用于HVDC输电的旁路开关 |
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申请号 | CN201510717273.2 | 申请日 | 2015-10-29 | 公开(公告)号 | CN105788963A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
申请人 | LS产电株式会社; | 发明人 | 郑泽善; | ||||
摘要 | 提供了一种用于高 电压 直流电(HVDC)输电的旁路 开关 。所述旁路开关包括:壳体;固定触点,其布置在壳体中且电连接至HVDC输电 电路 的第一部分;活动触点,其可活动地布置在壳体中与固定触点间隔开的 位置 处且电连接至HVDC输电电路的第二部分;绝缘构件,其联接至活动触点的一侧;爆炸式 致动器 ,其布置在绝缘构件的一侧且根据电 信号 爆炸;以及 活塞 机构,其靠由于爆炸式致动器的爆炸而产生的气体的 力 移动,施加力以移动绝缘构件,且允许固定触点和活动触点彼此电连接。 | ||||||
权利要求 | 1.一种用于高电压直流电输电的旁路开关,所述旁路开关包括: |
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说明书全文 | 用于HVDC输电的旁路开关[0001] 相关申请的交叉引用 技术领域背景技术[0004] 高电压直流电(HVDC)输电指的是电力传输方法,在该方法中,从发电厂产生的交流电(AC)电力被转换成直流电(DC)电力并由输电变电所传输,而所传输的DC电力在降压变电站接着又被转换成AC电力以供应电力。 [0006] 输电变电所将AC电力转换成DC电力。也就是,因为通过使用海底电缆等传输AC电力的情形非常危险,所以输电变电所将AC电力转换成DC电力,然后传输DC电力至降压变电站。 [0007] 另外,当在包括子模块组合的系统中检测到诸如子模块故障的异常时,高电压直流电输电系统的高速短路旁路开关使子模块短路,并且防止故障的影响扩散至其他相邻的子模块。 [0008] 因为高速短路旁路开关应该在短时间内完成其操作,所以它应该被设计为可以以超高速进行操作的结构。 [0009] 专利号为8,390,968的美国专利公开了一种开关,其通过允许电流流经沿操作方向安装的线圈来进行操作,并且产生电磁力来操作开关。然而,因为在这样的结构中线圈的尺寸变得更大,所以开关的体积增大且不可以以高速进行操作。发明内容 [0010] 实施例提供了一种以高速操作的高速短路旁路开关。 [0011] 实施例还提供了一种被制造为具有小体积的旁路开关。 [0012] 在一个实施例中,用于高电压直流电(HVDC)输电的旁路开关包括:壳体;固定触点,其布置在壳体中且电连接至HVDC输电电路的第一部分(未示出);活动触点,其可活动地布置在壳体中与固定触点间隔开的位置处且电连接至HVDC输电电路的第二部分;绝缘构件,其联接至活动触点;爆炸式致动器,其根据电信号爆炸;以及活塞机构,其靠由于爆炸式致动器的爆炸而产生的气体的力移动,施加力以移动绝缘构件,且允许固定触点和活动触点彼此电连接。 [0013] 活塞机构可以包括:活塞构件,其靠气体移动;以及磁性构件,其在绝缘构件和活塞构件之间传递由活塞构件施加的力至绝缘构件。 [0014] 爆炸式致动器可以包括:充气机,其注入气体;以及充气机盖,其联接至充气机,其中,充气机盖可以包括内部空间,在所述内部空间中,从充气机注入的气体流至活塞构件且活塞构件可活动地布置。 [0016] 磁性构件可以被设置为具有圆柱形状,而磁铁可以被设置为具有空心圆筒的形状使得磁性构件被布置在其中。 [0018] 旁路开关可以进一步包括弹簧,其围绕磁铁布置并施加力给绝缘构件。 [0019] 旁路开关可以包括:第一框架;第二框架;第三框架,其联接至固定触点且由第一框架和第二框架支撑;以及第四框架,其联接至爆炸式致动器且由第一框架和第二框架支撑。 [0020] 磁铁可以联接至第四框架且由第四框架支撑,且弹簧可以布置在绝缘构件和第四框架之间。 [0021] 旁路开关可以进一步包括:第一母线,其电连接至固定触点;以及第二母线,其电连接至活动触点。 [0022] 第二母线可以布置在活动触点和绝缘构件之间且接触活动触点和绝缘构件。 [0023] 绝缘构件可以包括突起,其穿过形成于第二母线中的通孔且联接至形成于活动触点中的插槽。 [0025] 真空壳体可以由绝缘材料形成。 [0026] 固定触点和活动触点可以包括:内板,其布置在壳体内;外连接部,其从内板突出且暴露于壳体的外部。 [0027] 旁路开关可以进一步包括限定容纳壳体的空间的框架,且爆炸式致动器可以布置在框架中。 [0028] 在另一实施例中,用于高电压直流电(HVDC)输电的旁路开关包括:框架,在其中限定了空间;壳体,其布置在空间中;固定触点,其布置在壳体中;第一母线,其连接至固定触点;活动触点,其可活动地布置在壳体中与固定触点间隔开的位置处;第二母线,其连接至活动触点;绝缘构件,其联接至活动触点;爆炸式致动器,其布置在框架中且根据电信号爆炸;活塞机构,其靠由于爆炸式致动器的爆炸而产生的气体的力移动,施加力以移动绝缘构件,且允许活动触点与固定触点相接触;以及弹簧,其布置在绝缘构件和框架之间且施加力给绝缘构件。 [0029] 框架可以包括将爆炸式致动器的一部分插入其中的通孔。 [0030] 活塞机构可以包括:活塞构件,其靠气体移动;以及磁性构件,其在绝缘构件和活塞构件之间传递由活塞构件施加的力至绝缘构件。 [0031] 旁路开关可以进一步包括磁铁,其布置在框架中且保持磁性构件使得活动触点在爆炸式致动器操作之前与固定触点间隔开。 [0032] 弹簧可以安置在磁铁的外周面处。 附图说明[0034] 图1是示出根据本公开实施例的高电压直流电(HVDC)输电系统的配置的视图。 [0035] 图2是示出根据本公开实施例的单极型高电压直流电(HVDC)输电系统的配置的视图。 [0036] 图3是示出根据本公开实施例的双极型高电压直流电(HVDC)输电系统的配置的视图。 [0038] 图5是示出根据本公开实施例的模块化多电平转换器的框图。 [0039] 图6是示出根据本公开的另一实施例的模块化多电平转换器的框图。 [0040] 图7示出根据本公开实施例的多个子模块的连接。 [0041] 图8是示出根据本公开实施例的子模块的配置的示例性视图。 [0042] 图9示出根据本公开实施例的子模块的等效模型。 [0043] 图10是根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关的立体图。 [0044] 图11是当固定触点和活动触点间隔开时根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关的截面视图。 [0045] 图12是当固定触点和活动触点接触时根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关的截面视图。 具体实施方式[0046] 在实施例的说明中,应该理解的是,当层(或膜)、区域、图案或结构被认为是在另一基片、另一层(或膜)、另一区域、另一垫片或另一图案“上”或“下”时,它可以“直接地”或“间接地”在另一基片、层(或膜)、区域、垫片或图案上,或还可以存在一个或多个中间层。此外,已参照附图描述了这样的层的位置。 [0047] 为了方便或清楚起见,在附图中示出的每一层的厚度和尺寸可能会被扩大、省略或示意性绘制。另外地,元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。 [0048] 下文中,将参照附图更详细地描述根据实施例的用于高电压直流电输电的旁路开关。 [0049] 图1示出根据实施例的高电压直流电(HVDC)输电系统。 [0050] 如图1中所示,根据本公开实施例的HVDC系统100包括发电部101、输电侧交流电(AC)部110、输电侧DC电力变换部103、直流电(DC)电力传输部140、用户侧电力变换部105、用户侧AC部170、用户部180以及控制部190。输电侧DC电力变换部103包括输电侧变压器部120和输电侧AC-DC转换器部130。用户侧电力变换部105包括用户侧DC-AC转换器部150和用户侧变压器部160。 [0051] 发电部101产生三相AC电力。发电部101可以包括多个发电厂。 [0052] 输电侧AC部110传输由发电部101产生的三相AC电力至包括输电侧变压器部120和输电侧AC-DC转换器部130的DC电力变换变电所。 [0053] 输电侧变压器部120使输电侧AC部110与输电侧AC-DC转换器部130和DC电力传输部140隔开。 [0054] 输电侧AC-DC转换器部130将对应于输电侧变压器部120的输出的三相AC电力转换成DC电力。 [0055] DC电力传输部140传送输电侧DC电力至用户侧。 [0056] 用户侧DC-AC转换器部150将由DC电力传输部140传送的DC电力转换成三相AC电力。 [0057] 用户侧变压器部160使用户侧AC部170与用户侧DC-AC转换器部150和DC电力传输部140隔开。 [0058] 用户侧AC部170将对应于用户侧变压器部160的输出的三相AC电力提供给用户部180。 [0059] 控制部190控制发电部101、输电侧AC部110、输电侧DC电力变换部103、DC电力传输部140、用户侧DC电力变换部105、用户侧AC部170、用户部180、输电侧AC-DC转换器部130以及用户侧DC-AC转换器部150中的至少一个。具体地,控制部190可以控制设置在输电侧AC-DC转换器部130和用户侧DC-AC转换器部150中的多个阀的接通时刻和断开时刻。这里,阀可以是晶闸管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。 [0060] 图2示出根据实施例的单极型HVDC输电。 [0061] 具体地,图2示出利用单极传输DC电力的系统。下文中,假定单极为正极来进行描述,但并不一定局限于此。 [0062] 输电侧AC部110包括AC传输线路111和AC滤波器113。 [0063] AC电力传输线路111传送由发电部101产生的三相AC电力至输电侧DC电力变换部103。 [0064] AC滤波器113将传送的三相AC电力中的除了由DC电力变换部103使用的频率分量以外的频率分量去除。 [0065] 输电侧变压器部120包括用于正极的一个以上变压器121。