CN1297239A - 换向型直流断路器 - Google Patents
换向型直流断路器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1297239A CN1297239A CN 00128548 CN00128548A CN1297239A CN 1297239 A CN1297239 A CN 1297239A CN 00128548 CN00128548 CN 00128548 CN 00128548 A CN00128548 A CN 00128548A CN 1297239 A CN1297239 A CN 1297239A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- main switch
- capacitor
- switch
- circuit
- changing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/02—Details
- H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
- H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
一种换向型直流断路器,包括:第一主开关和第二主开关,串联插入在把直流电源与负载相连接的直流电路中;换向电路,与第一主开关并联连接,且包括第一辅助开关、第二辅助开关、第一电容器、第二电容器、和电抗器;控制单元;及过流断开装置。当断路器断开时,通过从具有不同电容值的两个电容器脱开在负载侧的电路,有可能防止由电容器充电电压引起的危害。而且,有可能把供有用于开关断开或闭合的指令的系统的数量减小到两个。
Description
本发明涉及一种换向型直流断路器，更具体地说，涉及一种包括两对主辅开关和具有不同电容值的两个电容器的换向型直流断路器的电路配置，其中通过选择用于两对主辅开关的开关状态从两个系统能选择与要中断的电流类型相对应的换向电路。
日本专利公开No.Hei 8-148066公开了一种具有换向电路配置的换向型直流断路器，这种换向电路配置包括具有不同电容值彼此并联连接在换向型直流断路器的换向电路中的两个电容器，从而能选择换向电流的数值。
然而，根据上述先有技术的电路配置允许电路在负载侧，并且两个电容器具有不同的电容值以保持彼此连接。这可能构成一种危害，因为电容器充电电压保持施加到负载侧的电路上，即使断路器断开时也是如此。另外，一个主触点、一个第一开关、及一个第二开关每个独立地控制，并因此必须控制三个系统。
本发明的目的在于提供一种具有电路配置的换向型直流断路器，这种电路配置防止当断路器断开时的危害，并且还把要供有用于开关断开或闭合的指令的系统数量减小到两个。
为了实现以上目的，根据本发明，这里提供有：一个第一主开关和一个第二主开关，串联插入在把一个直流电源与一个负载相连接的直流电路中；一个串联电路，带有与第一主开关并联连接的一个第一辅助开关、一个第一电容器和一个电抗器；一个串联电路，带有与第一电容器并联连接的一个第二辅助开关和一个第二电容器；及一个控制单元，用来控制第一主开关和第二主开关的断开和闭合操作。
另外，根据本发明，第一主开关和第一辅助开关处于彼此不同的开关状态中，第一辅助开关在第一主开关断开之后闭合。而且，第二主开关和第二辅助开关处于相同的开关状态中，第二辅助开关在第二主开关断开之前断开。
而且，根据本发明，把在第一电容器的电容与第二电容器的电容之间的比值设置在1∶0.25至1∶18的范围内。况且，根据本发明，每个具有与第一电容器相同的电容且彼此并联连接的n个电容器(其中n是在1≤n≤18范围内的整数)用作第二电容器。
图1是根据本发明第一实施例的换向型直流断路器的电路图；
图2是根据本发明第二实施例的换向型直流断路器的电路图；
图3是根据本发明第三实施例的换向型直流断路器的电路图；及
图4是根据本发明第四实施例的换向型直流断路器的电路图。
参照图1将描述本发明的第一实施例。
标号1指示一个在典型直流馈电线路中供给1500V正极电压的直流电源。标号2指示直流电车等的负载。标号3指示一根向负载供电的馈电线。标号4指示一根把负载2连接到直流电源1上的返回导线。标号5指示一个插入在馈电线3的中点处以进行从直流电源1至负载2供给的电流的切换的换向型直流断路器。换向型直流断路器5包括一个控制单元50、一个第一主开关51、一个第二主开关52、一个第一辅助开关53、一个第二辅助开关54、一个第一电容器55、一个第二电容器56、一个电抗器57、一个电流变压器58、及一个过流断开装置59。第一主开关51和第二主开关52串联插入在馈电线3中，并且第一主开关51布置在直流电源1侧，而第二主开关52布置在负载2侧。第一辅助开关53、第一电容器55、及电抗器57的串联电路与第一主开关51并联，而第二辅助开关54、和第二电容器56的串联电路与第一电容器55并联连接。电流变压器58置于馈电线3上以检测流经馈电线3的电流，并且由此把电流值输入到过流断开装置59。过流断开装置59提供有一个为自动断路设置的值，并且当流经馈电线3的电流值超过为自动断路设置的值时，输出一个用于开关断开的指令11。控制单元50从过流断开装置59接收外部指令10或用于开关断开的指令11，并且由此仅向第一主开关51和第二主开关52提供一个用于开关断开的指令。
第一辅助开关53以与第一主开关51互锁的关系操作。具体地说，第一辅助开关53在第一主开关51断开之后延迟时间t1(例如2ms)闭合。第二辅助开关54以与第二主开关52互锁的关系操作。具体地说，第二辅助开关54在第二主开关52断开之前的时间t2(例如2.5ms)断开。因而，足以从控制单元50仅向第一主开关51和第二主开关52提供断开或闭合的指令。
当操作负载2时，闭合第一主开关51和第二主开关52。在这种条件下，具有1500V电压的直流施加到负载2上，并由此负载2成为可操作的。在这种情况下，处于与第一主开关51的开关状态相反的开关状态的第一辅助开关53是断开的，而处于与第二主开关52的开关状态相同的开关状态的第二辅助开关54是闭合的。第一电容器55和第二电容器56相对于直流电源1侧预先充电到+2000V。
