RU2597998C2 - Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения - Google Patents

Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения Download PDF

Info

Publication number
RU2597998C2
RU2597998C2 RU2013146961/07A RU2013146961A RU2597998C2 RU 2597998 C2 RU2597998 C2 RU 2597998C2 RU 2013146961/07 A RU2013146961/07 A RU 2013146961/07A RU 2013146961 A RU2013146961 A RU 2013146961A RU 2597998 C2 RU2597998 C2 RU 2597998C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
switch
switching device
circuit breaker
switch according
Prior art date
Application number
RU2013146961/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013146961A (ru
Inventor
Вернер Хартманн
Лутц-Рюдигер ЕНИККЕ
Зильвио КОССЕ
Райнхард МАЙЕР
Норберт ТРАПП
Антоула ПАНАГОУ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2013146961A publication Critical patent/RU2013146961A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2597998C2 publication Critical patent/RU2597998C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H89/00—Combinations of two or more different basic types of electric switches, relays, selectors and emergency protective devices, not covered by any single one of the other main groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

Приводится выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения, содержащий вакуумный силовой выключатель (3) для отключения участка передачи и силовой выключатель (5) с газовой изоляцией для отключения участка передачи, причем силовой выключатель (5) с газовой изоляцией включен последовательно с вакуумным силовым выключателем (3). Кроме того, предусмотрено устройство (4) для создания противотока относительно тока на участке передачи для понижения тока через вакуумный силовой выключатель (3). Технический результат - элементы выключателя управляются устройством управления таким образом, чтобы отключение происходило при прохождении тока через нуль или около того. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к выключателю для участка передачи постоянного тока высокого напряжения.
Для передачи постоянного тока высокого напряжения (HVDC или HGÜ), в частности, для создания мультитерминальных (HVDC) и сетевых систем (HGÜ) необходимы силовые выключатели. Эти силовые выключатели должны надежно отключать как номинальные токи, так и токи короткого замыкания. Существующие номинальные напряжения составляют 550 В. В будущем номинальные напряжения смогут достигать 800 или даже 1000 кВ. Номинальные токи составляют около 2-5 кА. Отключаемые токи короткого замыкания могут превышать номинальный ток многократно. Силовой выключатель для передачи постоянного тока высокого напряжения должен дополнительно обеспечивать гальваническое разделение. Прежние установки для передачи постоянного тока высокого напряжения выполнены в виде решений типа «от точки к точке» (Point-to-Point). Отключения этих установок производятся путем регулирования на соответствующих преобразовательных станциях.
Задачей настоящего изобретения является создание выключателя для участка передачи постоянного тока высокого напряжения, с помощью которого при возможно более простом устройстве достигается надежное отключение номинальных токов и токов короткого замыкания.
Эта задача решается с помощью выключателя с признаками пункта 1 формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным формам исполнения выключателя.
Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения согласно изобретению содержит схему из последовательно включенных первого и второго коммутационных устройств, причем первое коммутационное устройство выполнено для прерывания тока, а второе коммутационное устройство - для изоляции напряжения. Наконец, выключатель содержит устройство для создания противотока относительно тока на участке передачи для понижения тока через коммутационные устройства. При этом первое коммутационное устройство предпочтительно содержит вакуумный силовой выключатель. Второе коммутационное устройство предпочтительно содержит силовой выключатель с газовой, масляной изоляцией или масляной изоляцией с малым содержанием масла.
Для изобретения было обнаружено, что при создании противотока, понижающего ток, протекающий через вакуумный силовой выключатель, предпочтительно достигается улучшение коммутационного процесса. В частности, при этом достигается прохождение тока через нуль. Это возможно, поскольку полярность в случае передачи постоянного тока высокого напряжения заранее известна и не изменяется постоянно, как при переменном токе.
Для генерации обратного напряжения устройство предпочтительно содержит конденсатор высокого напряжения, а также выключатель. Целесообразно, чтобы элементы были включены параллельно вакуумному силовому выключателю. При этом в нормальном режиме конденсатор высокого напряжения заряжается, однако с помощью выключателя по меньшей мере с одной стороны электрически отключается. Если произойдет падение тока, выключатель замыкается. В качестве выключателя может быть использован полупроводниковый выключатель, как, например, тиристор или второй силовой выключатель с газовой изоляцией.
Предпочтительно устройство для создания противотока содержит конденсатор высокого напряжения, а также последовательно включенное с ним третье коммутационное устройство и включается параллельно первому коммутационному устройству. В качестве третьего коммутационного устройства может использоваться, например, тиристор или другой силовой выключатель с газовой изоляцией.
