CN105531787A - 直流断路器的试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

为了提供一种不引入大型化的高压的整流器就能够对直流断路器进行试验的试验装置及其试验方法，用于切断直流电流的直流断路器(1)的试验装置具备以下的结构。(A)对直流断路器(1)供给直流电流的稳定电流供给系统。(B)对直流断路器(1)供给比从稳定电流供给系统供给的直流电流大的交流电流的故障电流供给系统。(C)稳定电流供给系统和故障电流供给系统是相对于直流断路器(1)不同的系统。

Description

直流断路器的试验装置及其试验方法

技术领域

本发明的实施方式涉及一种用于验证直流断路器的切断性能的试验装置及其试验方法。

背景技术

将交流变换为直流的变换器使用采用了半导体闸流管等的被称为他励式的变换器，进行了直流输电。近年来，进行了使用了PWM(PulseWidthModulation：脉宽调制)逆变器、转换器等的自励式变换器的研究。

自励式变换器被恒压控制，因此当在直流系统中发生故障时，如交流系统中的故障那样故障电流增加。当将直流系统设为多端子结构时，要求与在交流系统中使用的断路器同样地切断直流电流的断路器。该直流断路器当前也正在开发中。在开发直流断路器时，为了验证切断性能，必须在模拟了实际的直流系统中假定的故障条件的条件下实施切断试验。因此，需要能够供给与直流系统中的故障电流相当的电流的试验装置。

作为这样的技术，有英文文献“JURGENHAFNER，BJORNJACOBSON”ProactiveHybridHVDCBreaker-AkeyinnovationforreliableHVDCgrids”CIGREInternationalSymposiuminBologna，2011”(以下、非专利文献1)。

非专利文献1：JURGENHAFNER，BJORNJACOBSON”ProactiveHybridHVDCBreaker-AkeyinnovationforreliableHVDCgrids”CIGREInternationalSymposiuminBologna，2011

发明内容

使用了上述自励式变换器的直流输电中的故障电流的增加的时间常数由从电源至故障点的系统的电感和电阻来决定。在非专利文献1中，为了供给故障电流，在电源电路中插入电容器C，与断路器串联地配置电抗器L，直流电流和故障电流从共用的电源电路供给。在切断故障电流之后，必须对直流断路器的切断部施加规定的恢复电压。在非专利文献1中，电源电路是共用的，因此供给直流电流所需的整流器需要是能够在与恢复电压同等的电压下使用的高压的整流器。但是，当使用高压的整流器时，存在如下问题：试验装置的大型化、设备引入需要高额的设备投资。

本实施方式的直流断路器的试验装置是为了解决如上所述的课题而做出的，提供一种如果具有短路发电机等的通常的交流断路器的大电力试验设备、则不引入高价且大型化的高压的整流器地能够对直流断路器进行试验的试验装置及其试验方法。

为了达成上述的目的，用于切断本实施方式的直流电流的直流断路器的试验装置具备以下的结构。

(1)对所述直流断路器供给直流电流的稳定电流供给部。

(2)对所述直流断路器供给比由所述稳定电流供给部供给的直流电流大的交流电流的故障电流供给部。

(3)所述稳定电流供给部和所述故障电流供给部设置在相对于所述直流断路器不同的系统中。

另外，直流断路器的试验方法也是本发明的一个方式。

附图说明

图1是表示第1实施方式的直流断路器的试验装置的结构的电路图。

图2是第1实施方式的试验装置的电流波形图，是表示直流电流、故障电流、浪涌吸收器电流的波形图。

图3是表示第1实施方式的试验时流过的直流电流的电路图。

图4是表示第1实施方式的试验时流过的直流电流以及故障电流的电路图。

图5是表示第1实施方式的试验时流过的直流电流、故障电流、以及浪涌吸收器电流的电路图。

图6是表示第1实施方式的试验时流过的直流电流以及浪涌吸收器电流的电路图。

图7是表示第1实施方式的试验时流过的电流的电路图。

(附图标记说明)

1：直流断路器；101：切断部；102：浪涌吸收器；2：短路发电机；3：整流器；4、5：电抗器；6：电阻；7：接通开闭器；8：保护断路器；9：短路发电机；10：直流电流；11：故障电流；12：浪涌吸收器电流。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参照图1～图3来说明本实施方式的直流断路器的试验装置以及试验方法。此外，在各图中对相同部分附加相同标记，由此适当省略重复的说明。

本实施方式的直流断路器的试验装置具备对成为试验对象的直流断路器供给直流电流的稳定电流供给部以及供给比由稳定电流供给部所供给的直流电流大的交流电流的故障电流供给部。在针对该直流断路器的试验中，按照以下的次序进行试验。

