DE202016103270U1 - DC circuit breaker with two commutation sections - Google Patents
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Abstract
Gleichstromschutzschalter (1) zum Unterbrechen eines Gleichstroms, wobei der Gleichstromschutzschalter folgendes aufweist: einen Unterbrecherteilabschnitt (10), der einen Unterbrecher (2) aufweist; einen ersten Kommutierungsteilabschnitt (11a), der einen ersten Kondensator (3a) und einen ersten induktiven Widerstand (4a), in Reihe geschaltet, aufweist; einen zweiten Kommutierungsteilabschnitt (11b), der einen zweiten Kondensator (3b) und einen zweiten induktiven Widerstand (4b), in Reihe geschaltet, aufweist; wobei der Unterbrecherteilabschnitt (10), der erste Kommutierungsteilabschnitt (11a) und der zweite Kommutierungsteilabschnitt (11b) alle parallel geschaltet sind.A DC circuit breaker (1) for interrupting a direct current, said DC circuit breaker comprising: a breaker section (10) having a breaker (2); a first commutating section (11a) having a first capacitor (3a) and a first inductive resistor (4a) connected in series; a second commutating section (11b) having a second capacitor (3b) and a second inductive resistor (4b) connected in series; wherein the breaker section (10), the first commutation section (11a) and the second commutation section (11b) are all connected in parallel.
Description
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-(GS-)Schutzschalter mit zwei Kommutierungsteilabschnitten. The invention relates to a DC (GS) circuit breaker with two Kommutierungsteilabschnitten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK GENERAL PRIOR ART
Zum Unterbrechen eines Hochspannungsgleichstroms, HVDC, ist es möglich, einen Resonanzkreis, der einen Kondensator und einen Induktor aufweist, parallel zu einem Unterbrecher zu benutzen. Der Resonanzkreis wird durch eine Bogenspannung des Unterbrechers ausgelöst, die einen Schwingstrom zum Gleichstrom überlagert, wodurch ein Stromnulldurchgang erzeugt wird, welcher zur Bogenlöschung im Unterbrecher führt. For interrupting a high voltage DC current, HVDC, it is possible to use a resonant circuit having a capacitor and an inductor in parallel with a breaker. The resonant circuit is triggered by an arc voltage of the interrupter, which superimposes a resonant current to the DC current, whereby a current zero crossing is generated, which leads to arc extinction in the interrupter.
Der Nennstrom des GS-Schutzschalters hängt von der Kapazität und Induktivität des Resonanzkreises ab. Insbesondere nimmt der Nennstrom mit erhöhter Kapazität und verringerter Induktivität zu. The rated current of the DC circuit breaker depends on the capacitance and inductance of the resonant circuit. In particular, the rated current increases with increased capacitance and reduced inductance.
Die Stromunterbrechungsnennleistung mit der Gestaltung des Stands der Technik ist jedoch nur ungefähr 5.000 A, was nicht für alle Anwendungen genügt. Ein Weg zum Erzielen einer erhöhten Stromunterbrechungsnennleistung könnte das Erhöhen der Kapazität sein. Erhöhte Kapazität führt jedoch zu einem erheblichen Kostenanstieg, sowohl für die Kondensatoren als auch für erhöhte physikalische Raumanforderungen. Ein anderer Weg zum Erzielen derartiger Stromunterbrechungsnennleistung könnte das Verringern der Induktivität sein, wobei jedoch die Induktivität aufgrund geometrischer Beschränkungen einen Minimalwert aufweist. However, the current interrupt rated power with the prior art design is only about 5,000 A, which is not enough for all applications. One way to achieve increased power interruption rating could be to increase capacity. Increased capacity, however, leads to a significant cost increase, both for the capacitors and for increased physical space requirements. Another way to achieve such nominal power interrupting power could be to reduce the inductance, but the inductance has a minimum value due to geometric constraints.
