[发明专利]高压直流电路断路器设备和方法

说明书

本发明申请是申请日期为2008年11月26日、申请号为“200880132114.4”、发明名称为“高压直流电路断路器设备和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及电力传输系统领域，并且特别地涉及用于中断高压直流或对高压直流进行换流的装置。本发明还涉及相应的方法。

背景技术

高压直流（HVDC）电力系统包括配置为保护、监测和控制形成电力系统一部分的设备的运行的保护和控制系统。所述保护系统尤其防止在例如HVDC系统的电力传输线路中的短路、过电流和过电压等等。

保护继电器遍及HVDC系统而被使用来提供这种保护和控制。所述保护继电器检测传输和分配线路上的故障并通过断开和闭合电路断路器来隔离故障。并非总是必须执行完全的中断，可取而代之的是执行换流到可替换的路径。本质上，原始电流路径的部件中的电流将停止流动，但不是被中断，而仅是改变方向。为了实现此目的，使用了HVDC断路器。

图1示意性地示出了基本的传统直流（DC）电路断路器，其还被称为DC断路器，其沿承载直流I的DC线路L配置。DC断路器1被设计为使得能够切断直流I或对直流I换流。为此，DC断路器1包括交流电路断路器2，其在以下被表示为断流器，其与谐振LC支路3、4（即与电感器4串联连接的电容器3）并联连接。非线性电阻器5与LC支路3、4并联连接，用以在直流I流经电容器而不是流经断流器2时限制电容器电压。电感器4可以但不必须是物理组件，电路中的漏电感通常可以是足够的。

以下，说明常规的中断过程。一旦中断或切断直流I，电流通过电弧承载在断流器2的触点之间，并且这种电弧电流I_arc必须被熄灭。图2示出了断流器2中的电弧电流I_arc的电弧特性。对于达到约5kA的断流器电流I_arc，电弧电压/电流斜率为负，这导致针对LC支路3、4的不断增大的振荡。当振荡电流达到足够大时，即，大到等于直流I时，电弧电流I_arc达到电流过零点，于是电弧被熄灭并且全部直流经过电容器3。然后电容器3的电压快速增大直至其达到非线性电阻器5（例如电涌捕获器）的曲线拐点，非线性电阻器5配置为限制电容器3上的电压。电容器电压构成电路中的反电压，使得电流I减小直至其停止。

上述传统DC电路断路器1对于达到约4-5kA的传输线路或HVDC电路直流I运行恰当。对于更大的电流，在刚才描述的中断处理中存在两个主要的限制因素：

断流器的稳态电流能力目前被限制为大约5kA。

如图2所示，电弧特性是曲线，该曲线超过特定的电弧电流Iarc的部分失去其负斜率并且变得平直，这使其难以具有足够大到引起电弧电流I_arc的过零点的振荡。在特性变为平直处的相应的直流I并非一个精确点，但是在大约4到5kA的某处。

发明内容

本发明的一个目的是提供改进的DC电路断路器设备，其能够比现有的DC电路断路器处理更大的电流水平。

本发明的另一个目的是提供一种能够使用现有组件实现的DC电路断路器设备。

这些目的以及其他方面均由独立权利要求中限定的DC电路断路器设备以及方法实现。

根据本发明，提供了一种用于中断线路上的直流的DC电路断路器设备，其中所述线路被理解为在承载了将被中断的直流的HVDC电路中的电力传输线路或连接线路。所述DC电路断路器设备包括沿所述线路并联配置的至少第一和第二DC断路器，并且所述线路的电流在所述至少第一和第二DC断路器之间分割。