(1)在试验开始时，从稳定电流供给部对直流断路器供给稳定电流。

(2)接通故障电流供给部的接通开闭部，对直流断路器供给故障电流。

(3)通过直流断路器的切断部来切断电流，并且通过浪涌吸收器来限制故障电流的大小。

(4)通过故障电流供给部的保护断路器来切断被限制后的大小的故障电流。

(5)通过浪涌吸收器使稳定电流衰减。

(整体结构)

图1是本发明的实施方式的直流断路器的试验装置的电路图。本实施方式的试验装置具备直流断路器1、短路发电机2、整流器3、电抗器4、5、电阻6、接通开闭器7、保护断路器8以及短路发电机9。另外，具备控制部，该控制部掌握构成试验装置的直流断路器1、短路发电机2、接通开闭器7、保护断路器8以及短路发电机9的状态，并且进行它们的控制。

直流断路器1是将流过直流断路器1内的直流电流以两个不同的方式进行切断的断路器。直流断路器1具备切断部101以及能量吸收部102。切断部101与能量吸收部102并联设置。

切断部101是进行在电路中流动的电流的切断/接通的开关。作为切断部101，例如能够利用机械地进行切断/接通的机械开关、半导体。

能量吸收部102是所谓浪涌吸收器(以下设为浪涌吸收器102)。浪涌吸收器102吸收被施加到浪涌吸收器102的过度的高电压的能量。通过浪涌吸收器102，切断部101能够限制切断后的电压的大小。

对直流断路器1连接对直流断路器1供给稳定电流的稳定电流供给系统以及供给故障电流的故障电流供给系统这2个不同的系统。稳定电流供给系统包含用于向直流断路器1供给直流电流的电源，故障电流供给系统包含故障电流供给用电源。以下，说明本实施方式的直流断路器的试验装置的详细的结构。

(稳定电流供给系统)

稳定电流供给系统对直流断路器提供直流电流。稳定电流供给系统包含短路发电机2、整流器3、电抗器4以及电阻6。未图示用于将短路发电机2连接到试验电路的接通开闭器以及用于断开的保护断路器。

短路发电机2是产生短路电流的发电机。从短路发电机2产生的短路电流是交流的电流。在短路发电机2中产生的短路电流被输出给整流器3。

整流器3是将在短路发电机2中产生的交流电流整流为直流电流的整流器。在试验装置中，构成为作为交流-直流变换部而发挥功能。由整流器3变换后的直流电流经由电抗器4以及电阻6被供给到直流断路器1。

(故障电流供给系统)

故障电流供给系统对直流断路器1供给故障电流。该故障电流是比从稳定电流供给系统对直流断路器1供给的直流电流大的电流的交流电流。故障电流供给系统包含电抗器5、接通开闭器7、保护断路器8以及短路发电机9。

短路发电机9是产生短路电流的发电机。短路发电机9与短路发电机2相比具备高压的电源电路，产生比由短路发电机2产生的短路电流大的故障电流。从短路发电机9产生的短路电流经由保护断路器8、接通开闭器7、电抗器5被供给到直流断路器1。

保护断路器8是通过切断/接通来进行流过故障电流供给系统的故障电流的切断的切断部。在流过故障电流供给系统的故障电流的电流零点进行切断。

接通开闭器7是通过切断/接通将故障电流供给系统对直流断路器进行连接或者脱离的开闭器。

(作用)

使用图2～图7来详述这样构成的本实施方式的直流断路器的试验装置的动作。关于直流断路器1的试验，通过在从稳定电流系统对直流断路器1供给了直流电流的状态下进一步从故障电流供给系统对直流断路器1供给故障电流来实施试验。以下，说明本实施方式的直流断路器的试验的详细的结构。

图2表示从试验开始向直流断路器1供给直流电流以及故障电流、切断故障电流的过程中的电流波形。从低压的直流电流供给用的电源电路供给直流电流10，直流电流10流过直流断路器1的切断部101。从高压的故障电流供给用的电源电路供给故障电流11，故障电流11流过直流断路器1的切断部101。另外，浪涌吸收器电流12是在直流断路器1的切断部101切断后流经浪涌吸收器102的电流。

(1)试验开始时

在试验开始时，如图3所示，直流断路器1(切断部101)以及保护断路器8设为闭路状态、接通开闭器7设为开路状态，从稳定电流供给部对直流断路器供给稳定电流。在图2的时间轴的A时刻对短路发电机2进行励磁，从短路发电机2所供给的交流电流通过整流器3变换为直流电流。由于由从整流器3至直流断路器为止配置的电抗器4、电阻6、连接母线的电感所决定的时间常数增加的直流电流10被供给到直流断路器1。

另一方面，短路发电机9预先励磁出规定的电压，通过接通开闭器7与直流断路器1断开。如图2所示，直流电流10在时间轴的B时刻处几乎成为稳定状态。

(2)故障电流的供给

接着，对直流断路器1供给故障电流11。故障电流11的供给如图4所示，通过接通处于切断状态的接通开闭器7而将故障电流供给系统连接到直流断路器1来进行。当在图2的时间轴B时刻处将接通开闭器7接通时，由短路发电机9的输出电压和电抗器5所决定的大小的故障电流11被供给到直流断路器1，在直流断路器1中流过对直流电流10重叠了故障电流11的电流。