KURZDARSTELLUNG SUMMARY
Es ist eine Aufgabe, einen Gleichstromschutzschalter mit verbessertem Leistungsvermögen vorzusehen. It is an object to provide a DC circuit breaker with improved performance.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Gleichstrom-(GS-)Schutzschalter zum Unterbrechen eines Gleichstroms vorgesehen. Der Gleichstromschutzschalter weist folgendes auf: einen Unterbrecherteilabschnitt, der einen Unterbrecher aufweist; einen ersten Kommutierungsteilabschnitt, der einen ersten Kondensator und einen ersten induktiven Widerstand, in Reihe geschaltet, aufweist; einen zweiten Kommutierungsteilabschnitt, der einen zweiten Kondensator und einen zweiten induktiven Widerstand, in Reihe geschaltet, aufweist; wobei der Unterbrecherteilabschnitt, der erste Kommutierungsteilabschnitt und der zweite Kommutierungsteilabschnitt alle parallel geschaltet sind. According to a first aspect, a DC (DC) circuit breaker is provided for interrupting a DC current. The DC circuit breaker includes: a breaker section having a breaker; a first commutation section having a first capacitor and a first inductive resistor connected in series; a second commutating section having a second capacitor and a second inductive resistor connected in series; wherein the breaker section, the first commutation section and the second commutation section are all connected in parallel.
Der Gleichstromschutzschalter kann ferner einen Überspannungsteilabschnitt aufweisen, der einen Überspannungsschutzkreis aufweist, und wobei der Überspannungsteilabschnitt mit dem Unterbrecherteilabschnitt, dem ersten Kommutierungsteilabschnitt und dem zweiten Kommutierungsteilabschnitt parallel geschaltet ist. The DC circuit breaker may further include an overvoltage section having an overvoltage protection circuit, and wherein the overvoltage section is connected in parallel with the interrupt section, the first commutation section, and the second commutation section.
Der erste Kondensator und der zweite Kondensator können im Wesentlichen gleiche Kapazitäten aufweisen. The first capacitor and the second capacitor may have substantially equal capacitances.
Der erste induktive Widerstand und der zweite induktive Widerstand können beide inhärent in der Struktur des Gleichstromschutzschalters sein. The first inductive resistor and the second inductive resistor both may be inherently in the structure of the DC circuit breaker.
Der erste Kommutierungsteilabschnitt kann auf einer Seite des Unterbrechers vorgesehen sein, in welchem Falle der zweite Kommutierungsteilabschnitt auf einer gegenüberliegenden Seite des Unterbrechers vorgesehen ist. The first commutation section may be provided on one side of the circuit breaker, in which case the second commutation section is provided on an opposite side of the circuit breaker.
Im Allgemeinen sind alle in den Ansprüchen benutzten Fachbegriffe entsprechend ihrer gewöhnlichen Bedeutung auf dem technischen Gebiet auszulegen, soweit hierin nicht ausdrücklich anderweitig definiert. Alle Bezugnahmen auf „ein/e, der/die/das Element, Vorrichtung, Bestandteil, Mittel, Schritt usw.“ sind offen als bezugnehmend auf mindestens ein Beispiel des Elements, der Vorrichtung, des Bestandteils, Mittels, Schritts usw. auszulegen, soweit nicht ausdrücklich anderweitig angegeben. Die Schritte jeglichen hierin offenbarten Verfahrens müssen nicht in der offenbarten genauen Reihenfolge ausgeführt werden, soweit nicht ausdrücklich angegeben. In general, all technical terms used in the claims are to be construed according to their ordinary meaning in the technical field, unless expressly defined otherwise herein. All references to "one, the, the element, device, component, means, step, etc." are to be construed as referring to at least one example of the element, device, component, means, step, etc., as far as not expressly stated otherwise. The steps of any method disclosed herein need not be performed in the precise order disclosed, unless expressly stated.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings; show it:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Die Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eingehender beschrieben, in denen bestimmte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in zahlreichen Formen verkörpert sein und ist nicht als auf die hierin angeführten Ausführungsformen beschränkt zu begreifen; stattdessen sind die Ausführungsformen als Beispiel vorgesehen, damit die Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig mitteilt. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in der Beschreibung durchwegs auf gleiche Elemente. The invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which certain embodiments of the invention are shown. However, this invention may be embodied in numerous forms and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein; instead, the embodiments are provided by way of example so that the disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