对于正极,输电侧AC-DC转换器部130包括AC-正极DC转换器131,且AC-正极DC转换器131包括分别对应于一个以上变压器121的一个以上三相阀桥131a。 [0066] 当使用1个三相阀桥131a时,AC-正极DC转换器131通过利用AC电力可以产生具有6个脉冲的正极DC电力。这里,变压器121之一的初级线圈和次级线圈可以具有双星形(Y-Y)接法或星形-三角形(Y-Δ)接法。 [0067] 当使用2个三相阀桥131a时,AC-正极DC转换器131通过利用AC电力可以产生具有12个脉冲的正极DC电力。这里,两个变压器121中的其中一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法,而两个变压器121中的另一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Δ接法。 [0068] 当使用3个三相阀桥131a时,AC-正极DC转换器131通过利用AC电力可以产生具有18个脉冲的正极DC电力。正极DC电力的脉冲数越大,滤波器的价格就可以变得越低。 [0069] DC电力传输部140包括输电侧正极DC滤波器141、正极DC电力传输线路143以及用户侧正极DC滤波器145。 [0070] 输电侧正极DC滤波器141包括电感器L1和电容器C1并对由AC-正极DC转换器131输出的正极DC电力进行DC滤波。 [0071] 正极DC电力传输线路143具有用于正极DC电力传输的单一DC线路且地线可以用作电流反馈路径。一个以上开关可以布置在DC线路上。 [0072] 用户侧正极DC滤波器145包括电感器L2和电容器C2并对通过正极DC电力传输线路143传送的正极DC电力进行DC滤波。 [0073] 用户侧DC-AC转换器部150包括正极DC-AC转换器151且正极DC-AC转换器151包括一个以上三相阀桥151a。 [0074] 用户侧变压器部160包括用于正极的、分别对应于一个以上三相阀桥151a的一个以上变压器161。 [0075] 当使用1个三相阀桥151a时,正极DC-AC转换器151通过利用正极DC电力可以产生具有6个脉冲的AC电力。这里,变压器161之一的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法或Y-Δ接法。 [0076] 当使用2个三相阀桥151a时,正极DC-AC转换器151通过利用正极DC电力可以产生具有12个脉冲的AC电力。这里,两个变压器161中的其中一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法,而两个变压器161中的另一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Δ接法。 [0077] 当使用3个三相阀桥151a时,正极DC-AC转换器151通过利用正极DC电力可以产生具有18个脉冲的AC电力。AC电力的脉冲数越多,滤波器的价格就可以变得越低。 [0078] 用户侧AC部170包括AC滤波器171和AC电力传输线路173。 [0079] AC滤波器171将由用户侧电力变换部105产生的AC电力中的除了由用户部180使用的频率分量(例如,60Hz)以外的频率分量去除。 [0080] AC电力传输线路173传送滤波后的AC电力至用户部180。 [0081] 图3示出根据实施例的双极型HVDC输电系统。 [0083] 输电侧AC部110包括AC传输线路111和AC滤波器113。 [0084] AC电力传输线路111传送由发电部101产生的三相AC电力至输电侧电力变换部103。 [0085] AC滤波器113将传送的三相AC电力中的除了由电力变换部103使用的频率分量以外的频率分量去除。 [0086] 输电侧变压器部120包括用于正极的一个以上变压器121,和用于负极的一个以上变压器122。输电侧AC-DC转换器部130包括产生正极DC电力的AC-正极DC转换器131和产生负极DC电力的AC-负极DC转换器132。AC-正极DC转换器131包括分别对应于用于正极的一个以上变压器121的一个以上三相阀桥131a。AC-负极DC转换器132包括分别对应于用于负极的一个以上变压器122的一个以上三相阀桥132a。 [0087] 当1个三相阀桥131a用于正极时,AC-正极DC转换器131通过利用AC电力可以产生具有6个脉冲的正极DC电力。这里,变压器121之一的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法或Y-Δ接法。 [0088] 当2个三相阀桥131a用于正极时,AC-正极DC转换器131通过利用AC电力可以产生具有12个脉冲的正极DC电力。这里,两个变压器121中的其中一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法,而两个变压器121中的另一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Δ接法。 [0089] 当3个三相阀桥131a用于正极时,AC-正极DC转换器131通过利用AC电力可以产生具有18个脉冲的正极DC电力。正极DC电力的脉冲数越多,滤波器的价格就可以变得越低。 [0090] 当1个三相阀桥132a用于负极时,AC-负极DC转换器132可以产生具有6个脉冲的负极DC电力。