CN105409079A - 限流电抗器装置 - Google Patents

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佐藤正幸
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Abstract

提供一种限流电抗器装置，能够不使设置在直流***中的直流断路器具有的浪涌吸收器的处理能量增大而抑制故障电流的增加的比例。限流电抗器装置(1)具备与直流断路器串联连接的电抗器(2)、与电抗器(2)并联连接的浪涌吸收器(3)、和与浪涌吸收器(3)串联连接的开关(4)。开关(4)从电力***的故障发生时间点起被接通直到直流断路器(10)的电流断路时间点为止。

Description

限流电抗器装置
技术领域
本发明的实施方式涉及在电力***中与直流断路器串联连接的限流电抗器(reactor)装置。
背景技术
通过高压进行的直流送电因为与交流送电相比伴随着送电的电力损失较小、以及线路成本也被降低，所以很受关注，在各领域正在被导入。此外，以利用太阳光或风力等的自然能量的电源、微型燃气涡轮(gasturbine)、燃料电池等为代表的直流输出的分散电源的普及也推动了直流送电。
在该直流送电中，需要以能够将分散电源的直流输出直接向直流负载供电的直流多端子配电***为基础，开发将负载及分散电源的电压水平和直流配电***的电压水平变换的变换器、及用来保护负载及分散电源的直流断路器。
关于变换器，具备IGBT等的自消弧型半导体开关元件而被PWM控制的自励式变换器与他励式变换器相比在直流送电方面优点较多，被认为有发展前途。直流断路器具备与触点并联连接而对触点间的电压进行限制的浪涌吸收器(surgeabsorber)，以使得在触点间不引起因过电压造成的绝缘破坏(例如，参照非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：JUERGENHAEFNER，BJOERNJACOBSON“ProactiveHybridHVDCBreakers-AkeyinnovationforreliableHVDCgrids”CIGREInternationalSymposiuminBologna，2011
发明概要
发明要解决的技术问题
自励式变换器被恒压控制。因此，如果在直流***中发生故障，则自励式变换器为了维持额定值而使输出电流增大，结果使故障电流增大。该故障电流由从电源到故障点的***的电感和电阻决定增加的时间常数。
所以，在非专利文献1中，将限流电抗器与直流断路器串联地连接而抑制了故障电流的增加，以使得故障电流不超过直流断路器的额定容量。该限流电抗器的电感为几百mH。
如果限流电抗器的电感较大，则确实能够抑制故障电流的增加的比例。但是，如果限流电抗器的电感较大，则限流电抗器储存的感应性能量也必须用直流断路器的浪涌吸收器处理，发生直流断路器的浪涌吸收器的处理能量变大的问题。
有关本实施方式的限流电抗器装置是为了解决上述那样的问题而做出的，目的是提供一种能够不使设置在直流***中的直流断路器具有的浪涌吸收器的处理能量增大而抑制故障电流的增加的比例的限流电抗器装置。
发明内容
为了达到上述目的，本技术方案的限流电抗器装置的特征在于，具备：电抗器，与直流断路器串联地连接；浪涌吸收器，与上述电抗器并联地连接；开关，与上述浪涌吸收器串联地连接。
也可以是，上述电抗器是单相变压器的与上述直流断路器串联连接的一方的线圈；上述浪涌吸收器与上述单相变压器的另一方的线圈串联连接。也可以是，上述开关从电力***的故障发生时间点起被接通直到上述直流断路器的电流断路时间点为止。
附图说明
图1是表示有关第1实施方式的限流电抗器装置和其连接方式的结构图。
图2是表示从故障发生到直流断路器将直流电流断路的过程中的直流断路器及限流电抗器装置的开关的动作的波形图，图2(a)表示直流断路器的断路部电流和浪涌吸收器电流，图2(b)表示直流断路器极间电压，图2(c)表示直流断路器具有的浪涌吸收器的处理能量，图2(d)表示限流电抗器装置具有的浪涌吸收器的处理能量。
图3是表示有关第2实施方式的限流电抗器装置和其连接方式的结构图。
具体实施方式
以下，参照图1至图3说明各实施方式的限流电抗器装置。另外，所谓限流电抗器装置，是具有与主电路串联连接的线圈的各种装置，在主电路中具有线圈的变压器也能够作为限流电抗器装置。
(第1实施方式)
(结构)
如图1所示，有关本实施方式的限流电抗器装置1与直流断路器10一起配置在主电路100中。直流断路器10在主电路100上具备断路部11，与断路部11并联地连接着浪涌吸收器12。限流电抗器装置1具备限流电抗器2、浪涌吸收器3和开关4。
限流电抗器2被***到连接着直流断路器10的主电路100中，与直流断路器10串联连接。浪涌吸收器3与限流电抗器2并联连接。开关4与限流电抗器2并联连接，与浪涌吸收器3为串联连接。
该限流电抗器2位于被送电直流的主电路100上而抑制故障电流的增加的比例，使直流断路器10的断路特性提高。但是，通过故障电流形成磁场，积蓄感应性能量。
