配置成中断高压DC导体（15）中出现的故障电流的高压DC断路器装置包括具有至少一个段（12）的电流限制设置（11）和与该电流限制设置串联连接并且包括机械开关（19）的机械DC断路器（18），该段具有至少一个关断型半导体器件（13）和至少一个与其并联连接的放电器（14）。该机械DC断路器配置成一旦所述设置的所述半导体器件关断则实现所述DC导体（15）中故障电流的中断。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高压DC断路器装置，其配置成中断在高压DC导体中出现的故障电流，所述装置包括 电流限制设置，具有至少一个段，该段具有至少一个关断型半导体器件和至少一个与其并联连接的放电器，所述至少一个段配置成与所述DC导体串联连接， 配置成检测所述DC导体中的故障电流的出现的部件，以及 配置成当检测到所述故障电流出现时控制所述故障电流的中断的单元，所述控制包括关断所述设置的全部半导体器件。
技术介绍
高压意思是彡IOkV的电压并且常常是相对于地几百kV的电压。这样的高压DC断路器装置可设置在高DC电压输运系统中用于获得所述DC导体中出现的故障电流的中断，该故障电流一般是对地短路的结果。于是当这样的故障电流出现时能够在非常短的时间(例如大约几百μ s等)限制该故障电流以便防止对连接到系统的设备的严重影响是很重要的，这是使用关断型半导体器件(其可在几μ s内断开)作为这样的断路器装置的电流限制设置中的开关的原因。该类型的装置通过US 5 999 388已知并且相似已知的这样的装置在附图I中示出，其中电流限制设置I具有串联连接的八段2，并且每段具有至少一个关断型半导体器件3 (这里是IGBT (绝缘栅双极晶体管))和与其并联连接的至少一个放电器4。每个IGBT符号实际上可代表大量(例如10个)串联连接的IGBT，并且这同样可适用于放电器4。采用至少一个二极管的形式的整流元件也将与在该公开的图中示出的每个半导体器件反并联连接。然而，这些二极管为了简单的原因在图中省略了。设置I配置成与处于高电压电势的DC导体5串联连接。示出装置如何具有部件6用于检测DC导体中的故障电流的出现并且发送关于其的信息给控制单元7，其配置成通过控制半导体器件3而控制所述故障电流的中断。在故障期间关断个体段2的IGBT 3将对应的放电器4插入线路。尽管与故障电流无关，该段两端的电压由所述段的该放电器或放电器组(多个放电器)的保护水平给出。假设在图I中示出的完整设置的保护电压水平对应于对DC导体规定的DC电压的I. 60倍，超过五个放电器(放电器组)的插入将减小故障电流。五个放电器组的插入将在中断时刻将故障电流限制于当前水平。尽管这样的固态DC断路器(即基于半导体开关)几乎立刻响应于控制和保护系统的需求，这样的断路器装置的劣势是它具有大量要串联连接的半导体器件(例如IGBT等)用于能够取得对应于放电器组的保护电压的电压，其导致相当大的成本以及当DC导体的电流流过半导体器件时导致相当大的电力转移损耗。基于如在高压直流应用中发现的标准AC断路器的机械DC断路器的损耗与这相比是非常小的。然而这样的现有机械DC断路器技术方案的劣势是来自保护系统的控制信号和中断动作之间的时间延迟。即使利用改良的标准AC断路器，将花费10-20ms直到机械接触断开，这对于例如在DC输电网中的高压DC导体中的应用太慢了。这是为什么具有在图I中示出的外观的固态DC断路器到目前为止用于实现高压DC断路器装置的原因。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供在引言中限定的类型的高压DC断路器装置，其相对于已知的这样的装置在至少某方面得到改进。该目的根据本专利技术通过提供这样的装置获得，该装置进一步包括与所述电流限制设置串联连接并且包括机械开关的机械DC断路器，并且所述机械DC断路器配置成一旦所述设置的所述半导体器件关断则实现所述DC导体中故障电流的中断。这意味在正常条件期间，即没有故障期间，所述DC导体中的电流将流过电流限制设置的半导体器件和所述机械开关。