限流電抗器裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及在電力系統(tǒng)中與直流斷路器串聯(lián)連接的限流電抗器(reactor)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通過高壓進(jìn)行的直流送電因?yàn)榕c交流送電相比伴隨著送電的電力損失較小、以及線路成本也被降低，所以很受關(guān)注，在各領(lǐng)域正在被導(dǎo)入。此外，以利用太陽光或風(fēng)力等的自然能量的電源、微型燃?xì)鉁u輪(gas turbine)、燃料電池等為代表的直流輸出的分散電源的普及也推動了直流送電。
[0003]在該直流送電中，需要以能夠?qū)⒎稚㈦娫吹闹绷鬏敵鲋苯酉蛑绷髫?fù)載供電的直流多端子配電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開發(fā)將負(fù)載及分散電源的電壓水平和直流配電系統(tǒng)的電壓水平變換的變換器、及用來保護(hù)負(fù)載及分散電源的直流斷路器。
[0004]關(guān)于變換器，具備IGBT等的自消弧型半導(dǎo)體開關(guān)元件而被PWM控制的自勵(lì)式變換器與他勵(lì)式變換器相比在直流送電方面優(yōu)點(diǎn)較多，被認(rèn)為有發(fā)展前途。直流斷路器具備與觸點(diǎn)并聯(lián)連接而對觸點(diǎn)間的電壓進(jìn)行限制的浪涌吸收器(surge absorber)，以使得在觸點(diǎn)間不引起因過電壓造成的絕緣破壞(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]非專利文獻(xiàn)
[0007]非專利文獻(xiàn)1:JUERGEN HAEFNER，BJOERN JACOBSON “Proactive Hybrid HVDCBreakers-A key innovat1n for reliable HVDC grids，，CIGRE Internat1nal Symposiumin Bologna,2011
發(fā)明概要
[0008]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0009]自勵(lì)式變換器被恒壓控制。因此，如果在直流系統(tǒng)中發(fā)生故障，則自勵(lì)式變換器為了維持額定值而使輸出電流增大，結(jié)果使故障電流增大。該故障電流由從電源到故障點(diǎn)的系統(tǒng)的電感和電阻決定增加的時(shí)間常數(shù)。
[0010]所以，在非專利文獻(xiàn)1中，將限流電抗器與直流斷路器串聯(lián)地連接而抑制了故障電流的增加，以使得故障電流不超過直流斷路器的額定容量。該限流電抗器的電感為幾百
mHo
[0011]如果限流電抗器的電感較大，則確實(shí)能夠抑制故障電流的增加的比例。但是，如果限流電抗器的電感較大，則限流電抗器儲存的感應(yīng)性能量也必須用直流斷路器的浪涌吸收器處理，發(fā)生直流斷路器的浪涌吸收器的處理能量變大的問題。
[0012]有關(guān)本實(shí)施方式的限流電抗器裝置是為了解決上述那樣的問題而做出的，目的是提供一種能夠不使設(shè)置在直流系統(tǒng)中的直流斷路器具有的浪涌吸收器的處理能量增大而抑制故障電流的增加的比例的限流電抗器裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]
[0014]為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)方案的限流電抗器裝置的特征在于，具備:電抗器，與直流斷路器串聯(lián)地連接；浪涌吸收器，與上述電抗器并聯(lián)地連接；開關(guān)，與上述浪涌吸收器串聯(lián)地連接。
[0015]也可以是，上述電抗器是單相變壓器的與上述直流斷路器串聯(lián)連接的一方的線圈；上述浪涌吸收器與上述單相變壓器的另一方的線圈串聯(lián)連接。也可以是，上述開關(guān)從電力系統(tǒng)的故障發(fā)生時(shí)間點(diǎn)起被接通直到上述直流斷路器的電流斷路時(shí)間點(diǎn)為止。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示有關(guān)第1實(shí)施方式的限流電抗器裝置和其連接方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是表示從故障發(fā)生到直流斷路器將直流電流斷路的過程中的直流斷路器及限流電抗器裝置的開關(guān)的動作的波形圖，圖2(a)表示直流斷路器的斷路部電流和浪涌吸收器電流，圖2(b)表示直流斷路器極間電壓，圖2(c)表示直流斷路器具有的浪涌吸收器的處理能量，圖2(d)表示限流電抗器裝置具有的浪涌吸收器的處理能量。