В предпочтительном и усовершенствованном варианте осуществления изобретения выключатель содержит устройство для ограничения подъема тока, включенное последовательно с первым коммутационным устройством. Оно может содержать, например, индуктивность, включенную последовательно со схемой параллельного включения нелинейной индуктивности и емкости. При этом предпочтительном решении отпадают известные из уровня техники затрато- и энергоемкие решения со сверхпроводимостью, всегда требующие также криогенную технику, защищенную от отказов.
Целесообразно, чтобы выключатель содержал устройство управления. Последнее предпочтительно выполнено для определения изменения тока во времени и установления по нему наличия короткого замыкания, а при наличии короткого замыкания для подачи таких сигналов управления, чтобы разомкнулось первое коммутационное устройство.
Кроме того, устройство управления предпочтительно выполнено для управления устройством при создании противотока при наличии короткого замыкания, для создания противотока и управления вакуумным силовым выключателем, для его отключения при максимально малой величине тока, в частности при прохождении тока через нуль.
В другом варианте осуществления изобретения устройство управления устанавливает на основе измеренного изменения тока величину обратного напряжения. При этом достигается быстрое и надежное отключение с помощью вакуумного силового выключателя.
Ниже со ссылкой на фигуры с чертежами более подробно поясняются предпочтительные, но в то же время ни в коей мере не ограничительные примеры выполнения изобретения. При этом признаки изображены схематично.
На фиг.1 схематично изображено устройство выключателя для участка передачи постоянного тока высокого напряжения,
на фиг.2 - устройство ограничителя изменения тока и
на фиг.3 изображена структура устройства управления для создания противотока.
На фиг.1 схематично изображено устройство примера выполнения выключателя. Выключатель установлен на участке 1 передачи постоянного тока высокого напряжения и соединяется с другими линиями с помощью выводов 2. Выключатель содержит вакуумный силовой выключатель 3. Вакуумный силовой выключатель 3 реализован известным способом.
Кроме того, выключатель содержит устройство 4 для создания противотока. Пример выполнения такого устройства 4 для создания противотока изображен на фиг.3. Устройство 4 для создания противотока содержит конденсатор 21 высокого напряжения и тиристор 22, включенные последовательно. Альтернативно тиристору 22 здесь может быть использован также другой полупроводниковый выключатель, как, например, биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).
Кроме того, выключатель содержит ограничитель 6 изменения тока. Примерное устройство ограничителя 6 изменения тока изображено на фиг.2. При этом ограничитель 6 изменения тока содержит схему параллельного включения нелинейной индуктивности 12 и конденсатора 13. Эта схема параллельного включения, в свою очередь, включена последовательно с другой индуктивностью 11.
Кроме того, выключатель содержит силовой выключатель 5 с газовой изоляцией, например выключатель SF6. При этом выключатель 5 с газовой изоляцией, вакуумный силовой выключатель 3 и ограничитель 6 изменения тока включены последовательно. Параллельно вакуумному силовому выключателю 3 установлено устройство 4 для создания противотока.
Где это необходимо, устройство 7 управления соединено с вышеупомянутыми элементами. Так, например, в этом примере выполнения имеет место связь устройства 7 управления с ограничителем 6 изменения тока, по которой устройство 7 управления получает измерительный сигнал dI/dt измерения тока. Другая управленческая связь имеется между устройством 7 управления и вакуумным силовым выключателем 3, а также между устройством 7 управления и устройством 4 для создания противотока. Наконец, связь имеется между устройством 7 управления и силовым выключателем 5 с газовой изоляцией.
Устройство 7 управления отслеживает во время работы измеряемые величины изменения тока во времени. В случае короткого замыкания сильно возрос бы протекающий ток. Ограничитель 6 изменения тока прежде всего препятствует этому сильному подъему. Однако устройство 7 управления распознает по этому нарастающему току наличие короткого замыкания. Вследствие этого устройство 7 управления подает коммутационные сигналы на другие элементы выключателя. Эти коммутационные команды заключаются в размыкании вакуумного силового выключателя 3, силового выключателя 5 с газовой изоляцией и во включении тиристора 22 в устройстве 4 для создания противотока. При этом устройство 7 управления устанавливает временную последовательность этих команд. Целесообразным является быстрое создание противотока. При этом генерация противотока управляется таким образом, чтобы в идеале произошло прохождение тока через нуль. При прохождении тока через нуль или около того вакуумный силовой выключатель 3 отключается. Дополнительное выключение силового выключателя 5 с газовой изоляцией в конечном счете обеспечивает высокую электрическую прочность и отсутствие повторного зажигания в вакуумном силовом выключателе 3.