通过所述机械DC断路器配置成实现故障电流的中断 的实际情况，所述电流限制设置的半导体器件仅完成故障电流的限制而不完成故障电流的中断，使得所述电流限制设置的保护电压水平可相对于在图I中示出的类型的装置减小。这意味较少数目的例如IGBT等半导体器件串联连接。这则将导致正常传导条件期间所述装置中电力转移损耗的显著减少。根据本专利技术的实施例，由所述至少一个放电器限定的所述设置的保护电压水平是对DC导体规定的相对于地的DC电压±10%。与根据图I的装置的典型保护电压水平比较，这可大约是对DC导体规定的DC电压的150-160%。从而，所述电流限制设置中串联连接的半导体器件的数目以及这样的装置的电力转移损耗由此可减少大约40%。根据本专利技术的另一个实施例，所述至少一个段具有多个所述半导体器件，其串联连接并且通过所述控制单元共同可控。在配置成连接到输运非常高的电压(例如高于IOOkV等)的DC导体的断路器的情况下，具有相对大数目(例如差不多十个或更多)的串联连接半导体器件用于获得要由所述段获得的保护电压水平是合适的并且有时甚至是必需的。当这些半导体器件是共同可控时，它们将充当一个单半导体器件，即开关。根据本专利技术的另一个实施例，所述设置包括多个所述段，其由所述控制单元通过控制所述段的所述至少一个半导体器件而单独可控。这使选择电流限制设置的电流限制动作用于可能适应于发生的故障的特征成为可能。根据本专利技术的另一个实施例，所述机械DC断路器包括与所述机械开关并联连接的至少一个模块，所述模块具有至少一个关断型半导体器件和至少一个与其并联连接的放电器，并且所述控制单元配置成按下列顺序通过控制机械DC断路器而控制所述故障电流的中断导通所述至少一个模块的半导体器件，断开所述机械开关用于将故障电流换向以流过紧接前面提及的半导体器件以及关断这些半导体器件。在这样的装置中的电力转移损耗可相对于根据图I的已知装置而减少，因为电流将在正常操作期间仅流过电流限制设置的半导体器件，但由于与机械开关并联连接的半导体器件，将仍然获得中断故障电流的相同可能性。根据本专利技术的另一个实施例，机械DC断路器的所述至少一个模块的放电器的保护电压水平是对所述DC导体规定的相对于地的DC电压的30-80%。从而，这意味在DC导体属于的系统的正常操作期间，装置的半导体器件中的所述电力转移损耗的对应可能减少。根据本专利技术的另一个实施例，所述机械DC断路器的所述至少一个模块具有多个串联连接并且通过所述控制单元共同可控的半导体器件。该特征以及所述机械DC断路器包括多个根据本专利技术的另一个实施例的所述模块的特征的动因从上文的论述显现。根据本专利技术的另一个实施例，所述机械DC断路器具有与所述机械开关并联连接的电感和电容的串联连接，并且控制单元配置成通过断开所述机械开关控制所述故障电流的中断。这样的经典DC断路器作为与高压DC断路器装置中的电流限制设置串联连接的所述机械DC断路器的使用结果不仅具有正常操作期间相对于已知这样的装置的电力转移损耗的减少，而且半导体器件的总数相对于这样的已知装置也减少了，其可对装置的成本具有明显的积极影响并且也简化了其控制方案。根据本专利技术的另一个实施例，所述电流限制设置的所述至少一个段具有与所述设置的每个放电器并联连接的电阻器，并且所述机械DC断路器的保护电压水平是对所述DC导体规定的DC电压的100%-200%。然后用于耗散电力的这样的电阻器的设置则可导致当故 障发生时装置的能量吸收能力的成本效率增加。根据本专利技术的另一个实施例，所述半导体器件/多个器件是IGBT/多个IGBT、GT0/多个GTO或IGCT/多个IGCT。这样的绝缘栅双极晶体管、门极关断晶闸管和集成门极换流晶闸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：J赫夫纳，G阿斯普伦，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：
国别省市：
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