[发明专利]包括过压保护的用于传输高压DC电力的设施

说明书

技术领域

本发明涉及用于传输电力的设施，其包括

●高压DC线路，

●与所述DC线路串联连接并且配置成当所述DC线路上发生故障时中断故障电流的DC断路器，

●配置成检测作为在DC线路上的位置处发生故障的结果的故障电流的出现的部件，

●配置成控制所述DC断路器用于当所述故障电流出现时保护连接到DC线路的设备的控制单元，以及

●配置成耗散能量的部件，配置成当所述故障发生时在所述DC断路器的所述控制的时刻耗散存储在所述位置和这些部件之间的DC线路的故障电流路径中的能量。

背景技术

高压意思是≥10kV的电压并且常常是相对于地的几百kV的电压。

该设施可以是任何可想到的用于传输电力并且具有至少一个高压DC线路的类型。这样的设施的示例是用于通过高压直流传输电力的设施，其中采用架空线路或电缆的形式的DC线路用于长距离传输电力，具有与AC线路相比低的损耗。它还可是任何类型的用于传输电力的具有互连多个DC线路的DC开关站（可能连同其他这样的DC开关站形成DC输电网或网络）的设施。

所述故障可由于不同的原因（例如被闪电击中等）出现并且是线路到线路或线路到地的故障。于是当这样的故障发生时能够在非常短的时间限制由于这样的故障引起的快速增大的故障电流而且还处理产生并且存储在所述故障电流路径中的故障能量用于防止对连接到DC线路的设备的严重影响是很重要的。

已知的是具有所述DC断路器的该类型的设施，该断路器包括例如半导体开关等开关元件，其与所述DC线路串联连接并且当所述故障发生时控制开关以切换成将故障电流换向进入采用放电器组的形式的所述能量耗散部件，该耗散部件与该开关元件并联连接并且具有超过所述DC线路相对于地的电压的保护水平。该放电器组然后将通过耗散存储在故障电流路径中的能量使故障电流减小到零。要由所述放电器组处理的故障能量取决于中断电流水平，即在中断通过DC断路器的电流的时刻的电流水平，以及故障沿所述DC线路的位置（取决关系是与所述故障位置和DC断路器之间的DC线路的电感L成比例）。从而，如果故障发生在远离DC断路器（例如几百千米等）的位置，该能量可以比发生在DC断路器附近的故障高得多。从而，需要的放电器组的大小难以估计，特别对于这样具有复杂DC输电网的设施是难以估计的，并且需要高估来覆盖更坏的情况条件。这意味设计成处理几MJ到几十MJ的范围中的能量的大放电器组必须应用于高压DC输电网断路器。此外，放电器组可仅暴露于给定的标称能量耗散的有限数目的操作。从而，为了确保功能性并且减少放电器组的大小以及成本，在中断情况期间放电器组的需要的能量耗散应该保持尽可能低。

发明内容

本发明的目的是要提供在引言中限定的类型的设施，其相对于已知的这样的设施在至少某方面得到改进。

该目的根据本发明通过提供这样的设施获得，其中所述能量耗散部件包括连接在地和所述DC线路之间的能量消耗制动电阻器和续流整流元件的串联连接来传导电流，同时当所述故障发生时在所述DC断路器的所述控制时形成通过所述能量耗散部件的并且在地和所述位置之间的所述故障电流路径中的续流路径。

这样的用于在所述电阻器中能量耗散的续流路径的设置导致相当大地减少所述能量耗散部件的成本的可能性。这样的用于在一定时间段中消耗一定量能量的制动电阻器比对应的放电器组成本低。这样的制动电阻器的存在意味采用与DC断路器连接的放电器组的形式的能量耗散部件可在大小上减小，并且由此节省成本。此外，这样的放电器组不再需要被高估，因为要处理的能量由此将由于制动电阻器的存在而被精确地限定，因为所述故障沿DC线路的位置将仅影响制动电阻器的能量耗散能力的要求，这将去除要由任何放电器组处理的线路的电感。这意味实际上对于许多应用，这样的设施的DC断路器的任何放电器组可仅用于电流限制并且不用于消耗能量。

能量消耗制动电阻器和续流整流元件的所述串联连接的设置还实现了通过所述DC断路器将故障DC线路从设施的剩余部分更快切断并且从而实现了DC线路故障对设施的其他部分更小的影响。

根据本发明的实施例，所述整流元件包括将制动电阻器连接到所述DC线路的高压二极管，并且该整流元件优选包括这样的高压二极管的串联连接来一起阻挡其两端的超过所述DC线路上相对于地的规定电压的反向电压，并且当所述电压高达100kV或甚至更高时大数目的串联连接的这样的二极管将是必需的。