(3)切断部101的切断

之后，如图5所示地，将切断部101开路来进行电流的切断。当通过在图2所示的时间轴的C时刻将切断部101开路来切断直流电流10以及故障电流11时，浪涌吸收器102由于在电抗器4以及5处产生的电压而进行动作。因此，从短路发电机9供给的故障电流11流向浪涌吸收器102。同时地，稳定电流10也从稳定电流供给部流向浪涌吸收器102。即，流过浪涌吸收器102的浪涌吸收器电流12是重叠有稳定电流10和故障电流11的电流。

(4)故障电流的切断

当将切断部101切断后向浪涌吸收器102供给从短路发电机9供给的故障电流11时，如图6所示，将保护断路器8设为切断状态来进行故障电流11的切断。

流过浪涌吸收器102的故障电流11是由浪涌吸收器102限制了大小的交流电流。因此，能够在电流零点通过保护断路器8来切断。故障电流11的电流零点之一是图2中的D时刻。也可以保护断路器8在紧接C时刻之后的电流零点处进行切断。

在供给故障电流时，故障电流11流向直流断路器1，因此不会流向稳定电流供给系统。而且，即使切断部101成为切断状态，故障电流11仍流向浪涌吸收器102，在电流零点通过保护断路器8来切断。由此，短路发电机9的高电压不施加到低压的电源电路中。

(5)稳定电流的衰减

如图6所示，在切断故障电流11后，从稳定电流供给系统对直流断路器1供给直流电力。所供给的直流电流10通过浪涌吸收器102衰减，在图2中的E时刻处成为零。

如以上那样，通过分为以低压供给稳定状态的直流电流的电源电路和以高压只供给故障电流11的电源电路的两个系统来供给直流系统产生故障时的电流，由此能够验证直流系统中故障发生时的直流断路器的切断性能。

(效果)

(1)根据本实施方式，供给直流系统的稳定电流的电源电路不需要施加高电压，能够由相对于施加到直流断路器的恢复电压非常低的额定电压的整流器来构成电路。

(2)供给故障电流11的电路只要只供给故障电流11即可，因此能够不需要供给直流电流地由包括短路发电机和接通开闭器、保护断路器的短路试验设备来供给故障电流11。因而，如果具有短路发电机等一般的交流断路器的大电力试验设备，则不引入高价、大型化的高压的整流器就能够提供直流断路器的试验装置。

[其它实施方式]

在本说明书中，说明了本发明的多个实施方式，但是这些实施方式是作为例子提示的，不意图限定发明的范围。具体地说，第1实施方式能够以其它的各种方式来实施，能够在不超出发明范围的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形与包含在发明的范围、要旨内同样地，包含在权利要求范围所记载的发明和与其均等的范围内。

即，在第1实施方式中，设为直流断路器1、短路发电机2、整流器3、接通开闭器7、保护断路器8、短路发电机9，但是不意图限定发明的范围。例如，作为整流器3，还能够使用能够将交流电流变换为直流电流的交流-直流变换部。

Claims (6)

1.一种直流断路器的试验装置，用于切断直流电流，具备：

稳定电流供给部，对所述直流断路器供给直流电流；以及

故障电流供给部，对所述直流断路器供给比从所述稳定电流供给部提供的直流电流大的交流电流，

所述稳定电流供给部和所述故障电流供给部设置在相对于所述直流断路器不同的系统中。

2.根据权利要求1所述的直流断路器的试验装置，其特征在于，

所述稳定电流供给部具备：

第1短路发电部，产生交流电流；以及

交流/直流变换部，将由所述第1短路发电部产生了的交流电流变换为直流电流。

3.根据权利要求1或者2所述的直流断路器的试验装置，其特征在于，

所述故障电流供给部具备：

第2短路发电部，产生交流电流；以及

接通开闭部，进行电流的切断以及接通。

4.根据权利要求3所述的直流断路器的试验装置，其特征在于，

所述故障电流供给部还具备保护断路器。

5.一种直流断路器的试验方法，该直流断路器用于切断直流电流，该直流断路器的试验方法包括：

稳定电流供给部处理，对所述直流断路器供给所述电力系统在稳定状态中流动的大小的直流电流；以及

故障电流供给处理，对所述直流断路器供给在所述电力系统中产生了异常时流动的故障电流，

所述稳定电流和所述故障电流由相对于对所述直流断路器不同的系统供给。

6.根据权利要求5所述的直流断路器的试验方法，其特征在于，

所述故障电流供给处理与所述稳定电流供给部处理并行进行，

所述稳定电流和所述故障电流重叠了的电流流过所述直流断路器。