如果在负载2中的失效或在馈电线3中的接地故障发生，则由电路常数确定的非常大的、迅速上升的故障电流流经馈电线3。当电路常数表示例如15mΩ的电路电阻和150μH的电路电感时，达到的最大值是100kA，并且最大冲击速率是10kA/ms。当这样一种故障电流出现时，故障电流需要非常声速地中断以便使过流对设备的不利影响最小。在换向型直流断路器5中，电流变压器58首先检测故障电流值，并且然后把故障电流值输入到过流断开装置59。当例如把过流断开装置59的自动断路设置值设置在12000A时，过流断开装置59在故障电流达到12000A的时刻向控制单元50发送一个用于开关断开的指令11。控制单元50首先断开第一主开关51。第一辅助开关53在第一主开关51断开之后以时间t1(例如2ms)的延迟闭合。这导致包括第一电容器55、第二电容器56、电抗器57、第一主开关51、第一辅助开关53、及第二辅助开关54的LC谐振电路的形成。然后已经预先充电的第一电容器55和第二电容器56放电以把与故障电流的方向相反的换向电流供给到第一主开关51中。当把第一电容器55的电容设置为600μF而把第二电容器56的电容设置为1200μF时，在相反方向的最大换向电流值是40kA。因而，当以这样一种方式设置t1，从而第一辅助开关53在故障电流值达到40kA之前闭合时，故障电流和换向电流彼此抵消。然后，通过第一主开关51的电路断路结束，此时第一主开关51的电流变成零。接着第一主开关51的断开，控制单元50在时间t3(例如12ms)的延迟之后断开第二主开关52。第二辅助开关54在第二主开关52断开之前的时间t2(例如2.5ms)断开。在这种情况下，当把t3设置为满足t3＞t1+t2(例如12ms(t3)＞2ms(t1)+2.5ms(t2)=4.5ms)的值时，第二辅助开关54不会在第一辅助开关53的闭合之前断开。因此，有可能第二电容器56与第一电容器55一起放电，由此使上述的大故障电流中断。第二主开关52完成电路断路，此时第一电容器55和第二电容器56已经由直流电源1充电，并且电路电流变成零。
另一方面，在正常操作条件下换向型直流断路器5的断路操作基于一个外部指令10。在接收到用于开关断开的外部指令10时，控制单元50同时断开第一主开关51和第二主开关52。在这种情况下，第二辅助开关54在第二主开关52断开之前的时间t2(例如2.5ms)已经断开。因此，当第一辅助开关53闭合时，形成一个包括第一电容器55、电抗器57、第一主开关51、及第一辅助开关53的LC谐振电路。然后，在已经充电的第一电容器55和第二电容器56中，只有第一电容器55放电，以用与在正常操作条件下流动的负载电流方向相反的换向电流供给第一主开关51。负载电流的最大值能达到是在过流断开装置59中设置的值的12000A。然而，当只有第一电容器55放电时得到的换向电流的最大值是14kA。因此，负载电流的最大值12000A能由换向电流抵消。然后，当第一主开关51的电流变成零时，通过第一主开关51的电路断路结束。因而，有可能中断负载电流。
因而，由于提供第二主开关52，所以负载2、第一电容器55、及第二电容器56在断路器断开之后脱开。因此，有可能防止在电路中在负载侧可能由电容器充电电压引起的危害。而且，当控制单元50通过在故障电流的情况下从过流断开装置59接收用于开关断开的指令11而在负载电流的情况下接收一个外部指令10断开第一主开关51和第二主开关52时，控制单元50依据两种电流的哪种正在流动通过选择换向电路能中断故障电流和负载电流。
在图1中，形成一个串联电路的第一辅助开关53、第一电容器55、及电抗器57可以按任何给定顺序排列。例如，图2是电路图，表示一种其中电抗器57布置在第一辅助开关53与第一电容器55之间的情形。另外，图3是电路图，表示一种其中电抗器57布置在第一主开关51与第二主开关52之间的情形。在这种情况下，有可能在故障电流出现时得到减小冲击速率的效果，因为电路常数的电抗器分量增大。
一般地说，在过流断开装置59为自动断路设置的值是3000A至12000A，并且换向电流的最大值需要是15000A至55000A。因此，在第一电容器55的电容与第二电容器56的电容之间的比值，能采用在具有12000A∶(15000A-12000A)=1∶0.25的最小值和3000A∶(55000A-3000A)=1∶17.3≈1∶18的最大值的范围内的任何值。图4是电路图，表示一种其中每个具有与第一电容器55相同的电容且彼此并联连接的n个电容器(n是正整数)用作第二电容器56的情形，这种连接在第一电容器55的电容与第二电容器56的电容之间的比值是1∶n时特别有用。
根据本发明，当断路器断开时，通过从具有不同电容值的两个电容器脱开在负载侧的电路，有可能防止由电容器充电电压引起的危害。而且，有可能把供有用于开关断开或闭合的指令的系统的数量减小到两个。
Claims (8)
1．一种换向型直流断路器，包括：
一个第一主开关和一个第二主开关，串联插入在把一个直流电源与一个负载相连接的直流电路中；
一个串联电路，带有与第一主开关并联连接的一个第一辅助开关、一个第一电容器和一个电抗器；
一个串联电路，带有与第一电容器并联连接的一个第二辅助开关和一个第二电容器；及
一个控制单元，用来控制所述第一主开关和所述第二主开关的断开和闭合操作。
2．一种换向型直流断路器，包括：
一个第一主开关和一个第二主开关，串联插入在把一个直流电源与一个负载相连接的直流电路中；
一个串联电路，带有与第一主开关并联连接的一个第一辅助开关、一个第一电容器和一个电抗器；
一个串联电路，带有与第一电容器并联连接的一个第二辅助开关和一个第二电容器；
一个控制单元，用来控制所述第一主开关和所述第二主开关的断开和闭合操作；及
一个过流断开装置，当流经电路的电流值达到一个规定值时用来把一个用于开关断开的指令输出到控制单元。
3．根据权利要求1所述的换向型直流断路器，其中所述第一主开关和所述第一辅助开关处于彼此不同的开关状态中，第一辅助开关在第一主开关断开之后闭合。
4．根据权利要求1所述的换向型直流断路器，其中所述第二主开关和所述第二辅助开关处于相同的开关状态中，第二辅助开关在第二主开关断开之前断开。
