述电子控制单元(100)通过编程命令所述过载断路器(36)进入其闭合状态。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述过载断路器(36)在其断开状态下具有最大耐压值，当超过所述最大耐压值时，所述过载断路器自动切换到其闭合状态，以及其特征在于，所述主支路(24)具有电感(51)，当在所述主支路中的电流变化速度超过给定的允许值时，所述电感的尺寸设计为在所述主支路(24)的端子的两端上产生大于所述过载断路器(36)的所述最大耐压值的电压。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述主支路(24)和所述过载支路(32)形成具有电感和电容的振荡回路，所述电感和电容的尺寸设计为使得所述过载电容器(34)的放电在所述回路中产生振荡放电电流。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述振荡回路包括专用电感组件(51、52)。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，所述过载支路包括专用电感组件(51、52)，所述专用电感组件插接在所述断开模块的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述过载导体(33)中。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述过载支路(32)包括专用电阻组件，所述专用电阻组件插接在所述断开模块的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述过载导体(33)中。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述断开模块(18)包括至少一个与所述保险丝(26)电气并联布置的通用浪涌抑制器(54)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述断开模块(18)包括吸收支路(56)，所述吸收支路(56)与所述断开模块(18)的所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述主支路(24)和所述过载支路(32)电气并联布置，以及其特征在于，所述通用浪涌抑制器(54)插接在所述第一点(20)和所述第二点(22)之间的所述吸收支路(56)中。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述过载电容器(34)的所述预充电电...
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