后。在第二線路30中提供的尚速開關(guān)31可以是與設(shè)置在第一線路20中的尚速開關(guān)21相同種類的尚速開關(guān)。當(dāng)兩個(gè)高速開關(guān)31被設(shè)置在第二線路30中時(shí)，所以高速開關(guān)31只須覆蓋由高速開關(guān)21所覆蓋的電壓的一半。因此，設(shè)置在第二線路30中的高速開關(guān)31可由具有低于設(shè)置在第一線路20中的高速開關(guān)21的電壓水平的開關(guān)構(gòu)成。
[0046]電阻器36被用來控制在第一線路20和第二線路30中流動(dòng)的電流。電阻器36用于在電流被斷開時(shí)限制電流。因此，可以調(diào)整電力熔絲33的熔化時(shí)間。
[0047]非線性電阻器41被設(shè)置在第三線路40中。第三線路40用于最終減小故障電流并限制電壓。
[0048]電流測(cè)量單元50和快速故障檢測(cè)器(FFD) 55被設(shè)置在電路的前端以測(cè)量流過傳輸和配電線60的電流。當(dāng)發(fā)生大于預(yù)定電流值的故障電流時(shí)，操作信號(hào)被連續(xù)地發(fā)送到高速開關(guān)21和31及功率半導(dǎo)體開關(guān)22，并且然后操作DC斷路器100。
[0049]根據(jù)本公開的實(shí)施例的DC斷路器被與DC傳輸和配電線60串聯(lián)地設(shè)置。在額定電流傳導(dǎo)狀態(tài)下，高速開關(guān)21和31及功率半導(dǎo)體開關(guān)22被閉合。大多數(shù)額定電流流過其中尚速開關(guān)21和功率半導(dǎo)體開關(guān)22被串聯(lián)連接的第一線路20。在額定電流傳導(dǎo)狀態(tài)下，第一線路與第二線路之間的電流量的差由第一線路20和第二線路30的電阻值確定?？梢酝ㄟ^增加第二線路30中的電阻器36的電阻器來增加流過第一線路20的電流的量。
[0050]下面將描述根據(jù)本公開的實(shí)施例的使用DC斷路器100的方法。
[0051]存在其中根據(jù)本公開的實(shí)施例的DC斷路器可以操作的兩個(gè)中斷模式:在發(fā)生故障電流的情況下的中斷模式以及穩(wěn)態(tài)電流傳導(dǎo)狀態(tài)期間的中斷模式。
[0052]首先，將描述發(fā)生故障電流的情況下的中斷模式。
[0053]在由電流測(cè)量單元50來測(cè)量大于設(shè)定電流值的故障電流的情況下，F(xiàn)FD 55向高速開關(guān)21和31發(fā)送打開信號(hào)。當(dāng)在高速開關(guān)21和31被打開之后流過了幾毫秒(ms)的預(yù)定時(shí)間時(shí)，F(xiàn)FD 55向功率半導(dǎo)體開關(guān)22發(fā)送打開信號(hào)。在接收到打開信號(hào)時(shí)，功率半導(dǎo)體開關(guān)22在幾微秒(μπι)內(nèi)完成關(guān)斷操作。當(dāng)功率半導(dǎo)體開關(guān)22被關(guān)斷時(shí)，故障電流繞過第一線路20流向第二線路30并被第二線路30中的電阻器36限制。不久之后，例如經(jīng)歷了幾毫秒，電力熔絲被故障電流熔化，并且然后流過第二線路30的故障電流被切斷。結(jié)果，故障電流被引導(dǎo)流向第三線路40。接下來，流過第三線路40的故障電流由非線性電阻器32減小，并且跨DC斷路器的電壓被限制。
[0054]接下來，將描述穩(wěn)態(tài)電流傳導(dǎo)狀態(tài)期間的中斷模式。穩(wěn)態(tài)電流傳導(dǎo)狀態(tài)下的中斷模式被執(zhí)行在正常操作期間，例如在操作DC斷路器100以用于安裝在傳輸或配電線60中的設(shè)備的修理和替換的情況下。記住穩(wěn)態(tài)電流傳導(dǎo)狀態(tài)下的此中斷模式是在額定電流傳導(dǎo)狀態(tài)下執(zhí)行的。
[0055]當(dāng)從外部設(shè)備施加用于DC斷路器100的中斷模式的信號(hào)時(shí)，第二線路30的高速開關(guān)31被首先打開。由于流過第二線路30的電流僅僅大約在幾A至幾十A (安培)的范圍內(nèi)，所以所以可以響應(yīng)于相對(duì)低的電壓而斷開(打開)高速開關(guān)31。當(dāng)在幾毫秒的時(shí)間段之后打開高速開關(guān)31時(shí)，第一線路20的高速開關(guān)21被打開。當(dāng)在幾毫秒之后打開第一線路20的尚速開關(guān)21時(shí)，開始功率半導(dǎo)體開關(guān)22的關(guān)斷操作。當(dāng)功率半導(dǎo)體開關(guān)22在幾微秒(μ S)內(nèi)被關(guān)斷時(shí)，額定電流被引導(dǎo)流向第三線路40。流過第三線路40的額定電流由非線性電阻器32減小，從而限制跨DC斷路器100的電壓降。