浪涌吸收器3、12也被称作制动器，将故障电流的能量吸收。如果直流断路器10的触点间超过限制电压，则直流断路器10的浪涌吸收器12工作而使故障电流移转(日语：転流)，将其能量吸收，从而将直流断路器10的触点间电压抑制为限制电压，防止触点的绝缘破坏。
开关4可以使用机械式或半导体开关等，对到达限流电抗器装置1的浪涌吸收器3的电路进行开启或关闭，控制故障电流对于该浪涌吸收器3的流入。该开关4在从电力***的故障发生时间点起到由直流断路器10进行的电流断路时间点为止被接通。
例如，在限流电抗器装置1、直流断路器10或其他电力设备中，具备检测故障电流的检测部，将该检测部的检测信号作为开关4的接通指示信号。如果开关4是半导体开关，则只要将检测信号向栅极输入等就可以。
(作用)
图2表示这样的限流电抗器装置1的作用。如图2(a)的实线所示，如果在故障时间点I在电力***中发生故障，则以由从电源到故障点的电感及电阻决定的时间常数，流过直流断路器10的断路部11的电流增加。该电流被限流电抗器装置1的限流电抗器2抑制了增加。
在故障时间点I以后，在某个时间点II，直流断路器10通过断路部11将电流断路。此外，限流电抗器装置1在故障时间点I以后、该时间点II以前将开关4接通，使电流向限流电抗器装置1的浪涌吸收器3移转。
在该断路时间点II，如用图2(a)的实线表示那样，流过断路部11的电流成为零。并且，如图2(b)所示，从断路时间点II起，在断路部11的极间出现限制电压。此时，由于开关4已经被接通，所以如用图2(a)的点线表示那样，代替断路部11的路径，在经由限流电抗器装置1的浪涌吸收器3而经过直流断路器10的浪涌吸收器12的路径中出现电流。
该电流如图2(a)的点线所示，通过被两浪涌吸收器3、12吸收，最终成为零。该电流的能量如表示直流断路器10的浪涌吸收器12的处理能量的图2(c)及表示限流电抗器装置1的浪涌吸收器3的处理能量的图2(d)那样，由限流电抗器装置1的浪涌吸收器3和直流断路器10的浪涌吸收器12分担处理。
即，通过设置限流电抗器2，作为整体的处理能量以限流电抗器2储存的感应性能量的量变大，但由于限流电抗器装置1的浪涌吸收器3分担该能量的处理，所以直流断路器10的浪涌吸收器12处理的能量变小。
(效果)
如以上这样，在有关第1实施方式的限流电抗器装置1中，具备与直流断路器10串联连接的限流电抗器2、与限流电抗器2并联连接的浪涌吸收器3、和与浪涌吸收器3串联连接的开关4。
由此，虽然因电力***的故障而浪涌吸收器3、12必须处理的能量通过限流电抗器2的设置而增加，但由于限流电抗器装置1的浪涌吸收器3能够分担该能量的处理，所以不会使直流断路器10的浪涌吸收器12处理的能量增加，换言之，不需要使浪涌吸收器12大型化，并且能够通过限流电抗器2抑制故障电流的增加的比例。
(第2实施方式)
有关第2实施方式的限流电抗器装置1是单相变压器1a。单相变压器1a具备的一对线圈2a、5中的一方的线圈2a其两端子连接在主电路100上，也作为限流电抗器2发挥功能。开关4及浪涌吸收器3设置在配置有另一方的线圈5的电路内，与另一方的线圈5串联连接。
在该单相变压器1a中，也在故障时间点I以后、在某个时间点II，直流断路器10将电流断路，此外在故障时间点I以后、该故障时间点II以前将开关4接通。因此，能量由限流电抗器装置1的浪涌吸收器3和直流断路器10的浪涌吸收器12分担处理。
在该单相变压器1a中，由于在与主电路100不同的连接着线圈5的电路上连接着开关4和浪涌吸收器3，所以能够使开关4和浪涌吸收器3成为与主电路100不同的绝缘水平。
(其他实施方式)
在本说明书中，说明了有关本发明的各种实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不是要限定发明的范围。也包含将在各实施方式中公开的结构的全部或某些组合的形态。以上那样的各实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的技术范围的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的技术范围及主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。
标号说明
1限流电抗器装置
1a单相变压器
2限流电抗器
2a线圈
3浪涌吸收器
4开关
5线圈
10直流断路器
11断路部
12浪涌吸收器
100主电路

Claims (3)

1.一种限流电抗器装置，其特征在于，具备：
电抗器，与直流断路器串联地连接；
浪涌吸收器，与上述电抗器并联地连接；以及
开关，与上述浪涌吸收器串联地连接。
2.如权利要求1所述的限流电抗器装置，其特征在于，
上述电抗器是单相变压器的与上述直流断路器串联连接的一方的线圈；
上述浪涌吸收器与上述单相变压器的另一方的线圈串联连接。
3.如权利要求1或2所述的限流电抗器装置，其特征在于，
上述开关从电力***的故障发生时间点起被接通直到上述直流断路器的电流断路时间点为止。
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