这里,变压器122之一的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法或Y-Δ接法。 [0091] 当2个三相阀桥132a用于负极时,AC-负极DC转换器132可以产生具有12个脉冲的负极DC电力。这里,两个变压器122中的其中一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法,而两个变压器122中的另一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Δ接法。 [0092] 当3个三相阀桥132a用于负极时,AC-负极DC转换器132可以产生具有18个脉冲的负极DC电力。负极DC电力的脉冲数越多,滤波器的价格就可以变得越低。 [0093] DC电力传输部140包括输电侧正极DC滤波器141、输电侧负极DC滤波器142、正极DC电力传输线路143、负极DC电力传输线路144、用户侧正极DC滤波器145以及用户侧负极DC滤波器146。 [0094] 输电侧正极DC滤波器141包括电感器L1和电容器C1并对由AC-正极DC转换器131输出的正极DC电力进行DC滤波。 [0095] 输电侧负极DC滤波器142包括电感器L3和电容器C3并对由AC-负极DC转换器132输出的负极DC电力进行DC滤波。 [0096] 正极DC电力传输线路143具有用于正极DC电力传输的单一DC线路,且地线可以用作电流反馈路径。一个以上开关可以布置在DC线路上。 [0097] 负极DC电力传输线路144具有用于负极DC电力传输的单一DC线路,且地线可以用作电流反馈路径。一个以上开关可以布置在DC线路上。 [0098] 用户侧正极DC滤波器145包括电感器L2和电容器C2并对通过正极DC电力传输线路143传送的正极DC电力进行DC滤波。 [0099] 用户侧负极DC滤波器146包括电感器L4和电容器C4并对通过负极DC电力传输线路144传送的负极DC电力进行DC滤波。 [0100] 用户侧DC-AC转换器部150包括正极DC-AC转换器151和负极DC-AC转换器152。正极DC-AC转换器151包括一个以上三相阀桥151a,且负极DC-AC转换器152包括一个以上三相阀桥152a。 [0101] 用户侧变压器部160包括用于正极的、分别对应于一个以上三相阀桥151a的一个以上变压器161,和用于负极的、分别对应于一个以上三相阀桥152a的一个以上变压器162。 [0102] 当1个三相阀桥151a用于正极时,正极DC-AC转换器151通过利用正极DC电力可以产生具有6个脉冲的AC电力。这里,变压器161之一的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法或Y-Δ接法。 [0103] 当2个三相阀桥151a用于正极时,正极DC-AC转换器151通过利用正极DC电力可以产生具有12个脉冲的AC电力。这里,两个变压器161中的其中一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法,而两个变压器161中的另一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Δ接法。 [0104] 当3个三相阀桥151a用于正极时,正极DC-AC转换器151通过利用正极DC电力可以产生具有18个脉冲的AC电力。AC电力的脉冲数越多,滤波器的价格就可以变得越低。 [0105] 当1个三相阀桥152a用于负极时,负极DC-AC转换器152通过利用负极DC电力可以产生具有6个脉冲的AC电力。这里,变压器162之一的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法或Y-Δ接法。 [0106] 当2个三相阀桥152a用于负极时,负极DC-AC转换器152通过利用负极DC电力可以产生具有12个脉冲的AC电力。这里,两个变压器162中的其中一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Y接法,而两个变压器162中的另一个变压器的初级线圈和次级线圈可以具有Y-Δ接法。 [0107] 当3个三相阀桥152a用于负极时,负极DC-AC转换器152通过利用负极DC电力可以产生具有18个脉冲的AC电力。AC电力的脉冲数越多,滤波器的价格就可以变得越低。 [0108] 用户侧AC部170包括AC滤波器171和AC电力传输线路173。 [0109] AC滤波器171将由用户侧DC电力变换部105产生的AC电力中的除了由用户部180使用的频率分量(例如,60Hz)以外的频率分量去除。 [0110] AC电力传输线路173传送滤波后的AC电力至用户部180。 [0111] 图4示出根据实施例的变压器和三相阀桥之间的连接。 [0112] 具体地,图4示出用于正极的两个变压器121和用于正极的两个三相阀桥131a之间的连接。