[0056]下面將參考圖4來描述根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的DC斷路器101。
[0057]在本實(shí)施例中，并聯(lián)地設(shè)置被連接的多個(gè)第二線路30。如從所示的電路可以看到的，可與另外的多個(gè)電路元件并聯(lián)地設(shè)置除電阻器36之外的多個(gè)電路元件。
[0058]在正常狀態(tài)下，第二線路30中的僅一個(gè)被連接(閉合)。當(dāng)?shù)诙€路由于中斷操作而被打開時(shí)，另一第二線路30’在故障電流的繞路完成之后被連接(閉合)。然后，當(dāng)當(dāng)前被連接的第二線路30’由于故障電流的發(fā)生而被打開時(shí)，另一第二線路被閉合。以這種方式，設(shè)置多個(gè)替換線路以贏得替換電力熔絲33所需的時(shí)間。
[0059]將參考圖5來描述根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的DC斷路器。
[0060]在本實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的任何一個(gè)的配置(其中第一線路20、第二線路30和第三線路40被并聯(lián)地連接的單個(gè)設(shè)備)被串聯(lián)地連接到另一個(gè)。通過這樣做，這使得可以在處理具有較高電壓的輸電或配電線時(shí)獲得較高的斷路能力。
[0061]根據(jù)本公開的實(shí)施例，DC斷路器包括由多對(duì)并聯(lián)連接的高速開關(guān)和限流電力熔絲組成的斷路單元。在此配置中，可以降低制造成本。
[0062]此外，由于限流電力熔絲的優(yōu)點(diǎn)在于其具有小的尺寸但大的斷路容量，所以可以DC斷路器可以被制得較小且較輕并容易維護(hù)。
[0063]根據(jù)本公開的實(shí)施例，提供了一種使用DC斷路器的方法，其中，DC斷路器可在兩個(gè)不同模式下操作:用于設(shè)備的維護(hù)和替換目的的額定電流中斷模式和當(dāng)在線路中發(fā)生故障時(shí)的故障電流中斷模式。因此，可以避免替換限流電力熔絲，這在系統(tǒng)被中斷時(shí)在系統(tǒng)中頻繁地發(fā)生。結(jié)果，可以進(jìn)一步降低維護(hù)成本。
[0064]雖然已經(jīng)相對(duì)于實(shí)施例圖示出并描述了本公開，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是在不脫離本公開的范圍的情況下可進(jìn)行各種變更和修改。顯而易見的是那些變更和修改全部落在僅僅由所附權(quán)利要求定義的本公開的范圍內(nèi)。
[0065]例如，根據(jù)本公開的實(shí)施例，電阻器被串聯(lián)連接到第二線路。然而，根據(jù)另一實(shí)施例，DC斷路器可包括:第一線路，其具有用于傳導(dǎo)額定電流的功率半導(dǎo)體開關(guān)；被并聯(lián)連接到所述第一線路的第二線路，其中，成對(duì)的并聯(lián)連接的的非線性電阻器和電力熔絲被串聯(lián)連接為多個(gè)級(jí)以在發(fā)生故障電流的情況下限制和斷開故障電流；第三線路，其被并聯(lián)連接到所述第一線路，并具有用于減小繞路的故障電流或額定電流并限制電壓的非線性電阻器；以及快速故障檢測(cè)器，其被配置成按照預(yù)定的設(shè)定順序分別地向設(shè)置在第一線路和第二線路中的高速開關(guān)輸出開關(guān)控制信號(hào)以便在故障電流中斷模式和穩(wěn)態(tài)電流中斷模式中的每一個(gè)中使用。