Claims (8)

1. Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения, содержащий
- схему из последовательно включенных первого и второго коммутационных устройств (3, 5), причем первое коммутационное устройство (3) выполнено для прерывания тока, а второе коммутационное устройство (5) для изоляции напряжения,
- устройство (4) для создания противотока относительно тока на участке передачи для понижения тока через коммутационные устройства (3, 5),
причем выключатель содержит устройство (6) для ограничения подъема тока, включенное последовательно с первым коммутационным устройством (3), при этом устройство (6) для ограничения подъема тока содержит индуктивность (11), включенную последовательно со схемой параллельного включения, состоящей из нелинейной индуктивности (12) и емкости (13).
2. Выключатель по п. 1, причем первое коммутационное устройство (3) содержит вакуумный силовой выключатель (3).
3. Выключатель по п. 1 или 2, причем второе коммутационное устройство (5) содержит силовой выключатель (5) с газовой, масляной изоляцией или масляной изоляцией с малым содержанием масла.
4. Выключатель по п. 1 или 2, причем устройство (4) для создания противотока содержит конденсатор (21) высокого напряжения, а также третье коммутационное устройство (22), последовательно включенное с ним, и включается параллельно первому коммутационному устройству (3).
5. Выключатель по п. 4, причем третьим коммутационным устройством (22) является тиристор (22).
6. Выключатель по п. 4, причем третьим коммутационным устройством (22) является силовой выключатель с газовой изоляцией.
7. Выключатель по п. 1 или 2, причем выключатель содержит устройство (7) управления, выполненное для определения изменения тока во времени и установления по нему наличия короткого замыкания, а при наличии короткого замыкания для подачи таких сигналов управления, чтобы разомкнулось первое коммутационное устройство (3).
8. Выключатель по п. 7, причем устройство (7) управления выполнено для управления устройством (4) для создания противотока при наличии короткого замыкания, для создания противотока и управления первым коммутационным устройством (3), для его отключения при максимально малой величине тока, в частности при прохождении тока через нуль.
RU2013146961/07A 2011-03-22 2012-03-05 Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения RU2597998C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011005905.9 2011-03-22
DE102011005905.9A DE102011005905B4 (de) 2011-03-22 2011-03-22 Schalter für eine Übertragungsstrecke für Hochspannungs-Gleichstrom
PCT/EP2012/053700 WO2012126714A1 (de) 2011-03-22 2012-03-05 Schalter für eine übertragungsstrecke für hochspannungs-gleichstrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013146961A RU2013146961A (ru) 2015-04-27
RU2597998C2 true RU2597998C2 (ru) 2016-09-20

Family

ID=45841456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013146961/07A RU2597998C2 (ru) 2011-03-22 2012-03-05 Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9240680B2 (ru)
CN (1) CN103430414B (ru)
BR (1) BR112013024409B8 (ru)
CA (1) CA2830763C (ru)
DE (1) DE102011005905B4 (ru)
RU (1) RU2597998C2 (ru)
WO (1) WO2012126714A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2790285B1 (en) 2013-04-12 2020-07-08 General Electric Technology GmbH Current limiter
US20140368309A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-18 Littelfuse, Inc. Circuit protection device
DE102013224621A1 (de) 2013-11-29 2015-06-03 Siemens Aktiengesellschaft Schalteinrichtung sowie Ausschaltverfahren zum Betrieb einer Schalteinrichtung
DE102018211621A1 (de) 2018-07-12 2020-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Gasisolierter Schalter
DE102022124365A1 (de) * 2022-09-22 2024-03-28 TenneT TSO GmbH Elektrisches Netzwerk zur Hochspannungsgleichstromübertragung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1153096A (en) * 1980-12-19 1983-08-30 William J. Premerlani Commutation circuit for an hvdc circuit breaker
RU41544U1 (ru) * 2004-06-24 2004-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технос" Гибридный коммутационный аппарат
RU2305366C1 (ru) * 2006-05-02 2007-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Размыкатель цепи постоянного тока