因为用于负极的两个变压器122和用于负极的两个三相阀桥132a之间的连接、用于正极的两个变压器161和用于正极的两个三相阀桥151a之间的连接、用于负极的两个变压器162和用于负极的两个三相阀桥152a之间的连接、用于正极的一个变压器121和用于正极的一个三相阀桥131a之间的连接、用于正极的一个变压器161和用于正极的一个三相阀桥151a之间的连接等,能够很容易地从图4的实施例中得到,所以在此将不再提供它们的附图和说明。 [0113] 在图4中,具有Y-Y接法的变压器121称为上变压器,具有Y-Δ接法的变压器121称为下变压器,连接至上变压器的三相阀桥131a称为上三相阀桥,而连接至下变压器的三相阀桥131a称为下三相阀桥。 [0114] 上三相阀桥和下三相阀桥具有输出DC电力的两个输出端,即,第一输出端OUT1和第二输出端OUT2。 [0115] 上三相阀桥包括6个阀D1至D6,且下三相阀桥包括6个阀D7至D12。 [0117] 阀D2具有连接至阀D5的阳极的阴极和连接至阀D6的阳极的阳极。 [0118] 阀D3具有连接至第一输出端OUT1的阴极和连接至上变压器的次级线圈的第二端的阳极。 [0119] 阀D4具有连接至阀D1的阳极的阴极和连接至阀D6的阳极的阳极。 [0120] 阀D5具有连接至第一输出端OUT1的阴极和连接至上变压器的次级线圈的第三端的阳极。 [0121] 阀D6具有连接至阀D3的阳极的阴极。 [0122] 阀D7具有连接至阀D6的阳极的阴极和连接至下变压器的次级线圈的第一端的阳极。 [0123] 阀D8具有连接至阀D11的阳极的阴极和连接至第二输出端OUT2的阳极。 [0124] 阀D9具有连接至阀D6的阳极的阴极和连接至下变压器的次级线圈的第二端的阳极。 [0125] 阀D10具有连接至阀D7的阳极的阴极和连接至第二输出端OUT2的阳极。 [0126] 阀D11具有连接至阀D6的阳极的阴极和连接至下变压器的次级线圈的第三端的阳极。 [0127] 阀D12具有连接至阀D9的阳极的阴极和连接至第二输出端OUT2的阳极。 [0128] 另外,用户侧DC-AC转换器部150可以被配置为模块化多电平转换器200。 [0129] 模块化多电平转换器200通过利用多个子模块210可以将DC电力转换成AC电力。 [0130] 参照图5和图6,将描述模块化多电平转换器200的配置。 [0131] 图5和图6是示出模块化多电平转换器200的框图。 [0132] 模块化多电平转换器200包括中央控制单元250、多个子控制单元230和多个子模块210。 [0133] 中央控制单元250控制多个子控制单元230,且子控制单元230可以分别控制与其连接的子模块210。 [0134] 这里,如图5所示,一个子控制单元230连接至一个子模块210且相应地,一个子控制单元230可以基于通过中央控制单元250所传送的控制信号来控制与其连接的一个子模块210的切换操作。 [0135] 另外,可替换地,如图6所示,一个子控制单元230连接至多个子模块210且相应地,一个子控制单元230可以借助于利用通过中央控制单元250所传送的多个控制信号来确认用于与其连接的多个子模块210的每个控制信号。可以基于所确认的控制信号来控制多个子模块210中的每一个。 [0136] 参照图7,将描述包括在模块化多电平转换器200中的多个子模块210的连接。 [0137] 图7示出包括在模块化多电平转换器200中的多个子模块210的连接。 [0138] 参照图7,多个子模块210可以串联连接,且连接至一相的正极或负极的多个子模块210可以构成一个臂。 [0139] 三相模块化多电平转换器200可以通常包括6个臂,且包括用于三相A、B和C的每个相的正极和负极以形成6个臂。 [0140] 因此,三相模块化多电平转换器200可以包括:第一臂221,其包括用于A相的正极的多个子模块210;第二臂222,其包括用于A相的负极的多个子模块210;第三臂223,其包括用于B相的正极的多个子模块210;第四臂224,其包括用于B相的负极的多个子模块210;第五臂225,其包括用于C相的正极的多个子模块210;以及第六臂226,其包括用于C相的负极的多个子模块210。 [0141] 另外,用于一相的多个子模块210可以构成腿。 [0142] 因此,三相模块化多电平转换器200可以包括:A相腿227,其包括用于A相的多个子模块210;B相腿228,其包括用于B相的多个子模块210;以及C相腿229,其包括用于C相的多个子模块210。 [0143] 因此,第一臂221至第六臂226分别包括在A相腿227、B相腿228和C相腿229中。 [0144] 具体地,在A相腿227中,包括有第一臂221(其为A相的正极臂)和第二臂222(其为A相的负极臂);且在B相腿228中,包括有第三臂223(其为B相的正极臂)和第四臂224(其为B相的负极臂)。另外,在C相腿229中,包括有第五臂225(其为C相的正极臂)和第六臂226(其为C相的负极臂)。 [0145] 另外,多个子模块210根据极性可以构成正极臂227和负极臂228。 [0146] 具体地,参照图7,可以将包括在模块化多电平转换器200中的多个子模块210相对于中性线n分类为对应于正极的多个子模块210和对应于负极的多个子模块210。 [0147] 因而,模块化多电平转换器200可以包括:正极臂227,其包括对应于正极的多个子模块210;和负极臂228,其包括对应于负极的多个子模块210。 [0148] 因此,正极臂227可以包括第一臂221、第三臂223以及第五臂225;且负极臂228可以包括第二臂222、第四臂224以及第六臂226。 [0149] 紧接着,参照图8,将描述子模块210的配置。 [0150] 图8是示出子模块210的配置的示例性视图。 [0153] 这里,功率半导体器件指的是用于电力设备的半导体元件,且可以被优化用于电力的转换或控制。另外,功率半导体器件称为阀单元。 [0154] 因此,包括在切换部217中的开关可以包括功率半导体器件且可以包括,例如,绝缘栅双极晶体管(IGBT)、门极关断晶闸管(GTO)、集成门极换流晶闸管(IGCT)等。 [0155] 存储部219包括电容器,因而可以充有能量或释放能量。可以基于子模块210的配置和操作将子模块210表示为等效模型。 [0156] 图9示出子模块210的等效模型,且参照图9,可以将子模块210示出为包括开关和电容器的能量充放单元。 [0157] 因此,可以证明,子模块210与具有Vsm输出电压的能量充放单元相同。 [0158] 图10是根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关的立体图,且图11是当固定触点和活动触点间隔开时根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关的截面视图。图12是当固定触点和活动触点接触时根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关的截面视图。 [0159] 参照图10和图11,当检测出子模块210的故障时,根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关通过使检测出故障所在的子模块210短路来防止故障影响扩散至其他相邻的子模块210。 [0160] 也就是,用于HVDC输电的旁路开关在子模块210正常操作时保持开路状态,而当在子模块210处检测出故障时,使出现故障所在的子模块210短路。 [0161] 根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关包括壳体3、布置在壳体中的固定触点5a以及活动触点5b。 [0162] 壳体3可以具有限定于其中的空间,且固定触点5a和活动触点5b可以在壳体3的空间中进行接触或断开接触。可以限定壳体3的空间为使得活动触点5b可以移动。 [0163] 壳体3还可以形成为真空壳体。该壳体可以为引导活动触点5b移动的引导件。 [0164] 在用于HVDC输电的旁路开关的壳体3中,可以进一步包括有布置在活动触点5b和壳体3之间的波纹管5c。在壳体3中,波纹管5c可以布置在活动触点5b和壳体3之间使得真空状态可以保持在固定触点5a和活动触点5b之间。 [0165] 壳体3可以由绝缘材料形成,且包括固定触点5a、活动触点5b以及波纹管5c的真空断续器5可以布置在其中。 [0166] 固定触点5a可以被布置以便于固定于壳体3。固定触点5a可以被布置在壳体3中的一侧处。固定触点5a可以电连接至HVDC输电电路的第一部分(未示出)。 [0167] 固定触点5a可以包括布置在壳体3内部的内板,和从内板突出且暴露于壳体3的外部的外连接部。将以下所述第一母线1电连接至固定触点5a的联接构件1a,可以连接至固定触点5a的外连接部。 [0168] 活动触点5b可以被布置以便于在壳体3中是能活动的。活动触点5b可以被布置在壳体3的另一侧处。活动触点5b可以被布置在壳体3中以便于面对固定触点5a。活动触点5b可以被安装为可活动至接触固定触点5a的位置以及可活动至与固定触点5a间隔开的位置。活动触点5b可以电连接至HVDC输电电路的第二部分。 [0169] 活动触点5b可以包括布置在壳体3内部的内板,和从内板突出且暴露于壳体3的外部的外连接部。以下所述的绝缘构件6可以连接至活动触点5b的外连接部。 [0170] 固定触点5a可以电连接至子模块电路的一端,活动触点5b可以电连接至子模块电路的另一端,且子模块电路可以在固定触点5a和活动触点5b彼此接触时呈现电短路状态。在这种情况下,当诸如子模块电路故障的问题出现时,可以防止扩散至其他电路或其他电气部件。 [0171] 用于HVDC输电的旁路开关可以包括联接至活动触点5b的绝缘构件6。绝缘构件6可以联接至活动触点5b的一侧。绝缘构件6可以与活动触点5b整体移动,且当绝缘构件 6移动时,活动触点5b可以通过绝缘构件6来移动。 [0172] 用于HVDC输电的旁路开关可以包括根据电信号爆炸的爆炸式致动器9。爆炸式致动器9可以是产生允许活动触点5b朝向固定触点5a移动的驱动力的驱动源。爆炸式致动器9可以通过移动绝缘构件6使活动触点5b和固定触点5a处于彼此相互接触。 [0173] 用于HVDC输电的旁路开关可以包括活塞机构7和8,其通过靠爆炸式致动器9爆炸时产生的气体的力移动来施加力以移动绝缘构件6。活塞机构7和8传递爆炸式致动器9爆炸时所产生的气体的力,且可以允许固定触点5a和活动触点5b电连接。也就是,活塞机构7和8可以是传递爆炸式致动器9的驱动力至绝缘构件6的至少一个动力传递构件。 [0174] 用于HVDC输电的旁路开关可以按活塞机构7和8、绝缘构件6以及活动触点5b的顺序沿力传递的方向依次布置。绝缘构件6可以布置在活动触点5b和活塞机构7和8之间。