5．一种用来控制换向型直流断路器的方法，该换向型直流断路器包括：一个第一主开关和一个第二主开关，串联插入在把一个直流电源与一个负载相连接的直流电路中；一个第一辅助开关，以与第一主开关互锁的关系操作；一个第二辅助开关，以与第二主开关互锁的关系操作；一个第一电容器；一个第二电容器；及一个电抗器；其中控制所述第一主开关和所述第二主开关的断开和闭合操作，所述方法包括：
依据操作条件适当地使用一种在第一主开关断开之后断开第二主开关的控制方法、或一种同时断开第一主开关和第二主开关的控制方法。
6．根据权利要求1所述的换向型直流断路器，其中一个真空中断器用于所述第一主开关、所述第二主开关、所述第一辅助开关、及所述第二辅助开关的每一个。
7．根据权利要求1所述的换向型直流断路器，其中在所述第一电容器的电容与所述第二电容器的电容之间的比值在1∶0.25至1∶18的范围内。
8．根据权利要求1所述的换向型直流断路器，其中每个具有与第一电容器相同的电容且彼此并联连接的n个电容器(其中n是在1≤n≤18范围内的整数)用作所述第二电容器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32643999A JP3674419B2 (ja) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | 転流式直流遮断器 |
| JP326439/1999 | 1999-11-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1297239A true CN1297239A (zh) | 2001-05-30 |
Family
ID=18187826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 00128548 Pending CN1297239A (zh) | 1999-11-17 | 2000-11-17 | 换向型直流断路器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1102295A3 (zh) |
| JP (1) | JP3674419B2 (zh) |
| CN (1) | CN1297239A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102227796A (zh) * | 2008-11-26 | 2011-10-26 | Abb技术有限公司 | 高压直流电路断路器设备和方法 |
| WO2015024509A1 (zh) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | 国家电网公司 | 一种高压大电流直流断路器及其控制方法 |
| CN110401174A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-11-01 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种中压直流真空断路器主电路拓扑及其分断方法 |
| CN111525915A (zh) * | 2019-02-05 | 2020-08-11 | P·莱尔 | 通过切换两个串联连接的开关来持久断开带有感性负载的电路的方法和装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4660131B2 (ja) * | 2004-07-15 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 直流遮断器 |
| JP4492610B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2010-06-30 | 株式会社日立製作所 | 遮断器及びその開閉方法 |
| JP4923072B2 (ja) | 2009-02-19 | 2012-04-25 | 株式会社日立製作所 | 転流式直流遮断器 |
| DE102011083514A1 (de) * | 2011-09-27 | 2013-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Gleichspannungs-Leistungsschalter |
| WO2015062644A1 (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | Abb Technology Ltd | Circuit breaker |
| JP6953885B2 (ja) * | 2017-08-10 | 2021-10-27 | 富士電機株式会社 | 電源装置および遮断スイッチ回路 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3135338B2 (ja) * | 1992-02-21 | 2001-02-13 | 株式会社日立製作所 | 転流式直流遮断器 |
| JP3443926B2 (ja) * | 1994-04-06 | 2003-09-08 | 株式会社日立製作所 | 転流型直流遮断器 |
| JP3168846B2 (ja) * | 1994-11-17 | 2001-05-21 | 株式会社日立製作所 | 転流型直流遮断器 |
-
1999
- 1999-11-17 JP JP32643999A patent/JP3674419B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-10-31 EP EP00123740A patent/EP1102295A3/en not_active Withdrawn
- 2000-11-17 CN CN 00128548 patent/CN1297239A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102227796A (zh) * | 2008-11-26 | 2011-10-26 | Abb技术有限公司 | 高压直流电路断路器设备和方法 |
