[发明专利]高压DC系统中的电流上升限制

说明书

技术领域

本发明涉及用于在故障状况下限制高压DC网络中的电流上升的方法。它还涉及高压DC断路器，其包括用于中断高压DC电流的开关组装件和与所述开关组装件串联布置的感应电流上升限制器。

背景技术

在高压直流（HVDC）系统（DC电网）中，因为没有自然的电流零交叉，从而使得难以熄灭断路器中的电弧，常规的机械断路器必须能够非常快地切断大的电流。关于此，例如在接地故障的情况下，电流可以快速上升，并且因此断路器必须是快的，这使得根本难以使用机械断路器。

为了减轻这些问题，已知使感应电流上升限制元件与断路器的开关组装件串联对齐。这样的电流上升限制元件例如可以是具有大约100mH的恒定电感的空气盘管。电感在故障情况下固有地限制电流的上升率，由此给予开关组装件更多的时间来切断电流。

使用具有甚至更高电感的电流上升限制器可是有利的，但这导致系统不稳定并且特别地，它削弱了系统支持快速（但有常规的）负载变化的能力。而且，具有大的电感的感应电流限制器庞大且昂贵。

发明内容

要通过本发明解决的问题因此提供一种方法和具有上文的类型的一种断路器，其高效限制高压DC网络中的电流上升。

该问题通过所述方法、断路器、它的使用和高压DC网络（其包括这样的根据独立权利要求的断路器）来解决。

因此，电流上升通过在网络中布置感应电流上升限制器而受到限制。电流上升限制器具有电感，其随着流过电流上升限制器的电流I和/或所述电流I的时间导数dI/dt而增加。

因此，在正常操作中，其中电流I或它的时间导数dI/dt在标称范围内，电流上升限制器的电感比较小并且因此对网络的稳定性具有比较弱的影响。然而，在故障情况下，电流I和它的时间导数dI/dt增加，这导致限制器的电感增加并且因此提高限制器限制电流上升的能力。

该方法在高压DC断路器中特别有用。这样的断路器（其用于阻断高压DC电流）包括用于中断高压DC电流的开关组装件以及与开关组装件串联布置的感应电流上升限制器。

必须注意，对于AC网络已知使用这样的限制器：其的电感随着电流I或它的时间导数dI/dt而上升。然而，在AC系统中，这些限制器用作电流限制器，而不是作为电流上升限制器。当AC电流增加时，它们的电感增加，这进而导致对AC电流的限制。在DC系统中，该机制将不起作用并且因此这些限制器可不用作电流限制器，由于该原因，在DC系统中使用这样的限制器似乎没有意义。然而，本发明已经认识到这样的限制器可以用作DC系统中的电流上升限制器。

有利地，电流上升限制器具有随电流I而增加的电感。这样的限制器仅在电流已经达到标称以上的水平时才对电流的上升率产生额外的限制效应，而它对标称电流处的电流波动的影响是低的，由此维持系统支持突然负载变化的能力。

在从属权利要求以及下文的描述中列出其他有利实施例。

附图说明

从本发明的下列详细描述将更好理解本发明并且除上文阐述的目的外的目的将变得明显。这样的描述参照附图，其中：

图1是具有电流上升限制器的断路器的电路图，

图2是断路器的电流对时间图，

图3是电流上升限制器的第一实施例，

图4是电流上升限制器的第二实施例，

图5是电流上升限制器的第三实施例，以及

图6是电流上升限制器的第四实施例。

具体实施方式

一个或多个定义：

术语“高压”包含36kV或以上的电压。

具有“具有随电流而增加的电感”或“随所述电流的时间导数dI/dt而增加的电感”的电流上升限制器指示其的电感随电流或它的时间导数而自动增加的任何装置。在这样的装置中，在电感与电流（或时间导数）之间可存在例如函数、双射关系，或关系可不是双射的，但例如展现滞后效应。一旦电流或电流上升超出某一阈值，电感的变化例如还可被主动触发。而且，当电流或它的时间导数回落时，电感的减小可不是瞬间的，而仅在某一延迟之后出现，例如在超导体必须重获它的超导电性的实施例中。

综览：

图1示出断路器，其包括开关组装件1和与之串联布置的感应电流上升限制器2。电流I流过开关组装件1和电流上升限制器2。断路器布置在高压DC网络中，其示意地由DC电压源3和负载4表示。但是必须注意，网络可以比在断路器的两个侧上具有至少三个电压源和/或负载的复杂得多，并且电流I可在网络中的负载和源的分布动态改变时改变方向。