另外,活塞机构7和8可以布置在绝缘构件6和爆炸式致动器9之间。 [0175] 活塞机构7和8包括活塞构件8,其可活动地布置以便于靠由爆炸式致动器9产生的气体来移动且连接至绝缘构件6。在这种情况下,当爆炸式致动器9爆炸时,活塞构件8可以直接移动绝缘构件6。 [0176] 活塞机构7和8可以包括靠由爆炸式致动器9产生的气体来移动的活塞构件8和在活塞构件8和绝缘构件6之间传递由活塞构件8施加的力至绝缘构件6的磁性构件7。 [0177] 爆炸式致动器9可以包括注入气体的充气机9a,和联接至充气机9a的充气机盖9b。充气机盖9b可以包括限定于其中的内部空间9c,在内部空间9c中,从充气机9a注入的气体流至活塞构件8并且活塞构件8可以移动。 [0178] 当在子模块210处检测出故障时,充气机9a可以开启,且可以将高压气体注入充气机盖9b的内部空间9c中。 [0179] 充气机盖9b可以是充气机壳体,在充气机壳体中,可以可活动地容纳活塞构件8并且高压气体膨胀。活塞构件8的一部分可以安置在爆炸式致动器9的内部。活塞构件8可以在内部空间9c中移动。活塞构件8可以靠当爆炸式致动器9爆炸时由爆炸式致动器9喷射出的气体来推动,并且可以沿朝向绝缘构件6的方向推动磁性构件7。 [0180] 磁性构件7可以布置在活塞构件8和绝缘构件6之间。在这种情况下,当爆炸式致动器9爆炸时,活塞构件8可以移动磁性构件7,并且磁性构件7可以移动绝缘构件6。磁性构件7可以连接至活塞构件8和绝缘构件6中的至少一个,且当活塞构件8朝向绝缘构件6移动时,磁性构件7与活塞构件8一起朝向绝缘构件6移动,且磁性构件7可以使绝缘构件6移动和滑动。 [0181] 用于HVDC输电的旁路开关可以进一步包括磁铁10,磁铁10保持磁性构件7使得活动触点5b在爆炸式致动器9操作之前与固定触点5a间隔开。磁铁10可以安装在以下所述的框架11、12、13和14处,且当安装在框架11、12、13和14处时可以施加磁力至磁性构件7。 [0182] 活动触点5b的一侧可以联接至绝缘构件6,且绝缘构件6联接至磁性构件7。磁铁10可以在爆炸式致动器9操作之前沿活动触点5b远离固定触点5a移动的方向来拉磁性构件7。在这种情况下,可以通过磁性构件7沿朝向爆炸式致动器9的方向来拉绝缘构件6。 [0183] 磁性构件7可以设置为圆柱形状或杆形状,且磁铁10可以设置为空心圆筒形状使得磁性构件7布置于其中。活塞构件8可以联接至磁性构件7。磁性构件7可以联接至绝缘构件6。磁性构件7可以插入磁铁10中。当爆炸式致动器9操作时,磁性构件7被活塞构件8推动,且磁性构件7的至少一部分可以暴露于磁铁10的外部。 [0184] 用于HVDC输电的旁路开关可以进一步包括施加力至绝缘构件6的弹簧4。弹簧4可以布置在绝缘构件6和活塞构件8之间、绝缘构件6和爆炸式致动器9之间或绝缘构件6和框架11、12、13和14之间。 [0185] 弹簧4可以被布置以便于靠近磁铁10安置。弹簧4可以安置在磁铁10的外周面处。弹簧4可以保持接触绝缘构件6的状态。弹簧4可以布置在绝缘构件6和框架11、12、13和14之间且施加力至绝缘构件6。弹簧4可以沿活动触点5b、绝缘构件6和磁性构件7朝向固定触点5a移动的方向来施加力。由弹簧4施加的力可以小于磁铁10拉磁性构件7的力。弹簧可以在爆炸式致动器9操作之前保持压缩状态。 [0186] 活塞构件8可以通过爆炸式致动器9爆炸时的爆炸气体的力来推出磁性构件7,绝缘构件6可以被磁性构件7推动,并且活动触点5b可以接触固定触点5a。当磁性构件7在磁铁10中沿朝向固定触点5a的方向移动时,弹簧4可以保持伸展状态。 [0187] 当磁性构件7和绝缘构件6如上所述移动时,弹簧4可以从压缩状态释放并沿从活动触点5b朝向固定触点5a的方向施加力,且允许活动触点5b和固定触点5a保持接触的状态。也就是,弹簧4可以在爆炸式致动器9操作时帮助磁性构件7更快速地朝向活动触点5b移动,且在爆炸式致动器9操作之后,弹簧4可以帮助活动触点5b和固定触点5a不断开接触。 [0188] 用于HVDC输电的旁路开关可以进一步包括框架11、12、13和14。框架11、12、13和14可以包括限定于其中的空间S。壳体3可以布置在空间S中。壳体3可以容纳在空间S中。活动触点5b和绝缘构件6可以可活动地安置在空间S中。弹簧4的至少一部分可以安置在空间S中。磁铁10的至少一部分可以安置在空间S中。框架11、12、13和14可以保护壳体3、活动触点5b、绝缘构件6、弹簧4以及磁铁10。框架11、12、13和14可以限定用于HVDC输电的旁路开关的外形。 [0189] 框架11、12、13和14可以包括第一框架11和第二框架12。第一框架11和第二框架12可以沿用于HVDC输电的旁路开关的纵向方向彼此平行地布置。 [0190] 框架11、12、13和14可以进一步包括第三框架13和第四框架14。第三框架13和第四框架14可以彼此平行地布置在第一框架11和第二框架12的两端处。第三框架13和第四框架14可以联接至第一框架11和第二框架12且由第一框架11和第二框架12来支撑。框架11、12、13和14可以利用第一框架、第二框架、第三框架和第四框架来限定空间S。 [0191] 固定触点5a可以布置在框架11、12、13和14中。另外,爆炸式致动器9可以布置在框架11、12、13和14中。