[0066]同樣地，根據(jù)另一實(shí)施例，可提供一種使用DC斷路器的方法，其包括:制備第一線路，其具有用于傳導(dǎo)額定電流的功率半導(dǎo)體開關(guān)；制備被并聯(lián)連接到所述第一線路的第二線路，在第二線路中，成對(duì)的并聯(lián)連接的非線性電阻器和電力熔絲被串聯(lián)連接為多個(gè)級(jí)以在發(fā)生故障電流的情況下限制和斷開故障電流；制備第三線路，其被并聯(lián)連接到所述第一線路，并具有用于減小繞路的故障電流或額定電流并限制電壓的非線性電阻器；以及按照預(yù)定的設(shè)定順序分別地向設(shè)置在第一線路和第二線路中的高速開關(guān)輸出開關(guān)控制信號(hào)以便在故障電流中斷模式和穩(wěn)態(tài)電流中斷模式中的每一個(gè)中使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流(DC)斷路器，包括: 第一線路，在所述第一線路中，第一高速開關(guān)和功率半導(dǎo)體開關(guān)被串聯(lián)連接； 至少一個(gè)第二線路，在所述至少一個(gè)第二線路中，多個(gè)第二高速開關(guān)、多對(duì)并聯(lián)連接的第一非線性電阻器和電力熔絲、以及電阻器被串聯(lián)連接；以及 第三線路，其包括第二非線性電阻器； 其中，所述第一線路、所述第二線路以及所述第三線路被并聯(lián)連接。2.權(quán)利要求1的DC斷路器，其中，所述第二高速開關(guān)被分別地在所述多對(duì)之前和之后布置在第二線路中。3.權(quán)利要求1的DC斷路器，其中，所述第二高速開關(guān)具有低于所述第一高速開關(guān)的電壓容量。4.權(quán)利要求1的DC斷路器，其中，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、集成門極換流晶閘管(IGCT)和門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)中的一個(gè)。5.權(quán)利要求1的DC斷路器，還包括: 電流測(cè)量單元，其設(shè)置在被并聯(lián)連接的所述第一線路、所述第二線路和所述第三線路之前。6.權(quán)利要求5的DC斷路器，還包括: 被連接到所述電流測(cè)量單元的快速故障檢測(cè)器(FFD)，所述快速故障檢測(cè)器被配置成向所述第一高速開關(guān)和所述第二高速開關(guān)、或者所述功率半導(dǎo)體開關(guān)發(fā)送打開信號(hào)。7.權(quán)利要求1的DC斷路器，其中，所述至少一個(gè)第二線路包括被并聯(lián)連接的多個(gè)第二線路。8.由被串聯(lián)連接的單元器件組成的DC斷路器，其中，所述單元器件中的每一個(gè)都是權(quán)利要求I的、具有被并聯(lián)連接的第一線路、至少一個(gè)第二線路和第三線路的DC斷路器。9.一種使用DC斷路器的方法，包括: 制備DC斷路器，所述DC斷路器包括:第一線路，在所述第一線路中，第一高速開關(guān)和功率半導(dǎo)體開關(guān)被串聯(lián)連接；第二線路，在所述第二線路中，多個(gè)第二高速開關(guān)、多對(duì)并聯(lián)連接的第一非線性電阻器和電力熔絲、以及電阻器被串聯(lián)連接；以及第三線路，其包括第二非線性電阻器； 打開第一高速開關(guān)且然后在預(yù)定時(shí)間段之后關(guān)斷功率半導(dǎo)體開關(guān)，使得電流繞過第一線路而流至第二線路； 在電力熔絲被熔化時(shí)中斷流過第二線路的電流，使得流過第二線路的電流被引導(dǎo)流至第二線路；并且 由第二非線性電阻器來減小流過第三線路的電流。10.權(quán)利要求12的方法，其中，為了在穩(wěn)態(tài)電流流動(dòng)時(shí)中斷額定電流以設(shè)備維護(hù)，所述第二高速開關(guān)被首先打開，并且然后所述第一高速開關(guān)在預(yù)定時(shí)間段之后被打開。
【專利摘要】公開了一種直流(DC)斷路器，其包括第一線路，其中，第一高速開關(guān)和功率半導(dǎo)體開關(guān)被串聯(lián)連接；第二線路，其中，多個(gè)第二高速開關(guān)、多對(duì)并聯(lián)連接的第一非線性電阻器和電力熔絲、以及電阻器被串聯(lián)連接；以及第三線路，其包括第二非線性電阻器。所述第一線路、所述第二線路以及所述第三線路被并聯(lián)連接。
【IPC分類】H03K17/567, H03K17/687
【公開號(hào)】CN105515557
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510650497
【發(fā)明人】李京昊, 沈政煜, 樸解容
【申請(qǐng)人】Ls產(chǎn)電株式會(huì)社
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日
【公告號(hào)】EP3010030A1, US20160105014