| CN102227796B (zh) * | 2008-11-26 | 2014-04-30 | Abb技术有限公司 | 高压直流电路断路器设备和方法 |
| WO2015024509A1 (zh) * | 2013-08-20 | 2015-02-26 | 国家电网公司 | 一种高压大电流直流断路器及其控制方法 |
| CN111525915A (zh) * | 2019-02-05 | 2020-08-11 | P·莱尔 | 通过切换两个串联连接的开关来持久断开带有感性负载的电路的方法和装置 |
| CN110401174A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-11-01 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种中压直流真空断路器主电路拓扑及其分断方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1102295A3 (en) | 2003-05-14 |
| JP3674419B2 (ja) | 2005-07-20 |
| JP2001143581A (ja) | 2001-05-25 |
| EP1102295A2 (en) | 2001-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6075684A (en) | Method and arrangement for direct current circuit interruption | |
| CN114365255A (zh) | 保护开关装置、保护开关系统和方法 | |
| CN1035295C (zh) | 电力传输系统 | |
| KR101872869B1 (ko) | 충전된 커패시터와 병렬 lc 회로를 사용한 초고속 dc 차단기 | |
| CA2178356C (en) | A high voltage electric power line current limiter | |
| US20130300491A1 (en) | Subsea Power Switching Device and Methods of Operating the Same | |
| US20140226247A1 (en) | Dc voltage line circuit breaker | |
| US7075767B2 (en) | Fault current limiting system and method | |
| CN1297239A (zh) | 换向型直流断路器 | |
| CN108140502A (zh) | 机电式断路器装置 | |
| US11574777B2 (en) | Hybrid switching apparatus for electric grids | |
| US11705714B2 (en) | Hybrid switching apparatus for electric grids | |
| US4200907A (en) | Method of taking a pole of a high-voltage d-c transmission station out of service | |
| KR101802509B1 (ko) | 캐스케이드 하프 브리지 sscb | |
| US5689397A (en) | Arrangement for disconnecting branches of a low voltage supply network under short circuit conditions | |
| US11476662B2 (en) | Star point grounding with overvoltage limitation for a polyphase transformer | |
| US7626286B2 (en) | Method for mains-synchronous switching of circuit breakers, and an apparatus for carrying out this method | |
| WO2007101783A1 (en) | Switchgear with a plurality of outgoing feeders and method for interrupting an overcurrent | |
| JPH11289670A (ja) | 双極直流送電系統 | |
| RU2786938C1 (ru) | Устройство управления трехфазным высоковольтным вакуумным выключателем | |
| GB2487918A (en) | DC power network protection system | |
| US4577253A (en) | Method for limiting the fault-generated currents of circuit breakers in a high-voltage switching system and application of the method | |
| EP3982539B1 (en) | Switching arrangement | |
| CN114156846B (zh) | 低损耗多端直流断路器及其控制方法 | |
| SU1030911A1 (ru) | Устройство дл передачи электрической энергии трехфазным потребител м в сет х с изолированной нейтралью |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: GR Ref document number: 1042029 Country of ref document: HK |