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2039065A1 (de) * 1970-08-06 1972-02-17 Kind Dieter Prof Dr Ing Verfahren und Anordnungen zur strombegrenzenden Unterbrechung von Gleich- und Wechselstroemen hoher Spannung
SE363001B (ru) 1972-05-18 1973-12-27 Asea Ab
JPS5537769A (en) 1978-09-09 1980-03-15 Tokyo Shibaura Electric Co High voltage dc breaker
US4300181A (en) * 1979-11-28 1981-11-10 General Electric Company Commutation circuit for an HVDC circuit breaker
JPS60194824A (ja) 1984-03-16 1985-10-03 Mitsubishi Electric Corp 直流サイリスタしや断器
SE514827C2 (sv) * 1993-12-09 2001-04-30 Abb Ab Likströmsbrytaranordning för hög effekt
JP2973831B2 (ja) * 1994-09-20 1999-11-08 株式会社日立製作所 過渡回復電圧制御法およびそれを用いたガス絶縁開閉装置
SE520005C2 (sv) * 2001-09-21 2003-05-06 Abb Ab Strömriktare samt förfarande för styrning av en strömriktare
CN201229893Y (zh) 2008-06-30 2009-04-29 中国西电电气股份有限公司 一种高压直流输电用转换开关电路结构
CN101986407B (zh) 2010-12-06 2013-01-30 东南大学 一种超高压真空断路器快速操动机构及其控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1153096A (en) * 1980-12-19 1983-08-30 William J. Premerlani Commutation circuit for an hvdc circuit breaker
RU41544U1 (ru) * 2004-06-24 2004-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технос" Гибридный коммутационный аппарат
RU2305366C1 (ru) * 2006-05-02 2007-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Размыкатель цепи постоянного тока

Also Published As

Publication number Publication date
BR112013024409B1 (pt) 2020-05-05
CA2830763A1 (en) 2012-09-27
DE102011005905A1 (de) 2012-09-27
CN103430414A (zh) 2013-12-04
DE102011005905B4 (de) 2021-05-27
US20140016236A1 (en) 2014-01-16
WO2012126714A1 (de) 2012-09-27
CA2830763C (en) 2019-03-19
CN103430414B (zh) 2016-09-07
RU2013146961A (ru) 2015-04-27
BR112013024409B8 (pt) 2023-04-25
US9240680B2 (en) 2016-01-19
BR112013024409A2 (pt) 2016-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104488156B (zh) 故障排除的方法
EP3035471B1 (en) High voltage dc breaker
US9692226B2 (en) Circuit interruption device
EP2768102B1 (en) Circuit interruption device
RU2592640C2 (ru) Линейный защитный автомат постоянного напряжения
US9178348B2 (en) DC voltage line circuit breaker
US20150022928A1 (en) Hybrid dc circuit breaking device
KR101872869B1 (ko) 충전된 커패시터와 병렬 lc 회로를 사용한 초고속 dc 차단기
WO2012100831A1 (en) Circuit breaker apparatus
EP3363092B1 (en) Method and arrangement for facilitating clearing of a pole fault and isolation of a faulted pole in a power transmission system
CN103762546A (zh) 断路器
RU2597998C2 (ru) Выключатель для участка передачи постоянного тока высокого напряжения
JP2015033187A (ja) 限流リアクトル装置
WO2015090365A1 (en) Integrated series converter and circuit breaker in a power system
US11770005B2 (en) Fault handling
CN103839710A (zh) 一种混合型直流断路器
US9667162B2 (en) Transformer connection apparatus
US9837224B2 (en) Switchgear assembly
US10333313B2 (en) Electrical assembly
CN103650086A (zh) 开关装置
US20130114314A1 (en) Converter system and power electronic system comprising such converter systems
WO2017167744A1 (en) High voltage direct current switchgear

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20220114