[0018]圖3是表示有關(guān)第2實(shí)施方式的限流電抗器裝置和其連接方式的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，參照圖1至圖3說明各實(shí)施方式的限流電抗器裝置。另外，所謂限流電抗器裝置，是具有與主電路串聯(lián)連接的線圈的各種裝置，在主電路中具有線圈的變壓器也能夠作為限流電抗器裝置。
[0020](第1實(shí)施方式)
[0021](結(jié)構(gòu))
[0022]如圖1所示，有關(guān)本實(shí)施方式的限流電抗器裝置1與直流斷路器10 —起配置在主電路100中。直流斷路器10在主電路100上具備斷路部11，與斷路部11并聯(lián)地連接著浪涌吸收器12。限流電抗器裝置1具備限流電抗器2、浪涌吸收器3和開關(guān)4。
[0023]限流電抗器2被插入到連接著直流斷路器10的主電路100中，與直流斷路器10串聯(lián)連接。浪涌吸收器3與限流電抗器2并聯(lián)連接。開關(guān)4與限流電抗器2并聯(lián)連接，與浪涌吸收器3為串聯(lián)連接。
[0024]該限流電抗器2位于被送電直流的主電路100上而抑制故障電流的增加的比例，使直流斷路器10的斷路特性提高。但是，通過故障電流形成磁場，積蓄感應(yīng)性能量。
[0025]浪涌吸收器3、12也被稱作制動器，將故障電流的能量吸收。如果直流斷路器10的觸點(diǎn)間超過限制電壓，則直流斷路器10的浪涌吸收器12工作而使故障電流移轉(zhuǎn)(日語:転流)，將其能量吸收，從而將直流斷路器10的觸點(diǎn)間電壓抑制為限制電壓，防止觸點(diǎn)的絕緣破壞。
[0026]開關(guān)4可以使用機(jī)械式或半導(dǎo)體開關(guān)等，對到達(dá)限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3的電路進(jìn)行開啟或關(guān)閉，控制故障電流對于該浪涌吸收器3的流入。該開關(guān)4在從電力系統(tǒng)的故障發(fā)生時(shí)間點(diǎn)起到由直流斷路器10進(jìn)行的電流斷路時(shí)間點(diǎn)為止被接通。
[0027]例如，在限流電抗器裝置1、直流斷路器10或其他電力設(shè)備中，具備檢測故障電流的檢測部，將該檢測部的檢測信號作為開關(guān)4的接通指示信號。如果開關(guān)4是半導(dǎo)體開關(guān)，則只要將檢測信號向柵極輸入等就可以。
[0028](作用)
[0029]圖2表示這樣的限流電抗器裝置1的作用。如圖2(a)的實(shí)線所示，如果在故障時(shí)間點(diǎn)I在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障，則以由從電源到故障點(diǎn)的電感及電阻決定的時(shí)間常數(shù)，流過直流斷路器10的斷路部11的電流增加。該電流被限流電抗器裝置1的限流電抗器2抑制了增加。
[0030]在故障時(shí)間點(diǎn)I以后，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)II，直流斷路器10通過斷路部11將電流斷路。此外，限流電抗器裝置1在故障時(shí)間點(diǎn)I以后、該時(shí)間點(diǎn)II以前將開關(guān)4接通，使電流向限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3移轉(zhuǎn)。
[0031]在該斷路時(shí)間點(diǎn)II，如用圖2(a)的實(shí)線表示那樣，流過斷路部11的電流成為零。并且，如圖2(b)所示，從斷路時(shí)間點(diǎn)II起，在斷路部11的極間出現(xiàn)限制電壓。此時(shí)，由于開關(guān)4已經(jīng)被接通，所以如用圖2(a)的點(diǎn)線表示那樣，代替斷路部11的路徑，在經(jīng)由限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3而經(jīng)過直流斷路器10的浪涌吸收器12的路徑中出現(xiàn)電流。
[0032]該電流如圖2(a)的點(diǎn)線所示，通過被兩浪涌吸收器3、12吸收，最終成為零。該電流的能量如表示直流斷路器10的浪涌吸收器12的處理能量的圖2(c)及表示限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3的處理能量的圖2 (d)那樣，由限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3和直流斷路器10的浪涌吸收器12分擔(dān)處理。
[0033]S卩，通過設(shè)置限流電抗器2，作為整體的處理能量以限流電抗器2儲存的感應(yīng)性能量的量變大，但由于限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3分擔(dān)該能量的處理，所以直流斷路器10的浪涌吸收器12處理的能量變小。