Ein Unterbrecherteilabschnitt
Ein erster Kommutierungsteilabschnitt
Der Unterbrecherteilabschnitt
Optional weist der Gleichstromschutzschalter
Der erste Kondensator
Durch die Reihenschaltung des Kondensators und des induktiven Widerstands in den Kommutierungsteilabschnitten sieht der resultierende Resonanzkreis einen Schwingstrom vor, der auf einem Gleichstrom durch den Unterbrecher
Wenn der Strom im Unterbrecher
Dementsprechend weist jeder der Kommutierungsteilabschnitte
Im Stand der Technik liegt nur ein Resonanzkreis vor, der einen Kommutierungsteilabschnitt nutzt. Der Kondensator des Kommutierungsteilabschnitts kann auf einer Plattform vorgesehen sein, um bei Anwendung auf einem hohen Spannungspegel sicheren geometrischen Abstand zur Erde vorzusehen. Die Induktivität des Kommutierungsteilabschnitts ist ein Resultat des physikalischen Raums einer Schleife, die aus den Verbindungen zwischen dem Unterbrecher und dem Kondensator resultiert. In the prior art, there is only one resonant circuit using a commutation section. The capacitor of the commutation section may be provided on a platform to provide a safe geometric distance to ground when applied to a high voltage level. The inductance of the commutation section is a result of the physical space of a loop resulting from the connections between the breaker and the capacitor.
In hierin dargestellten Ausführungsformen liegen zwei Kommutierungsteilabschnitte vor. Dadurch können die Kondensatoren derart angeordnet sein, dass die Induktivität durch Minimieren der magnetischen Energie im System erheblich verringert ist. Verringerungen von ungefähr 25% sind dadurch ermöglicht. In einer Simulation wurde die Induktivität von 12,7 µH auf 9,6 µH verringert, eine Verringerung von 24,4%. In embodiments illustrated herein, there are two commutation sections. Thereby, the capacitors can be arranged such that the inductance by minimizing the magnetic energy in the system is significantly reduced. Reductions of approximately 25% are thereby made possible. In one simulation, the inductance was reduced from 12.7 μH to 9.6 μH, a reduction of 24.4%.
Der erste Kommutierungsteilabschnitt
Die verringerte Induktivität kann zum Erhöhen der Stromunterbrechungsnennleistung des Gleichstromschutzschalters und/oder zum Verringern der Größe und Kosten der Kondensatoren für eine jeweilige Stromunterbrechungsnennleistung genutzt werden. Das Konzept der zwei Kommutierungsteilabschnitte wurde für Ströme von 7.000 A getestet und verifiziert. The reduced inductance may be used to increase the DC cutoff power rating of the DC circuit breaker and / or to reduce the size and cost of the capacitors for a particular nominal power interruption rating. The concept of the two commutation sections has been tested and verified for currents of 7,000 A.
Die Erfindung wurde obenstehend hauptsächlich unter Bezugnahme auf einige wenige Ausführungsformen beschrieben. Wie für den Fachmann jedoch ohne weiteres ersichtlich, sind andere als die obenstehend offenbarten Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie er durch die beiliegenden Patentansprüche definiert ist, gleicherweise möglich. The invention has been described above mainly with reference to a few embodiments. However, as will be readily apparent to those skilled in the art, other embodiments than those disclosed above are equally possible within the scope of the invention as defined by the appended claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2289085 B1 [0004] EP 2289085 B1 [0004]
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EP3745440A1 (en) * | 2019-04-23 | 2020-12-02 | Xi'an Jiaotong University | Oscillating dc circuit breaker based on vacuum interupter with magnetic blow intergrated and breaking method thereof |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2289085B1 (en) | 2008-06-10 | 2014-05-07 | ABB Technology AG | A dc current breaker |
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2016
- 2016-06-21 DE DE202016103270.9U patent/DE202016103270U1/en active Active
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EP2289085B1 (en) | 2008-06-10 | 2014-05-07 | ABB Technology AG | A dc current breaker |
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EP3745440A1 (en) * | 2019-04-23 | 2020-12-02 | Xi'an Jiaotong University | Oscillating dc circuit breaker based on vacuum interupter with magnetic blow intergrated and breaking method thereof |
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