框架11、12、13和14可以包括将爆炸式致动器9的一部分插入其中的通孔15。 [0192] 爆炸式致动器9的充气机9a可以布置在框架11、12、13和14的外部,且供应电力给充气机9a的导线9d可以在框架11、12、13和14的外部连接至的充气机9a。 [0193] 爆炸式致动器9的充气机盖9b可以被布置为安置在形成于框架11、12、13和14上的通孔15处,且可以受到框架11、12、13和14的保护。 [0194] 固定触点5a和爆炸式致动器9可以布置在框架11、12、13和14处以彼此面对。固定触点5a和爆炸式致动器9可以分别布置在第一框架11和第二框架12处,或可以分别布置在第三框架13和第四框架14处。在下文中,固定触点5a和爆炸式致动器9将描述为分别布置在第三框架13和第四框架14处。 [0195] 固定触点5a和爆炸式致动器9中的任何一个可以布置在第三框架13处,而另一个可以布置在面对第三框架13的第四框架14处。 [0196] 当固定触点5a布置在第三框架13处时,爆炸式致动器9可以布置在第四框架14处,且相反地,当固定触点5a布置在第四框架14处时,爆炸式致动器9可以布置在第三框架13处。 [0197] 壳体3可以与固定触点5a一起布置在第一框架、第二框架、第三框架和第四框架中的布置有固定触点5a的框架处。 [0198] 磁铁10可以与爆炸式致动器9一起布置在第一框架、第二框架、第三框架和第四框架中的布置有爆炸式致动器9的框架处。弹簧4可以布置在布置有爆炸式致动器9的框架和绝缘构件6之间。 [0199] 固定触点5a可以布置在第三框架13处且由第三框架13来支撑,且壳体3可以布置在第三框架13处且由第三框架13来支撑。同时,爆炸式致动器9可以布置在第四框架14处且由第四框架14来支撑,磁铁10可以布置在第四框架14处且由第四框架14来支撑,且弹簧4可以布置在第四框架14和绝缘构件6之间。 [0200] 用于HVDC输电的旁路开关可以包括连接至固定触点5a的第一母线1和连接至活动触点5b的第二母线2。第一母线1可以电连接至固定触点5a。另外,第二母线可以电连接至活动触点5b。当固定触点5a和活动触点5b彼此相互接触时,电连接至第一母线1和第二母线2的电路可以被短路。 [0201] 固定触点5a可以通过第一母线1电连接至HVDC输电电路的第一部分,且活动触点5b可以通过第二母线2电连接至HVDC输电电路的第一部分。 [0202] 第一母线1可以通过联接构件1a电连接至固定触点5a,且当然,可以直接电连接至固定触点5a。 [0203] 第二母线2可以布置在活动触点5b和绝缘构件6之间且可以电连接至活动触点5b。绝缘构件6允许第二母线2和由金属材料形成的磁性构件7被电绝缘。绝缘构件6可以包括形成于其上的突起6a,且突起6a可以穿过形成于第二母线2中的通孔2a,且可以插入形成于活动触点5b中的插槽5d中以被联接。弹簧4可以布置在第二母线2和第四框架 14之间。弹簧4可以施加力使得绝缘构件6可以沿布置有固定触点5a的方向移动。 [0204] 用于HVDC输电的旁路开关,在正常电路条件下,保持如图11所示的固定触点5a和活动触点5b彼此间隔开且彼此电分离的状态。也就是,第一母线1和第二母线2彼此电分离。 [0205] 相反地,当在电路中出现问题时,将电信号应用至爆炸式致动器9并且爆炸式致动器9爆炸。随着爆炸式致动器9爆炸,高压气体喷出且推动活塞构件8。活塞构件8推动磁性构件7、绝缘构件6以及活动触点5b使得活动触点5b接触固定触点5a。这里,弹簧4的压缩状态被释放并且弹簧4将绝缘构件6和活动触点5b推向已安装的固定触点5a以保持固定触点5a和活动触点5b彼此相互接触的状态。因此,固定触点5a和活动触点5b彼此电连接。也就是,第一母线1和第二母线2彼此电连接。 [0206] 如上所述,因为在根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关中,活塞构件8由于爆炸式致动器9的操作而推动活动触点5b,所以存在的优点在于高速操作是可能的。 [0207] 另外,在根据实施例的用于HVDC输电的旁路开关中,磁铁10起保持磁性构件7在初始状态下的作用,且弹簧4起保持活动触点5b接触固定触点5a之后的状态的作用。因此,因为不需要用于移动单独轴的线圈,所以存在的优点在于可以制造具有小体积的旁路开关。 [0208] 根据实施例,存在的优点在于,相比在使用线圈电枢来操作活动触点的情况下,可以更快速地操作活动触点来快速地阻断电路。 [0209] 另外,存在的优点在于磁性构件、磁铁以及弹簧可以紧凑地安装,且整体尺寸可以最小化。 [0210] 另外,存在的优点在于活动触点和固定触点可以保持稳定的彼此接触。 [0211] 另外,存在的优点在于防止了活动触点经历由磁铁和磁性构件引起的故障,且活动触点具有高可靠性。 [0212] 另外,存在的优点在于诸如爆炸式致动器的更换或维修的服务是容易的。 [0213] 尽管已经通过实施例和附图描述了本发明,但本发明的范围并不局限于此,且本领域的技术人员将理解到,在不偏离如随附权利要求书中公开的本发明的范围和精神的情况下,能够进行简单的修改。例如,可以修改和实施在示例性实施例中详细示出的每一个部件。另外地,应该理解的是,与这样的修改和实施有关的差异包括在随附权利要求书中限定的本发明的范围内。 |