[0034](效果)
[0035]如以上這樣，在有關(guān)第1實(shí)施方式的限流電抗器裝置1中，具備與直流斷路器10串聯(lián)連接的限流電抗器2、與限流電抗器2并聯(lián)連接的浪涌吸收器3、和與浪涌吸收器3串聯(lián)連接的開關(guān)4。
[0036]由此，雖然因電力系統(tǒng)的故障而浪涌吸收器3、12必須處理的能量通過限流電抗器2的設(shè)置而增加，但由于限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3能夠分擔(dān)該能量的處理，所以不會使直流斷路器10的浪涌吸收器12處理的能量增加，換言之，不需要使浪涌吸收器12大型化，并且能夠通過限流電抗器2抑制故障電流的增加的比例。
[0037](第2實(shí)施方式)
[0038]有關(guān)第2實(shí)施方式的限流電抗器裝置1是單相變壓器la。單相變壓器la具備的一對線圈2a、5中的一方的線圈2a其兩端子連接在主電路100上，也作為限流電抗器2發(fā)揮功能。開關(guān)4及浪涌吸收器3設(shè)置在配置有另一方的線圈5的電路內(nèi)，與另一方的線圈5串聯(lián)連接。
[0039]在該單相變壓器la中，也在故障時(shí)間點(diǎn)I以后、在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)II，直流斷路器10將電流斷路，此外在故障時(shí)間點(diǎn)I以后、該故障時(shí)間點(diǎn)II以前將開關(guān)4接通。因此，能量由限流電抗器裝置1的浪涌吸收器3和直流斷路器10的浪涌吸收器12分擔(dān)處理。
[0040]在該單相變壓器la中，由于在與主電路100不同的連接著線圈5的電路上連接著開關(guān)4和浪涌吸收器3，所以能夠使開關(guān)4和浪涌吸收器3成為與主電路100不同的絕緣水平。
[0041](其他實(shí)施方式)
[0042]在本說明書中，說明了有關(guān)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式是作為例子提示的，并不是要限定發(fā)明的范圍。也包含將在各實(shí)施方式中公開的結(jié)構(gòu)的全部或某些組合的形態(tài)。以上那樣的各實(shí)施方式能夠以其他各種各樣的形態(tài)實(shí)施，在不脫離發(fā)明的技術(shù)范圍的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的技術(shù)范圍及主旨中，同樣包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其等價(jià)的范圍中。
[0043]標(biāo)號說明
[0044]1限流電抗器裝置
[0045]la單相變壓器
[0046]2限流電抗器
[0047]2a 線圈
[0048]3浪涌吸收器
[0049]4 開關(guān)
[0050]5 線圈
[0051]10直流斷路器
[0052]11斷路部
[0053]12浪涌吸收器
[0054]100主電路
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種限流電抗器裝置，其特征在于，具備: 電抗器，與直流斷路器串聯(lián)地連接； 浪涌吸收器，與上述電抗器并聯(lián)地連接；以及 開關(guān)，與上述浪涌吸收器串聯(lián)地連接。2.如權(quán)利要求1所述的限流電抗器裝置，其特征在于， 上述電抗器是單相變壓器的與上述直流斷路器串聯(lián)連接的一方的線圈； 上述浪涌吸收器與上述單相變壓器的另一方的線圈串聯(lián)連接。3.如權(quán)利要求1或2所述的限流電抗器裝置，其特征在于， 上述開關(guān)從電力系統(tǒng)的故障發(fā)生時(shí)間點(diǎn)起被接通直到上述直流斷路器的電流斷路時(shí)間點(diǎn)為止。
【專利摘要】提供一種限流電抗器裝置，能夠不使設(shè)置在直流系統(tǒng)中的直流斷路器具有的浪涌吸收器的處理能量增大而抑制故障電流的增加的比例。限流電抗器裝置(1)具備與直流斷路器串聯(lián)連接的電抗器(2)、與電抗器(2)并聯(lián)連接的浪涌吸收器(3)、和與浪涌吸收器(3)串聯(lián)連接的開關(guān)(4)。開關(guān)(4)從電力系統(tǒng)的故障發(fā)生時(shí)間點(diǎn)起被接通直到直流斷路器(10)的電流斷路時(shí)間點(diǎn)為止。
【IPC分類】H02H9/02
【公開號】CN105409079
【申請?zhí)枴緾N201480041902
【發(fā)明人】腰塚正, 綱田芳明, 佐藤正幸, 松井祐樹
【申請人】株式會社東芝
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2014年3月26日
【公告號】US20160156175, WO2015015831A1